Studentische Arbeiten

The limited availability of lithium has forced research to find alternative battery technologies to substitute lithium technologies at certain capacities. Nevertheless, these technologies must be assessed in terms of supply chain resilience, i.e. the probability of disruption in supply, and vulnerability of the production system to probable disruptions, before they enter large-scale production. The aim is to avoid developing battery technologies without lithium that have an equal or more critical supply chain when all constituents are considered. Material criticality assessment focuses on this issue. Since material criticality assessment is a method still under development, there is not one specific method to do the assessment. However, different methods for criticality assessment take different scopes, regions, and approaches into consideration. This thesis aims to take a closer look into these differences.

 

Thesis Objective:

It is desired to study the different methods available for material criticality assessment and how the choice of methods will affect the final results for selected case studies. The study starts with carrying out research on the international round tables and the attempt to converge different criticality assessment methods, finding the most suitable ones, and lastly, comparing the results of criticality assessment performed by these methods.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau, Umweltingenieurwesen und ähnliche
Begin der Arbeit: Sofort
Zuletzt geändert: 02.12.2024

Emerging battery technologies are increasingly gaining attention in response to the increasing demand for sustainable transport. Sodium-ion batteries are among the most researched technologies in this regard due to their similar production process to the conventional lithium-ion batteries, and promising characteristics and sustainability profile. However, there are multiple options in terms of choosing the active material when it comes to designing the cell chemistry, and sustainability is one of the factors in choosing the right materials. This student thesis aims to do an LCA on some active material options and compare them with each other in terms of environmental sustainability.

Thesis objective:

This LCA starts with the identification of relevant existing LCA data for selected chemistries, performing an LCA based on the found data, identification of the process hotspots, and improvement suggestions to make the process more sustainable. Ideally, these suggestions will be assessed in the context of a prospective LCA.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau, Umweltingenieurwesen und ähnliche
Begin der Arbeit: Sofort
Zuletzt geändert: 02.12.2024

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Mechanical Engineering, Computer Science, Computational Sciences in Engineering, Environmental Engineering
Begin der Arbeit: Immediately
Zuletzt geändert: 11.08.2024

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Mechanical Engineering, Computer Science, Computational Sciences in Engineering, Environmental Engineering
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 11.08.2024

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Mechanical, Industrial, Computer Science
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 11.08.2024

Meldet euch bei Fragen gerne per Mail: 

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Umweltingenieurwesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 28.01.2024

Die Nachhaltigkeit in der Fertigungsindustrie ist von zunehmender Bedeutung. Unternehmen sind bestrebt, ihre Umweltauswirkungen zu minimieren und gleichzeitig ökonomisch zu wirtschaften. Als Hauptenergieverbraucher spielen Werkzeugmaschinen hierbei eine besondere Rolle und beeinflussen die Umweltbilanz von Produktionsprozessen maßgeblich. Es besteht ein wachsendes Interesse daran, die Produktionsbedingungen zu verstehen, innerhalb derer Werkzeugmaschinen betrieben werden können, um eine absolute Nachhaltigkeit in der Fertigung zu gewährleisten. Dies betrifft insbesondere die Ressourcen- und Energieverbräuche im Produktionsbetrieb.

Vor diesem Hintergrund sind in der studentischen Arbeit folgende Inhalte denkbar:

• Literaturrecherche: Ausführliche Untersuchung der aktuellen Forschungsliteratur zu Werkzeugmaschinen und ihrer Rolle in der nachhaltigen Fertigung; Literaturrecherche zu Planetaren Grenzen und Absoluter Nachhaltigkeit.
• Analyse der Umweltauswirkungen: Definition einer geeigneten Allokationsmethode von Planetaren Grenzen hin zu Werkzeugmaschinen; Bewertung der Umweltauswirkungen verschiedener Werkzeugmaschinen unter Berücksichtigung von Planetaren Grenzen, Energieverbrauch, Abfallproduktion, Emissionen usw. im Vergleich zu tatsächlichen Auswirkungen.

Die Schwerpunkte bzw. weitere Inhalte zu diesem Themengebiet können bei Interesse angepasst werden. Meldet euch gerne per Mail bei:

r.arafat@tu-braunschweig.de

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 15.02.2024

Motivation

Im Rahmen der Steigerung der Variantenvielfalt u.a. im automobilen Kontext rückt die additive Fertigung in den Fokus. Durch den schichtweisen Auftrag von schmelzeflüssigem Kunststoff können generativ –ohne formgebende Geometrie– Bauteile erzeugt werden. Der Anspruch im Kontext einer Produktion hoher Stückzahlen liegt in der Austragsrate der Austragseinheit sowie dessen räumliche Flexibilität. Ein Lösungsansatz bietet dabei die Kombination aus robotergestützter Automatisierung und der Einsatz von Schneckenextrudern

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 01.03.2023

Die Entwicklungen in jüngerer Vergangenheit zeigen, dass nicht nur die Materialversorgungsketten von produzierenden Unternehmen, sondern auch die Energieversorgungssysteme von erheblichen Störungen betroffen sein können. Dies unterstreicht die Bedeutung einer widerstandsfähigen Energieversorgung für die Fertigungsindustrie und bringt neue Herausforderungen mit sich. Diese Herausforderungen können durch die Implementierung technischer Lösungen und die Anpassung des Designs von Energieversorgungssystemen bewältigt werden.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Nachhaltige Energietechnik, Umweltingenieurswesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 02.02.2024

In der modernen Industrie spielen Energiesysteme eine zentrale Rolle, um Effizienz und Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Optimierungsalgorithmen werden eingesetzt, um den Energieverbrauch zu minimieren und die Betriebsprozesse zu optimieren. Trotz der hohen Effektivität dieser Optimierer bleibt deren Komplexität oft ein Hindernis für das Verständnis und die Akzeptanz der Nutzer. Eine erhöhte Erklärbarkeit der Optimierungsergebnisse kann die Akzeptanz und das Vertrauen in diese Systeme signifikant stiegern und gleichzeitig die Entscheidungsfindung verbessern.

Art:

• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Nachhaltige Energietechnik, Umweltingenieurswesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 11.12.2024

Aufgabenstellung:

Industrielle Energiesysteme haben die zentrale Aufgabe, den Nutzenergiebedarf der Produktion zuverlässig und effizient zu decken. Hierbei kommen unterschiedliche Energiequellen wie das öffentliche Netz, vor Ort erzeugte erneuerbare Energien sowie Energiespeicher- und Wandlersysteme zum Einsatz. Die Betriebskosten solcher Energiesysteme werden durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter variable Energiepreise, atypische Netznutzung und Maßnahmen des Spitzenlastmanagements. Einige dieser Einflussfaktoren sind erst auf den zweiten Blick vollständig zu erfassen und zu bewerten.

Ziel der Masterarbeit ist es, ein bestehendes industrielles Energiesystem mithilfe der Open-Source-Bibliothek FINE (Framework for Integrated Energy System Assessment) in Python zu modellieren. Anschließend sollen verschiedene Betriebsstrategien unter Berücksichtigung der Nutzenergien und komplexer Kostenstrukturen evaluiert und hinsichtlich ihrer Kosten- und Emissionsbilanz verglichen werden. Dies beinhaltet:

1. Modellierung des Energiesystems:

   • Abbildung des bestehenden Systems mit allen relevanten Energiequellen, Speichern und Wandlersystemen.
   • Implementierung der relevanten betrieblichen und regulatorischen Rahmenbedingungen (z. B. atypische Netznutzung, Spitzenlastmanagement).

2. Analyse und Optimierung:

   • Entwicklung und Implementierung verschiedener Betriebsstrategien (z. B. kosten- oder emissionsoptimierter Betrieb).
   • Durchführung von Simulationen und Bewertung der Ergebnisse hinsichtlich Gesamtkosten und Emissionen.

3. Dokumentation und Ergebnisaufbereitung:

   • Analyse der Ergebnisse und Ableitung von Handlungsempfehlungen für die Optimierung industrieller Energiesysteme.
   • Erarbeitung einer klaren und strukturierten Dokumentation der Modelle und Ergebnisse.

Bei exzellenter Bearbeitung besteht die Möglichkeit, die Ergebnisse in einem wissenschaftlichen Kontext (z. B. Konferenz oder Fachjournal) zu veröffentlichen.

Voraussetzungen:

• Grundkenntnisse in Energiesystemmodellierung und Optimierung.
• Erfahrung in der Programmierung mit Python, idealerweise mit dem FINE-Package.
• Interesse an interdisziplinären Fragestellungen an der Schnittstelle von Technik, Wirtschaft und Ökologie.

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Nachhaltige Energietechnik, Umweltingenieurswesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 25.11.2024

Hintergrund und Motivation
Condition Monitoring ist heutzutage ein essenzielles Verfahren zur Bewertung des Zustands von Maschinen und Bauteilen auf Basis von Prozessdaten. Es ermöglicht Unternehmen, Wartungsintervalle präziser zu planen und das volle Potenzial der Bauteile zu nutzen. Der Condition Monitoring-Prozess besteht aus drei Schritten: der Zustandserfassung, dem Zustandsvergleich und der abschließenden Diagnose. Der Zustandsvergleich erfolgt in der Regel mithilfe eines Modells oder eines digitalen Zwillings. Durch diese Methode kann der Zustand von Maschinen und Bauteilen abgeleitet werden, um potenzielle Ausfälle vorherzusagen und rechtzeitige Wartungen zu planen. Dies maximiert nicht nur die Lebensdauer der Komponenten, sondern optimiert auch deren Nutzung aus ökologischer und ökonomischer Sicht. Besonders im Hinblick auf nachhaltige Nutzung bietet dieses Verfahren vielversprechende Potenziale.

Aufgabe
Ziel Deiner Arbeit ist die Implementierung des Rainflow-Zyklenzählungsansatzes. Nach erfolgreicher Integration dieses Ansatzes in eine Picker-Zelle am IWF soll die Methode auf ihre Aussagekraft bezüglich der Erfassung von Verschleiß, Korrosionen und Fehlern untersucht werden. Darüber hinaus soll geprüft werden, ob dieser Ansatz für die Anwendung im Condition Monitoring geeignet ist. Je nach Deinem persönlichen Interesse kann die Aufgabenstellung individuell angepasst werden, um Deine Forschungsinteressen auch verfolgen zu können.

Wen suchen wir?
Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch- naturwissenschaftlichen Fachrichtungen.
Erste Kenntnisse in SPS-Technologien und Motorensteuerungen sind vorteilhaft, aber nicht erforderlich.
Bei Interesse könnt Ihr Euch gerne bei mir per E-Mail melden (f.dierksen@tu-braunschweig.de).

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wi.-Ing. Maschinenbau, Elektrotechnik
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 10.12.2024

Hintergrund und Motivation
Das Verfahren des Condition Monitorings ist schon heute ein etabliertes Thema, um den Zustand von Maschinen und Bauteilen basierend auf Prozessdaten abzuschätzen. Dies ermöglicht Unternehmen die Wartungsintervalle noch präziser planen zu können, um das Potential aus den Bauteilen bestmöglich ausschöpfen zu können. Der Prozess des Condition Monitorings ist in drei Schritte unterteilt, beginnend mit der Zustandserfassung, anschließend der Zustandsvergleich und abschließend die Diagnose. Der Zustandsvergleich wird in der Regel mit einem Modell bzw. einem digitalen Zwilling vorgenommen.
Daraus wird der Zustand der Maschine und Bauteilen abgeleitet, um einen möglichen Ausfall vorherzusagen und um rechtzeitig Wartungen einplanen zu können. Dadurch ist es auch möglich die Lebensdauer von Bauteilen und Maschinen bestmöglich auszunutzen und auch die Nutzung aus ökologischer und ökonomischer Sicht zu maximieren. Das Potential für einen nachhaltigere Nutzung ist mit solchen Verfahren somit besonders vielversprechend.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau, Elektrotechnik
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 10.12.2024

Hintergrund und Motivation
Das Verfahren des Condition Monitorings ist schon heute ein etabliertes Thema, um den Zustand von Maschinen und Bauteilen basierend auf Prozessdaten abzuschätzen. Dies ermöglicht Unternehmen die Wartungsintervalle noch präziser planen zu können, um das Potential aus den Bauteilen bestmöglich ausschöpfen zu können. Der Prozess des Condition Monitorings ist in drei Schritte unterteilt, beginnend mit der Zustandserfassung, anschließend der Zustandsvergleich und abschließend die Diagnose. Der Zustandsvergleich wird in der Regel mit einem Modell bzw. einem digitalen Zwilling vorgenommen.
Daraus wird der Zustand der Maschine und Bauteilen abgeleitet, um einen möglichen Ausfall vorherzusagen und um rechtzeitig Wartungen einplanen zu können. Dadurch ist es auch möglich die Lebensdauer von Bauteilen und Maschinen bestmöglich auszunutzen und auch die Nutzung aus ökologischer und ökonomischer Sicht zu maximieren. Das Potential für einen nachhaltigere Nutzung ist mit solchen Verfahren somit besonders vielversprechend.

Art:

• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (Wi.-Ing.) Maschinenbau, (Wi.-Ing.) Elektrotechnik
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 10.12.2024

Hintergrund und Motivation

Condition Monitoring ermöglicht die kontinuierliche Überwachung von Maschinen und Anlagen zur frühzeitigen Erkennung von Anomalien und potenziellen Ausfällen. Ein tieferes Verständnis der Betriebsbelastungen, insbesondere Lastspitzen und Richtungswechsel, ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Maschinen zu optimieren. Diese dynamischen Betriebszustände können zu erhöhtem Verschleiß und unvorhergesehenen Ausfällen führen, wenn sie nicht genau überwacht und analysiert werden. Durch die gezielte Untersuchung dieser Faktoren im Rahmen des Condition Monitorings können präventive Maßnahmen entwickelt werden, um die Betriebsstabilität zu erhöhen und die Wartungskosten zu senken. Dies ist besonders in industriellen Anwendungen von großer Bedeutung, wo ungeplante Ausfallzeiten zu erheblichen finanziellen Verlusten führen können.

 

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit soll ein Konzept zur Erkennung von Lastspitzen und Richtungswechseln implementiert werden. Als Grundlage dafür steht im Vordergrund eine Literaturrecherche, die aktuelle Ansätze prüft und untersucht. Darauf aufbauend wird das bestgeeignete Konzept ausgewählt und für eine Implementierung in einer Anlage mit Antrieben vorbereitet. Nach erfolgreicher Implementierung und Validierung des Ansatzes, steht eine Evaluierung an. Das implementierte Verfahren soll hinsichtlich einer Bewertbarkeit geprüft werde. Die Lastspitzen und Richtungswechsel sollen in den Kontext des Prozesses und die verwendeten und eingesetzten Komponenten gesetzt werden und es soll ein Verfahren zur Vergleichbarkeit mit anderen Anlagen und Prozessen erarbeitet werden.

Die Aufgabenstellung kann individuell an die Interessen angepasst werden.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinebau, Wi.-Ing. Maschinenbau
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 10.12.2024

Die Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten im Tomatenanbau stellt eine zentrale Herausforderung für Landwirte dar. Eine vielversprechende Methode zur Eindämmung dieser Probleme ist die Anwendung von Ölbarrieren. Diese Barrieren, die in der Regel aus pflanzlichen oder mineralischen Ölen bestehen, wirken als physikalische Barrieren und bieten zusätzliche Vorteile, wie die Reduzierung der Verdunstung und die Unterstützung von Nützlingen. Um die Effizienz und Effektivität dieser Methode zu maximieren, ist die Entwicklung eines innovativen, handgeführten Spritz- oder Streichwerkzeugs von entscheidender Bedeutung.

Ziel dieses Projektes ist die Konstruktion eines Gerätes, das eine präzise und zügige Applikation von Ölbarrieren ermöglicht. Hierbei stehen verschiedene Ansätze zur Diskussion:

1. Spritzmechanismus mit Düsen: Eine Option könnte ein Spritzgerät sein, das mit speziellen Düsen ausgestattet ist, die gezielt um den Stängel der Tomatenpflanze sprühen. Dies erfordert eine präzise Steuerung der Sprühstrahlwinkel und -intensität, um eine gleichmäßige Verteilung des Öls zu gewährleisten, ohne die Pflanze zu schädigen. Die Entwicklung eines solchen Systems könnte den Einsatz von variablen Düsenvolumina und die Anpassung der Sprühdichte an verschiedene Pflanzenstadien beinhalten.

2. Andruckmechanismus mit Schwämmen: Alternativ könnte ein Andruckmechanismus entwickelt werden, der mittels eines flexiblen Schwamms, der den Pflanzenstängel umschließt, das Öl gleichmäßig aufträgt. Dieses System könnte durch Federmechanismen unterstützt werden, die sicherstellen, dass der Schwamm stets in optimalem Kontakt mit der Pflanze bleibt. Die Forschung würde hier auch den Einfluss der Schwammtextur und -feuchtigkeit auf die Applikationsqualität und -effizienz untersuchen.

3. Alternative Applikationstechniken: Zusätzlich zu den oben genannten Ideen sollten auch innovative Ansätze in Betracht gezogen werden, wie z.B. die Nutzung von Drip-Technologien, die das Öl direkt an den Boden und die Wurzelzone abgeben könnten, oder den Einsatz von Mikrosprühsystemen, die eine feine Verneblung des Öls ermöglichen. Solche Systeme könnten nicht nur die Effizienz der Ölverteilung erhöhen, sondern auch den Verbrauch von Ressourcen minimieren.

Aktuell erfolgt die Applikation der Ölbarrieren durch manuelles Streichen mit Pinseln, was sowohl zeitaufwendig als auch ineffizient ist. Das vorgesehene Praktikum am Institut für Anwendungstechnik stellt eine wertvolle Ressource dar, um Technologien zu testen, zu optimieren und möglicherweise auch weiter zu entwickeln. Interdisziplinäre Zusammenarbeit – insbesondere zwischen Agrarwissenschaftlern und Ingenieuren – wird es ermöglichen, die technische Machbarkeit und die praktische Anwendbarkeit der neuen Methoden umfassend zu evaluieren.

Zusammenfassend bietet die Entwicklung einer handgeführten Ausbringungsmethode für Ölbarrieren im Tomatenanbau nicht nur ein spannendes Forschungsfeld für technisch interessierte Personen, sondern leistet auch einen bedeutenden Beitrag zur nachhaltigen Verbesserung der Kultivierungsmethoden im modernen Pflanzenbau. Das Projekt verlangt nach kreativen Lösungen und innovativem Denken, um den Herausforderungen einer effizienten und umweltfreundlichen Pflanzenschutzerhaltung gerecht zu werden.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)

Fachrichtung: Maschinenbau, Wi.-Ing. Maschinenbau
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 10.12.2024

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 07.10.2024

Motivation:

Within the research collaboration master theis can be co-supervised in our joint research fields:

• Development of tools and methods supporting the development of industrial symbiosis and urban factories
• Evaluation of Waste-to-Resources concepts e.g. avoidance, valorization and re-use of waste streams, cannibalization, recycling of post-consumer waste streams and new business models that promote industrial symbiosis systems.
• Development and initial setup of demonstrator for the Manufacturing Control Tower in the field of energy efficiency and life cycle engineering
• Modelling and Simulation for sustainable manufacturing
• System of systems modelling to understand the interactions resulting from dynamic resource planning in a company network

Funding:

A research stay in Singapore can be funded by SINGAPORE INTERNATIONAL PRE-GRADUATE AWARD (SIPGA): https://www.a-star.edu.sg/Scholarships/for-undergraduate-studies/singapore-international-pre-graduate-award-sipga

Eligibility:

•Very good English Skills. (The research will be conducted and supervised in English)
•Very good grades record.
•Experience on modeling and simulating manufacturing systems, LCA and LCC knowledge and/or practical experience in our Lernfabrik will be appreciated.
•Students with strong interest and commitment to studying sustainability in an interdisciplinary setting are particularly encouraged to apply.
Financial assistance for a stay in Singapore is available. 

Should you have any further questions, please do not hesitate to contact Philipp Grimmel.

Art:

• Masterarbeit

Fachrichtung: Physical Science and Engineering
Begin der Arbeit: Lead time approx. 6 months
Zuletzt geändert: 24.01.2024

Art:

• Masterarbeit

Fachrichtung: Unter anderem Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik
Begin der Arbeit: Lead time approx. 6 months
Zuletzt geändert: 24.01.2024

Art:

• Masterarbeit

Fachrichtung: Unter anderem Umweltingenieurwesen, Biotechnologie, Maschinenbau
Begin der Arbeit: Lead time approx. 6 months
Zuletzt geändert: 24.01.2024

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wiing Maschinenbau, Umweltingenieurwesen, Luft- und Raumfahrt, etc.
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 15.10.2024

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wiing Maschinenbau, Umweltingenieurwesen, Luft- und Raumfahrt, etc.
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 15.10.2024

Faseroptische Lichtleiter sind Technologien, die mit Hilfe von Glas- oder Kunststofffasern Licht nutzen, um Signale, Daten oder Energie zum Teil über große Entfernungen zu übertragen. Sie basieren auf der Totalreflexion des Lichts innerhalb der Faser und finden Anwendung in zahlreichen Bereichen, bspw. in der Kraftwerksüberwachung, der Medizintechnik und der industriellen Prozessüberwachung. 

Art:

• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau oder vergleichbar
Begin der Arbeit: nach Absprache
Zuletzt geändert: 12.12.2024

Motivation:

Approach:

Recent technology releases in the field of Generative Artificial Intelligence (GenAI) show significant improvements regarding the intuitive and flexible interaction with data utilizing human language as well as mimicking human-reasoning. This thesis aims to explore the methodologies, concepts and applications to utilize GenAI technolog within resilient production. In this regard, various approaches might be followed that we will discuss. Here is a list of exemplary approaches: 

• Methodology to build and utilize GenAI models with regard to information systems in production 
• Implement GenAI-based cognitive-digital agents that encompass human-like capabilitites mimicking human roles

For inquiries and application submissions, please contact:

Lennart Kuhr

l.kuhr@tu-braunschweig.de

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 02.08.2024

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 02.07.2024

Motivation

In der Produktion von Gütern erfordern sich zunehmend auf die Organisationsleistung auswirkende disruptive Störungen und Trends, wie zum Beispiel stagnierende Lieferketten, sich schnell ändernde Kundenanforderungen oder Arbeitskräftemangel, die proaktive Gestaltung der organisationalen sowie überorganisationalen Resilienz. Hierfür müssen geeignete Strategien, Maßnahmen und Technologien identifiziert und in die bestehenden Unternehmensarchitekturen integriert werden. Resilienz ist dabei ein aus der Psychologie abgeleiteter Begriff und kann in soziotechnischen Systemen als Eigenschaft verstanden werden die Systemleistung in Folge der intern oder extern etablierten Trends und Störungen robust aufrechtzuerhalten oder regenerativ wiederherzustellen. Neben den Fähigkeiten mögliche Störungen und Trends zu antizipieren kommt der Veränderungsfähigkeit, also der Flexibilität, Wandlungsfähigkeit und Agilität, eine besondere Rolle zu. Trotz der im Stand der Technik bereits fortgeschrittenen Ansätze Resilienz in produzierenden Unternehmen mittels des Einsatzes fortschreitender Informationstechnologie (IT) zu steigern, bleibt die Gestaltung lernförderlicher Arbeitssysteme bisher weitestgehend unberücksichtigt.

Ansatz

Mit Hinblick auf zukünftige Entwicklungen im Bereich der organisationalen Resilienz-Steigerung beschäftigt sich das IWF der TU Braunschweig mit Gestaltungskonzepten lernfördernder Arbeitssysteme in der resilienten Produktion. Dabei liegt der Fokus bisher auf der Qualifikations-gerechten und Arbeitsplatz-abhängigen Bereitstellung von Lerneinheiten mit Hilfe derer der Aufbau benötigter Kompetenzen auf einer Lernplattform begleitet werden kann. In dieser Masterarbeit soll ein für produktionsnahe Aufgaben geeignetes Wissensmodell erarbeitet werden sowie die bei verschiedenen Aufgaben und Situationen wirkenden kognitiven Belastungsfaktoren identifiziert werden. Des Weiteren soll unter Berücksichtigung der Verwendung digitaler Assistenzsysteme ein lernförderliches Gestaltungsvorgehen von Arbeitssystemen in der Produktion entwickelt werden. Das generische Vorgehen soll anschließend anhand von in der Lernfabrik des IWF befindlichen Arbeitssystemen (Montage, Qualitätsprüfung und Kommissionierung) angewandt werden.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 28.10.2024

Art:

• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Informatik, Robotik, Elektrotechnik, Maschinenbau
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 28.10.2024

In Kooperation mit dem IBMB und dem ITE an der TU Braunschweig wird am IWF das additive Fertigungsverfahren "SC3DP – Shotcrete 3D Printing" erforscht. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird Beton mittels Druckluft beschleunigt und auf die Oberfläche eines Bauteils aufgespritzt. Der Aufbau der Bauteile erfolgt demnach schichtweise, ähnlich wie beim bekannten FDM-3D-Druck-Verfahren. Die Positionierung der Düse erfolgt dabei unter Zuhilfenahme eines Knickarm-Industrieroboters. Der hier beschriebene Prozess wird im Rahmen des umfassenden Forschungsprojekts "AMC – Additive Manufacturing in Construction" (SFB/TRR 277) im Teilprojekt A04 untersucht. Im Rahmen dessen wird Grundlagenforschung betrieben und es werden wesentliche Erkenntnisse publiziert. Im Rahmen unseres Teilprojekts werden diverse Fragestellungen bearbeitet.

Ein weiterer Fokus liegt auf der automatisierten Herstellung komplexer Bewehrungsstrukturen. Bewehrungen werden in Beton integriert, um die aufgrund der geringen Zugfestigkeit des Betons auftretenden Zugbelastungen aufzunehmen. Um Betonbauteile gemäß ihrer Belastungen zu bewehren, ist eine Möglichkeit zur Integration der Bewehrungen in komplexen Strukturen im Beton erforderlich. Die Verwendung eines Industrieroboters ermöglicht dabei den Aufbauprozess automatisiert und präzise durchzuführen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Endeffektor für den Roboter entwickelt, der den Aufbau und die Handhabung einer solchen Bewehrungsstruktur während des SC3DP-Prozesses ermöglicht.

Mit einer studentischen Arbeit in diesem Projektkontext kannst du deinen Teil zur Forschung in diesem Bereich beitragen! Melde dich gerne bei mir, falls du Interesse an diesem oder einem ähnlichen Thema hast und eine Arbeit dazu schreiben möchtest (m.megnet@tu-braunschweig.de).

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 08.10.2024

In Kooperation mit dem IBMB und dem ITE an der TU Braunschweig wird am IWF das additive Fertigungsverfahren "SC3DP – Shotcrete 3D Printing" erforscht. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird Beton mittels Druckluft beschleunigt und auf die Oberfläche eines Bauteils aufgespritzt. Der Aufbau der Bauteile erfolgt demnach schichtweise, ähnlich wie beim bekannten FDM-3D-Druck-Verfahren. Die Positionierung der Düse erfolgt dabei unter Zuhilfenahme eines Knickarm-Industrieroboters. Der hier beschriebene Prozess wird im Rahmen des umfassenden Forschungsprojekts "AMC – Additive Manufacturing in Construction" (SFB/TRR 277) im Teilprojekt A04 untersucht. Im Rahmen dessen wird Grundlagenforschung betrieben und es werden wesentliche Erkenntnisse publiziert. Im Rahmen unseres Teilprojekts werden diverse Fragestellungen bearbeitet.

Art:

Fachrichtung: Maschinenbau
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 08.10.2024

In Kooperation mit dem IBMB und dem ITE an der TU Braunschweig wird am IWF das additive Fertigungsverfahren "SC3DP – Shotcrete 3D Printing" erforscht. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird Beton mittels Druckluft beschleunigt und auf die Oberfläche eines Bauteils aufgespritzt. Der Aufbau der Bauteile erfolgt demnach schichtweise, ähnlich wie beim bekannten FDM-3D-Druck-Verfahren. Die Positionierung der Düse erfolgt dabei unter Zuhilfenahme eines Knickarm-Industrieroboters. Der hier beschriebene Prozess wird im Rahmen des umfassenden Forschungsprojekts "AMC – Additive Manufacturing in Construction" (SFB/TRR 277) im Teilprojekt A04 untersucht. Im Rahmen dessen wird Grundlagenforschung betrieben und es werden wesentliche Erkenntnisse publiziert. Im Rahmen unseres Teilprojekts werden diverse Fragestellungen bearbeitet.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Robotik, Informatik
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 11.11.2024

Im Hinblick auf die Gewichtsreduzierung stoßen klassische Konstruktionswerkstoffe zunehmend an ihre Grenzen. Im Rahmen des Leichtbaus werden daher Faserverbundwerkstoffe (FKV) eingesetzt, um herkömmliche Konstruktionswerkstoffe wie Stahl zu ersetzen. Mit der zunehmenden Bedeutung des Leichtbaus in der Automobilindustrie gewinnen Technologien, die eine wirtschaftliche und großtechnische Produktion von Leichtbauteilen ermöglichen, immer mehr an Bedeutung.

Das Thermoformen von thermoplastischen FKV-Materialien bietet ein großes Potenzial für die Großserienfertigung. Allerdings sind diesem Verfahren enge Umformgrenzen gesetzt, die die Komplexität der Bauteile einschränken. Die numerische Modellierung des Prozesses mit geeigneten FEM-Methoden führt bereits zu einer deutlichen Reduzierung der Herstellungskosten, da Kosten für Versuchswerkzeuge eingespart werden können. Allerdings führt die Modellierung solch komplexer Umformprozesse von thermoplastischen FKV-Materialien zu hohen Rechenzeiten bei einer geringen Anzahl variabler Parameter. Um einen größeren Parameterraum für die Untersuchungen abzudecken, können echtzeitfähige Ersatzmodelle genutzt werden, die die gleichen Ergebnisse liefern wie die zeit- und rechenintensiven Umformsimulationen.

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, mithilfe von zu erstellenden Zufallsgeometrien eine Datenbasis zu erstellen, die einen Machine Learning (ML)-Algorithmus befähigt, Aussagen über das Umformergebnis von FKV-Materialien zu treffen. Dabei sollen geeignete Input-Daten (z.B. Krümmungsverteilung auf der Oberfläche, Höhenverteilung) genutzt werden, um Scherwinkelverteilungen einer umgeformten FKV-Platine zu bestimmen. Das trainierte Ersatzmodell soll in der Folge befähigt werden, anhand der trainierten Zufallsgeometrien die Umformergebnisse einer Validierungsgeometrie (z.B. Ellipse, Schale) vorherzusagen.

Im Rahmen der Arbeit sind folgende Teilaufgaben auszuführen:

• Literaturrecherche speziell zum Einsatz von ML-Algorithmen im Kontext der FKV-Umformung
• Erstellung von Zufallsgeometrien und Berechnung der auftretenden Oberflächenkrümmungen
• Erstellung einer FEM-Datenbank der Umformergebnisse (Scherwinkelverteilung) dieser Zufallsgeometrien
• Entwicklung eines Frameworks zur Bereitstellung der Datenbasis für ML-Algorithmen
• Entwicklung einer DL-Architektur zur Vorhersage von Umformergebnissen für FKV-Materalien
• Präsentation / Dokumentation 

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, CSE
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 05.04.2024

Im Hinblick auf die Gewichtsreduzierung stoßen klassische Konstruktionswerkstoffe zunehmend an ihre Grenzen. Im Rahmen des Leichtbaus werden daher Faserverbundwerkstoffe (FKV) eingesetzt, um herkömmliche Konstruktionswerkstoffe wie Stahl zu ersetzen. Mit der zunehmenden Bedeutung des Leichtbaus in der Automobilindustrie gewinnen Technologien, die eine wirtschaftliche und großtechnische Produktion von Leichtbauteilen ermöglichen, immer mehr an Bedeutung.

Das Thermoformen von thermoplastischen FKV-Materialien bietet ein großes Potenzial für die Großserienfertigung. Allerdings sind diesem Verfahren enge Umformgrenzen gesetzt, die die Komplexität der Bauteile einschränken. Die numerische Modellierung des Prozesses mit geeigneten FEM-Methoden führt bereits zu einer deutlichen Reduzierung der Herstellungskosten, da Kosten für Versuchswerkzeuge eingespart werden können. Allerdings führt die Modellierung solch komplexer Umformprozesse von thermoplastischen FKV-Materialien zu hohen Rechenzeiten bei einer geringen Anzahl variabler Parameter. Um einen größeren Parameterraum für die Untersuchungen abzudecken, können echtzeitfähige Ersatzmodelle genutzt werden, die die gleichen Ergebnisse liefern wie die zeit- und rechenintensiven Umformsimulationen.

In dieser Arbeit soll eine Optimierung ausgewählter geometrischer Parameter eines Demonstratorbauteils (z.B. Double Dome) vorgenommen werden, um die Scherwinkelverteilung zu minimieren und definierte kritische Scherwinkel zu unterschreiten. Dabei sollen ebenfalls geeignete Randbedingungen wie Grenzen des Bauraums oder Formtreue zur originalen Geometrie beachtet werden. Aus vorherigen Arbeiten ist eine Convolutional Neural Network (CNN)-Architektur vorhanden, die mithilfe von Krümmungsdaten die Scherwinkelverteilung von Bauteilen vorhersagt. Es kann demnach auf Netz- und Simulationsdaten zurückgegriffen werden, sodass durch die Bearbeitung dieser Arbeit die Vorhersage um eine Optimierung erweitert wird.

Zur Erstellung einer Datenbasis durch FEM-Simulationen, die die Scherwinkelverteilung in verschiedenen Konfigurationen ermittelt, ist eine Parametrisierung der Demonstratorgeometrie zu entwickeln. Die Datenbasis wird im weiteren für eine zu erstellende Machine Learning (ML)-Architektur genutzt. Kern der Entwicklung der ML-Architektur wird die geeignete Wahl der Input-Daten, Hyperparameter sowie die Definition der Zielfunktion sein, die beispielsweise die Summe aus maximalem und minimalem Scherwinkel oder nur den maximalen Scherwinkel umfassen kann. Die Output-Daten bestehen schließlich aus dem optimalen Satz von Geometrieparametern, der zur Minimierung der kritischen Scherwinkel führt.

 

Im Rahmen der Arbeit sind von Herrn/Frau… folgende Teilaufgaben auszuführen:

• Literaturrecherche speziell zum Einsatz von ML-Algorithmen im Kontext der FKV-Umformung
• Parametrisierung einer Demonstratorgeometrie (z.B. Double Dome)
• Erstellung einer FEM-Datenbasis der Scherwinkelverteilung verschiedener Varianten der Demonstratorgeometrie
• Entwicklung eines Frameworks zur Bereitstellung der Datenbasis für ML-Algorithmen
• Entwicklung einer ML-Architektur zur Optimierung ausgewählter Geometrieparameter der Demonstratorgeometrie mit geeigneten Randbedingungen (z.B. Bauraumbegrenzung, max. Abweichung zur ursprünglichen Geometrie)
• Training und Validierung der ML-Architektur
• Präsentation / Dokumentation 

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, CSE
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 11.07.2024

Im Zuge der verschärften Umweltschutzrichtlinien und der steigenden Anforderungen nach Fahrzeugsicherheit und -komfort spielen Faser-Kunststoff-Verbunde (kurz: FKV) eine zunehmende Rolle in der Automobilindustrie. FKV-Materialien weisen eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, wodurch das Fahrzeuggewicht und damit der Kraftstoffverbrauch gesenkt bzw. die Reichweite gesteigert werden kann. Zugleich können die hohen Sicherheitsanforderungen gewährleistet werden. Insbesondere FKVs mit thermoplastischer Matrix (kurz: TFKV) zeichnen sich durch kurze Zykluszeiten aus und sind deshalb für die automobile Großserie besonders geeignet. Zur Herstellung schalenförmiger Bauteile aus TFKV werden üblicherweise Halbzeuge wie Organobleche oder Laminate verwendet und in einem Thermoformingprozess umgeformt. Anders als bei Stahlblechen findet während des Umformprozesses von TFKV kein plastisches Fließen statt, was auf die fehlende Plastizität der Verstärkungsfasern zurückzuführen ist. Stattdessen basiert der Umformprozess auf Drapiervorgängen. Insbesondere bei komplexgeometrischen Bauteilen kann dies zu Faltenbildungen oder Faserbrüchen führen, die die strukturellen Bauteileigenschaften mindern. Durch die Verwendung von Spannrahmen können Faltenbildungen reduziert oder komplett eliminiert werden, indem das Halbzeug während des Umformprozesses vorgespannt wird.

In dieser Arbeit soll eine Optimierung eines Spannsystems zur Handhabung im Umformprozess von FKV-Materialien vorgenommen werden, um die auftretende Scherwinkelverteilung zu minimieren und definierte kritische Scherwinkel zu unterschreiten. Dabei sollen geeignete Parameter (z.B. Klemmenanzahl, Positionierung, Spannkraft) sowie geeignete Randbedingungen (z.B. Zusammenführen einzelner Klemmpositionen) mit betrachtet werden. Aus vorherigen Arbeiten ist eine Convolutional Neural Network (CNN)-Architektur vorhanden, die mithilfe von Krümmungsdaten die Scherwinkelverteilung von Bauteilen vorhersagt. Es kann demnach auf Netz- und Simulationsdaten zurückgegriffen werden, sodass durch die Bearbeitung dieser Arbeit die Vorhersage um eine Optimierung erweitert wird.

Zur Erstellung einer Datenbasis durch FEM-Simulationen, die die Scherwinkelverteilung in verschiedenen Konfigurationen ermittelt, muss ein numerisches Modell mit konfigurierbaren Spannrahmeneinstellungen entwickelt werden. Die Datenbasis wird im weiteren für eine zu erstellende Machine Learning (ML)-Architektur genutzt. Kern der Entwicklung der ML-Architektur wird die geeignete Wahl der Input-Daten, Hyperparameter sowie die Definition der Zielfunktion sein, die beispielsweise die Summe aus maximalem und minimalem Scherwinkel oder nur den maximalen Scherwinkel umfassen kann. Die Output-Daten bestehen schließlich aus dem optimalen Satz von Geometrieparametern, der zur Minimierung der kritischen Scherwinkel führt

 

Im Rahmen der Arbeit sind von Herrn/Frau… folgende Teilaufgaben auszuführen:

• Literaturrecherche speziell zum Einsatz von ML-Algorithmen im Kontext der FKV-Umformung
• Entwicklung eines parametrisierten numerischen Modells des Umformprozesses von FKV-Materialien mit integriertem Spannsystems
• Erstellung einer FEM-Datenbasis der Scherwinkelverteilung verschiedener Spannrahmenkonfigurationen
• Entwicklung eines Frameworks zur Bereitstellung der Datenbasis für ML-Algorithmen
• Entwicklung einer ML-Architektur zur Optimierung des Spannsystems zur Reduzierung auftretender Scherwinkel
• Training und Validierung der ML-Architektur
• Präsentation / Dokumentation 

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, CSE
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 11.07.2024

Motivation:

Produktionsleitsysteme ermöglichen eine gezielte Steuerung und Überwachung von Prozessketten. Im Gegensatz zu konventionellen Steuerungen können prozessübergreifende Ansätze Folgeprozesse auf Basis von Zwischenprodukten steuern, wodurch Ausschuss vermieden wird. Die zusätzliche Betrachtung des Recyclings verbessert die Transparenz bzgl. der Materialparameter und kann helfen den Sekundärmaterialanteil effektiver zu steuern, der eine zusätzliche Unsicherheit in die Produktion einbringen kann. Hier kann das Leitsystem zum Verständnis der Prozessketten beitragen und Ressourceneffizienzen im Bereich Material und Energie erhöhen.

 

Arbeitsinhalte:

Die Arbeit kann je nach Interesse und Art der Arbeit die folgenden Schwerpunkte haben und schließt nicht alle Aufgaben ein:

 

• Recherche (zur Identifikation) der relevanten Prozesse und Prozess- sowie Qualitätsparameter für die Additive Fertigung und die Filamentrückgewinnung
• Recherche der relevanten Prozesse und Prozess- sowie Qualitätsparameter für den Spritzguss
• Recherche konventioneller Steuerungs- und Leitsysteme, ihres Aufbaus und ihrer Flexibilität insbes. für die Circular Economy
• Identifikation sinnvoller Zielgrößen, Stellgrößen, KPIs sowie Berücksichtigung externer Einflüsse (bspw. Energie- und Materialverfügbarkeit) anwendungsfallunabhängig und -spezifisch
• Aufsetzen einer modularen Architektur, die eine einfache Anwendung des Leitsystems auch für andere Anwendungsfälle ermöglicht
• Programmierung eines Steuerungsarchitektur, die für mehrere Anwendungsfälle nutzbar ist
• Feststellung der Anforderungen zur Implementierung des Leitsystems in die Produktion (Labor- und Industriemaßstab)

Vorkenntnisse in Python sind nützlich, aber nicht notwendig.

Die Arbeit kann auf Deutsch oder Englisch verfasst werden.

 

Bei Interesse und Fragen bin ich unter al.naumann@tu-braunschweig.de zu erreichen.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: u.a. Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Bio- und Chemieingenieurwesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 05.06.2024

Im Kontext der fortschreitenden Digitalisierung in der Industrie wird Blockchain vermehrt als Schlüsseltechnologie für das Teilen verifizierter Daten über Organisationsgrenzen hinweg diskutiert. Seine Eigenschaften, insbesondere die verteilte Architektur und Unveränderlichkeit der Datensätze, ermöglichen die Vernetzung von Stakeholdern über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts und den vertrauenswürdigen Austausch von Daten. Vereinzelt finden Blockchain-basierte Datenplattformen bereits Anwendung in Handel und Logistik. Allerdings zeigt sich nach wie vor eine große Lücke zwischen Theorie und Praxis von Blockchain-Anwendungen in der Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Blockchain-Netzwerk in der Lernfabrik des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) aufgebaut werden. Die kleinskalierten Produktionsprozesse liefern Datensätze, die Rückschlüsse auf die Qualität und den Umwelteinfluss eines Produkts zulassen und deshalb in einer Blockchain gespeichert und dort von Smart Contracts verarbeitet werden sollen. Diese Daten sollen über eine Benutzeroberfläche für Kunden und andere Stakeholder zur Nachverfolgung eines Produkts bereitgestellt werden. Perspektivisch soll eine Programmierschnittstelle weitergehende Produktanalysen (z.B. LCA) ermöglichen. Außerdem ist die Einbindung eines weiteren Produktionsstandorts (Lernfabrik bei unserem indischen Kooperationspartner) in das Blockchain-Netzwerk im Kontext dieser Arbeit denkbar. Diese Arbeit wird zusammen mit dem Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund angeboten.

Art:

Fachrichtung: Informatik, WiInfo, Maschinenbau, WiIng MB, UmweltIng
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 05.03.2022

Motivation und Aufgabe:

Sekundäre Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des Zellstapels. Als Folge der Volumenänderung können sich unter anderem Beschädigungen des Zellgehäuses mit daraus folgenden Leckagen einstellen. Durch diese kann Umgebungsluft in die Zelle eintreten und mit den Zellkomponenten reagieren, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer führt.

Zur Lösung dieser Problematik wird am IWF eine nachgiebige Gestaltung von konventionellen Gehäusen untersucht. Fokus liegt dabei auf Pouchgehäusen, die üblicherweise in einem Tiefziehprozess aus dünnen (ca. 150 µm dicken) Mehrschichtfolien umgeformt werden und die durch die geringe Materialstärke ein geringes Gewicht und eine gute Wärmeableitung bieten. Um die konzipierten nachgiebigen Strukturen in die Pouchgehäuse einzubetten, werden neuartige Umformwerkzeuge und -strategien benötigt. Ausgehende von den theoretischen Grundlagen sollen diesen in studentischen Arbeiten konzipiert, praktisch aufgebaut und durch Umformversuche validiert werden. Die genaue Aufgabenstellung kann dabei je nach Art der Arbeit und Interesse des jeweiligen Studierenden angepasst werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Sekundäre Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des Zellstapels. Als Folge der Volumenänderung können sich unter anderem Beschädigungen des Zellgehäuses mit daraus folgenden Leckagen einstellen. Durch diese kann Umgebungsluft in die Zelle eintreten und mit den Zellkomponenten reagieren, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer führt.

Zur Lösung dieser Problematik wird am IWF eine nachgiebige Gestaltung von konventionellen Gehäusen untersucht. Fokus liegt dabei auf Pouchgehäusen, die üblicherweise in einem Tiefziehprozess aus dünnen (ca. 150 µm dicken) Mehrschichtfolien umgeformt werden und die durch die geringe Materialstärke ein geringes Gewicht und eine gute Wärmeableitung bieten. Um die konzipierten nachgiebigen Strukturen in die Pouchgehäuse einzubetten, werden neuartige Umformwerkezeuge benötigt. Hierfür sollen geeignete Konturen idetifiziert und im Rahmen von FEM-Simulationen in Hinblick auf Funktion und Umformbarkeit untersucht werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, CSE, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriespeichern ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt und über einen flüssigen Elektrolyt chemisch miteinander verbunden. Durch unterschiedliche Bindungspotentiale der Elektrodenmaterialien können so Ladungen gespeichert und gezielt abgerufen werden. Zum Erzielen niedriger Herstellungskosten liegt ein besonderer Fokus auf einer hochdurchsatzgetrimmten und ressourceneffizienten Prozessgestaltung. Durch eine hohe Empfindlichkeit der eingesetzten Materialien und insbesondere des eingesetzten Elektrolyts gegenüber Feuchtigkeit finden essentielle Fertigungsschritte der Zellfertigung in einer besonders trockenen Atmosphäre statt. Die dafür nötigen Trocknungsprozesse sind extrem Energieaufwendig. Vor diesem Hintergrund soll der Einfluss unterschiedlicher Prozessatmosphären auf Zellqualität und -lebensdauer in studentischen Arbeiten untersucht werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriespeichern ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt und über einen flüssigen Elektrolyt chemisch miteinander verbunden. Durch unterschiedliche Bindungspotentiale der Elektrodenmaterialien können so Ladungen gespeichert und gezielt abgerufen werden. Zum Erzielen niedriger Herstellungskosten liegt ein besonderer Fokus auf einer hochdurchsatzgetrimmten und ressourceneffizienten Prozessgestaltung. Insbesondere die Elektroden, aber auch die übrigen Zellbestandteile, weisen allerdings hohe mechanische Empfindlichkeiten auf, die eine hochdurchsatzgetrimmte Handhabung der Materialien im Fertigungsprozess erschwert. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Fertigungsprozesse in Hinblick auf auftretende Belastungen der Zellmaterialien und –Zwischenprodukte untersucht und Belastungsgrenzen durch geeignete Versuche ermittelt werden. Ziel ist es dabei, Material angepasste Prozessfenster zu bestimmen und Gestaltungsrichtlinien für die Auslegung zukünftiger Hochdurchsatzprozesse abzuleiten.  

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Sekundäre Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des Zellstapels, die in konventionellen Modulaufbauten mit starrer Einspannung der Batteriezellen zur Verbesserund der Kontaktierung unterdrückt werden. Folge sind dabei starke Druckschwankungen, die die Lebensdauer der Zellen verkürzen.

Um zukünftige Module optimal in Hinblick auf die Lebensdauer der Zellen auslegen zu können, müssen Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen Verspanndruck, Volumenänderung und Lebensdauer der Zellen getätigt werden. Hierzu sollen in studentischen Arbeiten ausgehend von den theoretischen Grundlagen Versuchsstände durch Auswahl geeigneter Verspannmethoden und Sensoren für Druck und Volumenänderung konzipiert und aufgebaut werden. Die genaue Aufgabenstellung kann dabei je nach Art der Arbeit und Interesse des jeweiligen Studierenden angepasst werden und je nach Umfang auch die Durchführung von Versuchen zur Evaluation der Wechselwirkungen umfassen.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Vorkenntnisse die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)

Fachrichtung: (Wi.-Ing.) Maschinenbau, Mechatronik, Elektromobilität
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriespeichern ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt und über einen flüssigen Elektrolyt chemisch miteinander verbunden. Durch unterschiedliche Bindungspotentiale der Elektrodenmaterialien können so Ladungen gespeichert und gezielt abgerufen werden. Der Wettbewerb um kostengünstige Batterien mit hoher Qualität erfordert eine stetige Weiterentwicklung der Prozesse der Zellfertigung, welche mit einer Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und einer Reduktion von Ausschüssen einhergeht. Große Potentiale lassen sich dabei in der Integration von Heißfügeprozessen zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elektrode und Separator ausmachen, da so die Anzahl Handhabungsprozesse für den Stapelprozess der Zellen reduziert werden können. Bei zu starker Temperatureinwirkung sowie ungünstigen Prozessparametern kann es bei diesen Fügeprozessen aber zu Beschädigungen des Separators kommen. Daher sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Methoden und Verfahren zur Charakterisierung der Verbünde entwickelt und in praktische Versuchen unter Variation von Prozessparametern evaluiert werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriespeichern ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt und über einen flüssigen Elektrolyt chemisch miteinander verbunden. Durch unterschiedliche Bindungspotentiale der Elektrodenmaterialien können so Ladungen gespeichert und gezielt abgerufen werden. Der Wettbewerb um kostengünstige Batterien mit hoher Qualität erfordert eine stetige Weiterentwicklung der Prozesse der Zellfertigung, welche mit einer Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und einer Reduktion von Ausschüssen einhergeht. Große Potentiale lassen sich dabei in der Integration von Heißfügeprozessen zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elektrode und Separator ausmachen, da so die Anzahl Handhabungsprozesse für den Stapelprozess der Zellen reduziert werden können. Um das Prozessverständnis zu steigern und Optimierungspotenziale der Heißfügeprozesse abzuleiten, muss ein Verständnis über die beim Heißfügen verwendeten Materialien und deren thermische und mechanische Kennwerte aufgebaut werden. Zur Vorbereitung dieser Arbeiten sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Versuchsstände zur Vermessung dieser Kennwerte aufgebaut/ erweitert werden und die Messergebnisse durch Vergleichsmessungen validiert werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.

Im Rahmen der Arbeit können Kompetenzen in den Bereichen Konstruktion, Automatisierungstechnik und in Labortätigkeiten aufgebaut und vertieft werden. Zudem eignet sich die Arbeit, um die Komponenten der Zellproduktion kennenzulernen.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation und Aufgabe:

Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriespeichern ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt und über einen flüssigen Elektrolyt chemisch miteinander verbunden. Durch unterschiedliche Bindungspotentiale der Elektrodenmaterialien können so Ladungen gespeichert und gezielt abgerufen werden. Der Wettbewerb um kostengünstige Batterien mit hoher Qualität erfordert eine stetige Weiterentwicklung der Prozesse der Zellfertigung, welche mit einer Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und einer Reduktion von Ausschüssen einhergeht. Große Potentiale lassen sich dabei in der Integration von Heißfügeprozessen zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elektrode und Separator ausmachen, da so die Anzahl Handhabungsprozesse für den Stapelprozess der Zellen reduziert werden können. Um das Prozessverständnis zu steigern und Optimierungspotenziale der Heißfügeprozesse abzuleiten, erscheint eine Abbildung dieses Prozesses in numerischen Simulationen (FEM/ CFD) vielversprechend. Im Rahmen von studentischen Arbeiten soll hierfür eine Materialkarte der verwendeten Materialien sowie ein numerisches Modell zur Abbildung dieses Prozesses aufgebaut werden.  Anschließend soll das Modell durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit den Ergebnissen aus praktischen Versuchen mit dem Heißfügeprozess validiert werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Die hier dargestellte Aufgabenstellung stellt das allgemeine Ziel dar.

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 19.09.2024

Motivation:

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 08.11.2024

Motivation:

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik, CSE
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 08.11.2024

Der sich rasant entwickelnde Markt der Elektromobilität bringt ein zunehmendes Wachstum von ausgedienten Lithium-Ionen-Batterien (LIB) mit sich. Derzeit werden die gebrauchten Batteriepacks aus Elektroautos in der Regel nur bis auf Modul- bzw. Zellebene demontiert, in den Shredder geworfen und zerkleinert, und anschließend werden die unterschiedlichen Komponenten getrennt und chemisch wiedergewonnen. Ein solcher Prozess führt dazu, dass das geschredderte Material aus verschiedenen Arten von Rohstoffen besteht, z.B. Al, Cu, Kunststoffe, schwarze Masse, usw. Dieses Gemisch von Materialien erfordert dann erhebliche Kosten und Energie, um das wertvolle Material zurückzugewinnen. Daher wäre es sowohl aus ökologischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht vorteilhafter, die Demontagetiefe von LIB zu erweitern, anstatt das Batteriepack nur bis zur Modul- oder Zellebene zu zerlegen.

Diese Arbeit umfasst u.a. die folgenden Teilaufgaben:

1. Recherche zum Stand der Technik auf dem Forschungsfeld des Recyclings von LIBs
2. Entwicklung von theoretischen Konzepten für die Demontage von Batteriezellen
3. Durchführung der Bewertungsverfahren für die Konzeptionen
4. Versuchsvorrichtungen und Werkzeugen konstruieren bzw. aufbauen
5. Experimente zur Konzeptvalidierung planen und ausführen
6. Ggf. Laborarbeit wie z.B. Anfertigung von Versuchsfotografien, Untersuchung von Materialeigenschaften, etc.

Bei Interesse Können Sie mich gerne kontaktieren (bitte mit Lebenslauf und Notenspiegel).
shubiao.wu@tu-braunschweig.de

Art:

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Elektromobilität, etc.
Begin der Arbeit: Sofort
Zuletzt geändert: 10.09.2024

The economic and ecological added value for manufacturing companies crucially depends on how efficiently they handle dynamic events in production and conduct real-time scheduling. Individual customer orders present a significant challenge for overall planning. Therefore, both reactive and proactive planning strategies are necessary to increase the agility and robustness of the production system. Rule-based heuristics and metaheuristic algorithms are often used in complex planning tasks. While heuristics provide quick solutions, their rigidity often affects quality. Metaheuristic algorithms iterate various approaches to improve optimization but reach their limits with increasing complexity and often get trapped in local optima, reducing efficiency. Reinforcement Learning (RL) offers a promising alternative here. RL continuously learns from the environment and adapts its strategies, enabling production systems to respond to unexpected events and improve their performance. This leads to more robust and agile planning that is better aligned with the challenges of modern production paradigms.

 In this context, the following research topics are offered as part of the work:

• Literature review on relevant fundamentals and suitable methodological approaches, including:
• Fundamentals of (Deep) Reinforcement Learning (DRL)
  
• Fundamentals of agent-based process chain simulation
  
• AI-based dynamic production scheduling
  
• Types of shop-floor production systems (e.g., flow shop, job shop, etc.) relevant to industries like battery manufacturing, surface technology, semiconductor production, and their respective process chains
  
• Modeling and simulating production process chains as DRL training environments using open-source tools such as AnyLogic, SimPy, OpenAI Gym etc.
• Defining appropriate state space, action space, and reward function for DRL-based dynamic scheduling (e.g., make-span, machine utilization, energy consumption, total tardiness, etc.)
• Connection and Interaction between production chain simulation models and DRL training algorithms
• Selection of suitable DRL algorithms for training and validation (e.g., DQN, policy-based algorithms, etc.)
• Evaluation of productivity, economic, and ecological outcomes based on the defined reward function
• Critical evaluation and outlook

Depending on the scope of the work, only some of the above points may be covered. Experience with programming languages such as Python and Java is advantageous but not mandatory. If you are interested in these topics, I would be pleased to receive your email with the corresponding documents at chao.zhang@tu-braunschweig.de.

Art:

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Fachrichtung: Computer science, mechanical engineering, industrial engineering, electromobility, etc.
Begin der Arbeit: Sofort
Zuletzt geändert: 15.08.2024