Studentische Arbeiten

Lehrangebot

Studentische Arbeiten

Abdur-Rahman Ali

Are you passionate about environmental sustainability and interested in the growing field of battery technology? We are currently seeking a dedicated and motivated student to conduct groundbreaking research on the factors contributing to the environmental impacts of lithium-ion battery production.

In the quest for a sustainable future, the motivation behind this research lies in promoting absolute sustainability. By understanding the environmental impacts of lithium-ion battery production, we can make informed decisions towards optimizing processes, reducing negative externalities, and fostering a circular economy. The outcomes of this study will help policymakers, industries, and researchers strive for absolute sustainability in battery technologies and beyond.

Thesis Objective:

The primary objective of this thesis is to gain a comprehensive understanding of the environmental implications associated with lithium-ion battery manufacturing. The study will focus on developing mathematical Life Cycle Assessment (LCA) models to assess the various stages involved in battery production and quantifying their environmental footprints.

Key Research Focus:

Understanding Factors Contributing to Environmental Impacts: The work delves deep into the various factors influencing the environmental impacts of lithium-ion battery production. This will involve investigating raw material extraction, manufacturing processes, energy consumption, and recycling.

Development of Mathematical LCA Models: The thesis will emphasize creating sophisticated mathematical LCA models that enable a detailed evaluation of each life cycle stage. This will allow for a comprehensive assessment of the battery production process and its environmental ramifications.

Utilization of the Python Library lca_algebraic: To facilitate the modelling process, the student will be utilizing the Python library "lca_algebraic." This library offers a wide range of tools and functions to construct and analyse LCA models effectively.

For inquiries and application submissions, please contact,

Abdur-Rahman Ali

a.thamjigar-ali@tu-braunschweig.de

The thesis can be written in English or German.

Art:

Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

Are you passionate about safeguarding our planet's future? Do you want to play a vital role in shaping sustainable technological advancements? This student thesis aims to explore the environmental impacts of battery giga factories and their potential for achieving absolute sustainability targets.

Project Overview

In this thesis, we will delve into the pressing need for a comprehensive understanding of the future environmental impacts of battery giga factories.

Key Objectives

Investigate SSP (Shared Socioeconomic Pathways) scenarios: The thesis aims to assess different SSP scenarios to determine if they can meet the targets set by absolute sustainability. Understanding the implications of different socio-economic pathways will be pivotal in crafting feasible strategies for a sustainable future.

PREMISE Python Package: The project will utilize the PREMISE Python package for modelling and forecasting the impacts of future battery production.

Identify Mitigation Potential: Investigate the potential for absolute reduction in the impacts of future battery systems.

By participating in this student thesis, you will:

Develop in-depth knowledge of renewable energy technologies and environmental sustainability.
Gain expertise in using the PREMISE Python package for simulation and forecasting.
Make a tangible impact on the future of battery production by identifying mitigation strategies.

If you are enthusiastic about environmental conservation, renewable energy, and sustainable development, this thesis offers an opportunity to contribute to the development of sustainable mobility solutions.

For further details and to apply, contact:

Abdur-Rahman Ali

a.thamjigar-ali@tu-braunschweig.de

The thesis can be written in German or English.

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

In our rapidly changing world, it's more crucial than ever to limit the environmental impacts of products and services to within the Earth's carrying capacities. Our research delves into how to accurately assign and assess these limits using advanced MRIO models like Exiobase 3.

Key Highlights:

Define Environmental Boundaries: Understand how concepts like planetary boundaries and carbon budgets can be downscaled to products and industries.
Assign Safe Operating Spaces (SOS): Learn how to calculate and assign specific environmental budgets to 163 industries and 200 products across 44 countries and 5 regions.
Prioritize Mitigation Efforts: Identify which industries urgently need to reduce their environmental impacts and discover countries excelling in sustainable practices.
Future Implications: Explore the challenges of applying this approach to companies and products, and contribute to shaping the future of environmental sustainability.

Why This Research Matters: By developing a consistent framework for assessing the absolute sustainability of industries, our research offers guidelines for prioritizing environmental actions globally. This study not only highlights the industries most in need of change but also showcases regions leading the way in sustainable practices.

For further details and to apply, contact:

Abdur-Rahman Ali

a.thamjigar-ali@tu-braunschweig.de

The thesis can be written in German or English.

Art:

Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

Robar Arafat

Kühlschmierstoffe (KSS) werden eingesetzt, um die Bearbeitungszone zu kühlen, zu schmieren und Späne abzutransportieren. Dadurch werden der Werkzeugverschleiß reduziert und die Ausschussrate von Werkstücken verringert. Die Eigenschaften von KSS werden dabei maßgeblich durch ihre Zusammensetzung bestimmt. Nach DIN 51385 werden KSS in wassermischbare und nichtwassermischbare KSS eingeteilt. Diese beiden konventionellen KSS-Typen enthalten jedoch in der Regel Mineralöle und werden in energieintensiven Kreisläufen geführt, was zu ökonomischen und ökologischen Nachteilen führt. Alternative Ansätze wie biobasierte KSS und insbesondere die Minimalmengenschmierung (MMS) sind daher Gegenstand aktueller Forschungstätigkeiten.

Für KSS-intensive Prozesse, wie z.B. Schleifprozesse, konnte sich die MMS bislang noch nicht durchsetzen. Dieser Umstand ist insbesondere auf die mangelnde Kühlwirkung der MMS-Fluide zurückzuführen, weshalb sich aktuelle Forschungsvorhaben mit der Erweiterung der MMS beschäftigen. Auch biobasierte KSS werden selten eingesetzt, weil hier eine grundlegende Bewertung des Einflusses auf des Gesamtsystem Produktionsmaschine sowie der zugehörigen KSS-Peripherie fehlt. Insbesondere fehlt es jedoch an quantifizierten ökonomischen sowie ökologischen Bewertungen der alternativen Kühlschmiermethoden.

Vor diesem Hintergrund sind in der Arbeit folgende Beispielinhalte denkbar:

Erarbeitung des Stands der Technik und Forschung zum Thema alternative Kühlschmiermethoden in der Zerspanung
Ableitung möglicher Forschungsfragen
Bilanzierung von alternativen Kühlschmiermethoden
Ableitung von Handlungsempfehlungen
Vorgehensweise zur Nachhaltigkeitsbewertung

Bei Interesse zu bestimmten Themengebieten kann der thematische Schwerpunkt angepasst werden.

Meldet euch bei Fragen gerne per Mail:

Robar Arafat

r.arafat@tu-braunschweig.de

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

Werner Berlin

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

Aufgabe

Ihre Aufgabe besteht in der Erweiterung der vorhandenen Steuerung (Siemens SPS) der Extrusionseinheit insbesondere in Hinblick auf die Möglichkeit der Kommunikation mit einem Sechs-Achs-Industrieroboter (KUKA). Im Speziellen sind dazu folgende Teilaufgaben vorgesehen:

Recherche zum Stand der Technik in Bezug auf Möglichkeiten des Datenaustausches zwischen Endeffektoren und Robotersystemen
Ableiten von abzubildenden Funktionen in Hinblick auf die automatisierte, additive Fertigung mittels Extrusionseinheit
Erweiterung der vorhandenen Steuerung um den Kommunikationsansatz mit dem Robotersystem
Durchführung von Versuchen zur automatisierten Ablage
Dokumentation und Präsentation Ihrer Ergebnisse

Die Aufgabenstellung kann je nach gewünschtem Schwerpunkt und Art der Abschlussarbeit hinsichtlich Inhalt und Umfang angepasst werden.

Was Sie mitbringen

Sie sind in einem technisch-naturwissenschaftlichen Studiengang immatrikuliert und verfügen idealerweise Kenntnisse im Bereich der Roboter- und/oder Steuerungsprogrammierung bzw. ein großes Interesse hinsichtlich der Aneignung dieser Fähigkeiten.

Was wir Ihnen bieten

Der ForschungsCampus Open Hybrid LabFactory ermöglicht in einem neuartigen Kooperationsmodell die Erforschung und Entwicklung neuer und innovativer Leichtbaukonzepte für die kommenden Fahrzeuggenerationen. An der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie ist hier eine einmalige Infrastruktur entstanden, mit der Ideen zu Innovationen werden, die sich in nachhaltigen Fortschritten in der Mobilität niederschlagen.

Kontakt

M.Sc. Werner Berlin

Mail: w.berlin@tu-braunschweig.de

Tel.: 0531 391 65016

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

Edda Ceisig

Ausgangssituation:

Wertschöpfende Unternehmen werden durch die Einflüsse des demographischen Wandels, des Fachkräftemangels und Bestrebungen im Zuge der Rohstoffknappheit vor neue Herausforderungen gestellt. Zur langfristigen Sicherung der globalen Wettbewerbsfähigkeit und Umsetzung von Bestrebungen in der Kreislaufwirtschaft sind Unternehmen gezwungen, holistische Lösungsansätze zu verfolgen. Einen Ansatz bietet im Kontext der Automobilwirtschaft die Betrachtung der Gesamtfahrzeugdemontage.

Ziel der Bachelorarbeit ist die Erarbeitung einer Methode zur Integration geeigneter Assistenzsysteme bzw. Maßnahmen, wie z. B. Wearables oder VR-Brillen, in die Prozesskette der Demontage.

Zunächst gilt es einen Anwendungsfall auszuwählen, die Anforderungen festzulegen und geeignete Assistenzsysteme durch eine umfassende Literaturrecherche zu identifizieren. Anschließend gilt es mithilfe einer multikriteriellen Entscheidungsmethode wie bspw. dem Analytischen Hierarchieprozess oder der Prioritätenmatrix geeignete Assistenzsysteme auszuwählen. Die Aufgabenstellung kann noch individuell angepasst werden.

Das zeichnet dich aus:

- Studium des Wirtschaftsingenieurwesens oder des Maschinenbaus mit dem Schwerpunkt Produktionstechnik

- Hohes Engagement und Eigenständigkeit

- Erste Erfahrungen in der Produktion

- Idealerweise Kenntnisse im Bereich der Assistenzsysteme, Industrie 4.0 und Lean Production

Kontakt:

e.ceisig@tu-braunschweig.de (bitte Notenspiegel und Lebenslauf anhängen)

Art:

Bachelorarbeit

Fachrichtung: Wirtschafsingenieurwesen, Maschinenbau o. Ä.
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 16.09.2024

Im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte arbeitet das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) an automatisierungs-, produktionstechnischen, kreislaufwirtschaftlichen und ingenieurswissenschaftlichen Fragestellungen. In diesen Zusammenhang ist auch die studentische Arbeit einzuordnen.

Die studentische Arbeit findet im Kontext der Batteriedemontage statt. Die Demontage von Batteriesystemen ist ein zentraler Schritt im Recyclingprozess und gewinnt angesichts des Wachstums der Elektromobilität zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen eines größeren Forschungsprojekts in Zusammenarbeit mit einem OEM soll ein innovativer Endeffektor für einen Roboter entwickelt werden, der es ermöglicht, den Batteriedeckel automatisiert und effizient vom Batteriesystem zu entfernen. Die Arbeit bietet die Möglichkeit, praxisnah an einer zukunftsweisenden Technologie zu arbeiten und aktiv zur Optimierung von Recyclingprozessen beizutragen.

Folgende Punkte sind im Rahmen der Arbeit zu bearbeiten:

Erarbeitung der theoretischen Grundlagen zur Elektromobilität sowie zu Batterien und Demontagestrategien dieser
Planung und Konstruktion eines Endeffektors zur automatisierten Abnahme des Batteriedeckels
Durchführung von Versuchen zur Implementierung

Sie bringen mit:

Laufendes Studium des Maschinenbaus oder in einem angrenzenden Fachgebiet
Erste Erfahrungen und Kenntnisse in der Fertigungstechnik und Konstruktion sind wünschenswert
CAD-Kenntnisse
Kenntnisse in der (Roboter-)Programmierung von Vorteil

Mit einer studentischen Arbeit in diesem Projektkontext kannst du einen Teil zur Forschung in diesem Bereich beitragen! Melde dich gerne bei mir, falls du Interesse an diesem oder einem ähnlichen Thema hast (e.ceisig@tu-braunschweig.de).

Edda Ceisig | e.ceisig@tu-braunschweig.de | 05313917618

Art:

Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
Studienarbeit(Master)

Fachrichtung: Maschinenbau o. Ä.
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 16.09.2024

Martin David

Beschreibung:

Die additive Fertigung verspricht in Zukunft eine Schlüsseltechnologie nicht nur im Maschinenbau, sondern auch im Bauwesen zu werden. Gemeinsam mit der TU München leitet die TU Braunschweig zurzeit den Sonderforschungsbereich „AMC – Additive Manufacturing in Construction“ (SFB/TRR 277), in welchem verschiedene 3D-Drucktechnologien in großem Maßstab für das Bauwesen untersucht werden. Dabei werden Materialien wie Beton, Stahl und Holz als Werkstoffe für verschiedene, teils auch neu entwickelte Verfahren untersucht.

Eins dieser Verfahren ist das Shotcrete 3D Printing (SC3DP). Hierbei wird der Beton mithilfe von Druckluft beschleunigt und auf Oberflächen aufgespritzt. Zur Überwachung des SC3DP-Prozesses und darauf aufbauender Verfahren, wie der Bewehrungsintegration oder der Oberflächenglättung, werden Sensorlösungen benötigt, die mit ausreichender Genauigkeit und Geschwindigkeit Messaufgaben erfüllen können.

Arbeitsfelder und Inhalte:

Im Rahmen der Arbeit soll ein Sensor für die Überwachung der Kräfte beim Einführen von Kurzbewehrungsstäben in Betreib genommen werden und die Sensordaten ausgelesen und interpretiert werden. Dabei ist der Sensor zunächst zu kalibrieren, um abschließend Versuche durchzuführen und Messdaten zu speichern.

Wenn du kreativ bist, gerne Dinge ausprobierst und auf der Suche nach einem spannenden Thema bist, melde ich bei mir.

Es werden keine Vorkenntnisse benötigt! Grundkenntnisse in CAD-Konstruktion und Programmierung (Python, Matlab) helfen jedoch bei der Bearbeitung der Aufgabe.

Name: Martin David
Mail: m.david[at]tu-bs.de
Telefon: 0531 391-7678

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinebau
Begin der Arbeit: Sofort
Zuletzt geändert: 27.05.2024

Kilian Dickel

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.

Vor diesem Hintergrund sind Aufgaben zu folgenden Themenbereichen denkbar:

Bewertung resilienter (Energie-)Systeme
Simulation von Energiesystemen unter Berücksichtigung von ungeplanten Störungen
Computergestützte Planung von Energiesystemen

Die genaue Aufgabenstellung wird unter Berücksichtigung der individuellen Kompetenzen und Interessen ausgestaltet.

Bei Interesse und Fragen meldet euch gerne bei

Kilian Dickel

ki.dickel@tu-braunschweig.de

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

Benjamin Effner

Die Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer innovativen Lösung zur Visualisierung und Optimierung von Luftströmungen in Industrieanlagen. Ziel ist es, eine Simulation zu erstellen, die nahezu in Echtzeit läuft und sich in einer Mixed-Reality-Umgebung darstellen lässt. Diese Simulation soll dabei unterstützen, die Effizienz von Produktionsanlagen zu verbessern, indem Luftströmungen sichtbar gemacht und Optimierungspotenziale aufgedeckt werden.

Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Balance zwischen hoher Modellgenauigkeit und geringer Rechenleistung, sodass die Simulation auf verschiedensten Hardware-Konfigurationen, einschließlich moderner MR-Headsets, lauffähig ist. Dazu gehören auch Optionen zur Anpassung von Parametern wie Zu- und Abluft oder Hindernissen, die die Strömung beeinflussen.

Die Arbeit umfasst spannende Arbeitspakete, darunter die Umsetzung detaillierter Strömungsmodelle, die Entwicklung des Hauptmodells und dessen Visualisierung in einer Mixed-Reality-Umgebung. Erste Erfahrungen in Strömungssimulation und Programmierung sind hilfreich, ebenso wie ein Interesse an neuen Technologien wie Mixed Reality. Die Anwendung soll in der Open-Source Game-Engine "Godot" erstellt werden. Eine Mixed Reality Brille wird in Form der Meta Quest 3 bei Bedarf ausgeliehen.

Diese Arbeit bietet die Möglichkeit, praxisnah an einer wichtigen Schnittstelle zwischen virtueller und physischer Welt zu arbeiten und dabei einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz in der Industrie zu leisten.

Art:

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

Fachrichtung:
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 07.10.2024

Philipp Grimmel

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

We are seeking a highly motivated graduate student to join our research team and conduct a master's thesis project in the area of Smart Remanufacturing Systems - Agile EV Battery System Disassembly using smart sensing that could handle variable product design and condition. This project will be conducted in collaboration with the Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) in Singapore.

The project will focus on developing innovative approaches to smart sensing and disassembly of EV battery systems, with the aim of improving efficiency, reducing waste, and preserving resources. The successful candidate will work closely with our team of experts and SIMTech researchers to design, implement, and evaluate smart remanufacturing systems that can handle variable product design and condition.

The ideal candidate should have a strong background in mechanical engineering, electrical engineering, or related fields. Experience in smart sensing, robotics, or automation would be an advantage. Strong analytical and problem-solving skills are essential, as well as the ability to work independently and as part of a team.

This is an exciting opportunity for a motivated graduate student to contribute to the development of sustainable manufacturing practices and gain valuable knowledge and skills in a growing field with numerous career opportunities. The project will be conducted in Singapore, with the support and guidance of both our research team and SIMTech.

If you are interested in this opportunity, please send your CV, academic transcript, and a cover letter outlining your motivation and suitability for the project to Philipp Grimmel.

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

We are seeking a highly motivated graduate student to join our research team and conduct a master's thesis project in the area of Circular Process Technology. This project will be conducted in Singapore and will focus on developing innovative approaches to circular processes in manufacturing, with the aim of reducing waste, improving efficiency, and preserving resources.

The successful candidate will work closely with our team of experts to design, implement and evaluate circular process technologies that can be applied to various manufacturing processes. The project will involve the identification of potential circular opportunities in the manufacturing process, the development of strategies for implementing circular technologies, and the evaluation of the economic and environmental impact of these strategies.

The ideal candidate should have a strong background in chemical engineering, materials science, or related fields. Experience in circular economy, sustainable manufacturing, or process optimization would be an advantage. Strong analytical and problem-solving skills are essential, as well as the ability to work independently and as part of a team.

If you are interested in this opportunity, please send your CV, academic transcript, and a cover letter outlining your motivation and suitability for the project to Philipp Grimmel.

Funding:

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

Marius Hermsen

Die zunehmende Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen wie LKWs und Bussen stellt neue Anforderungen an die Ersatzteilversorgung, insbesondere im Hinblick auf Elektromobilitäts-Komponenten wie Hochvoltbatterien. Diese erfordern neue Konzepte für die Lagerung, den Transport und die Wiederverwendung, da die bisherigen Strukturen den besonderen Anforderungen dieser Batterien nicht gerecht werden. Im Rahmen dieser Themenstellung geht es um die Entwicklung von Konzepten, die den gesamten Lebenszyklus von Hochvoltbatterien einbeziehen, von der Lagerung und dem Transport bis hin zur Wiederverwendung und Verwertung. Hierbei spielen zirkuläre Ansätze eine entscheidende Rolle, um die Nachhaltigkeit im Bereich der Elektromobilität zu erhöhen und den Materialkreislauf zu schließen.

Vor diesem Hintergrund sind Aufgaben zu folgenden Themenbereichen denkbar:

Analyse von sich verändernden Ersatzteilstrukturen und -anforderungen durch Elektromobilität
Systematische Literaturanalyse zu zirkulären Ersatzteilkonzepten und Hochvoltbatterien
Analyse gesetzlicher Rahmenbedingungen und deren Auswirkungen auf die Ersatzteilversorgung
Best-Practice-Analyse bestehender Konzepte für zirkuläre Ersatzteillogistik
Recherche zu aktuellen Trends in der Batterietechnologie
Entwicklung von Entscheidungskriterien zur Gestaltung effizienter zirkulärer Ersatzteilversorgungskonzepte

Die genaue Aufgabenstellung wird unter Berücksichtigung der individuellen Kompetenzen und Interessen ausgestaltet.

Bei Interesse und Fragen meldet euch gerne bei

Marius Hermsen

m.hermsen@tu-braunschweig.de

Art:

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

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Fahrzeugtechnik und mobile Systeme, Technologie-orientiertes Management oder vergleichbare Studiengänge
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 02.10.2024

Johanna Holsten

Life Cycle Assessment (LCA) is essential for evaluating the environmental impacts of complex systems like aircraft. However, the process is often complex, requiring significant expertise and time. The aviation sector, due to its reliance on intricate supply chains and diverse material inputs, presents unique challenges for LCA, including the need for precise modeling of emissions and resource usage across different life cycle stages. By incorporating advanced techniques such as parameterized background systems, researchers can assess variations more effectively, enhancing the precision and efficiency of environmental impact assessments. This thesis aims to implement libraries like "lca_algebraic" , which incorporates symbolic calculus into LCA, to streamline and improve the assessment of aircraft models. The focus will be on evaluating the feasibility of this tool in efficiently managing inventory data and conducting a comprehensive sensitivity analysis, considering uncertainties, variabilities, and the identification of environmental hotspots.

The detailed research scope will be finalized upon consultation.

Art:

Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

As aviation advances toward more sustainable solutions, a notable shift of environmental burdens from flight emissions to ground-based airport operations has been observed, especially in hybrid-electric and alternative fuel aircraft systems. This shift highlights the urgent need for airports to implement effective sustainability management practices. This thesis aims to address these challenges by conducting a comprehensive literature review and developing detailed inventories and models that analyze the environmental impacts of airport operations. The findings aim to enrich the ongoing discussion on environmental burden-shifting and facilitate the advancement of sustainability management within airport operations.

The detailed research scope will be finalized upon consultation.

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

Lennart Kuhr

Motivation:

With regard to production of goods and services, constant and global change drivers such as stagnating supply chains, rapidly changing customer requirements as well as work-force-shortage require the proactive design of resilient supply chains as well as production operation. In order to maintain and expand value-creation in such an environment, manufacturing companies are increasingly relying on information technologies (IT) with the goal to maximize the use of the company’s resources and employee qualifications. Such IT solutions, that have become key factors for cost-efficient operation, can range between full automation of processes and assistance to workers. Whereas the technical automation of production systems can achieve throughput times and quality levels that far exceed those of human labor, the aforementioned challenges additionally require the deployment of human-like skills in problem-solving, dexterity and cognitive abilities contributing to its’ irreplaceable characteristics of flexibility, adaptability and reliability.

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

The thesis can be written in German or English.

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

Motivation:

Bei der Produktion von Gütern erfordern ständige und globale Veränderungstreiber wie stagnierende Lieferketten, sich schnell ändernde Kundenanforderungen und Arbeitskräftemangel die proaktive Gestaltung resilienter Wertschöpfungsnetzwerke. Um in einem solchen Umfeld die Wertschöpfung zu erhalten und auszubauen, setzen produzierende Unternehmen zunehmend auf Informationstechnologien (IT) mit dem Ziel, die Unternehmensressourcen und Mitarbeiterqualifikationen optimal zu nutzen. Solche IT-Lösungen sind zu Schlüsselfaktoren für einen kosteneffizienten Betrieb geworden und können dabei von der vollständigen Automatisierung bis zur Assistenz von Benutzern von Prozessen reichen. In dem Zusammenhang hat der Einsatz von Enterprise Ressource Planning (ERP) Systemen eine breite Anwendung im Betrieb von kleinen bis großen Unternehmen gefunden. Als multifunktionale Systemlandschaft schaffen ERP-Systeme die Grundlage für eine Vielzahl von Subsystemen von denen eines die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) ist.

Ansatz:

In dieser Arbeit sollen unterschiedliche PPS-Strategien entwickelt und hinsichtlich ihrer Vor-und Nachteile evaluiert werden. Hierbei soll die demonstrative Matrixproduktion in der Lernfabrik des IWF als Grundlage dienen und somit die in der Forschungsproduktion eingesetzten Technologien wie ein digitalisiertes Regal-Lagersystem, ein fahrerloses Transportfahrzeug sowie eine robotische Produktionszelle berücksichtigt werden. Als Instrument der Evaluierung soll zunächst ein zeitgemäßes KPI-Bewertungstool erstellt werden anhand dessen verschiedene PPS-Strategien miteinander verglichen werden können.

Die Arbeit kann in deutscher oder englischer Sprache verfasst werden.

Bei Interesse und für Bewerbungen wenden Sie sich bitte an:

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: 02.07.2024

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.

Die Arbeit kann in deutscher oder englischer Sprache verfasst werden.

Bei Interesse und für Bewerbungen wenden Sie sich bitte an:

Lennart Kuhr

l.kuhr@tu-braunschweig.de

Art:

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

Fachrichtung:
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 28.10.2024

Introduction:

The Chair of Sustainable Production and Life Cycle Engineering at the Institute of Machine Tools and Production Engineering (IWF) develops new methods, tools and technologies in the research fields of “Sustainable Production & Factory Systems” in order to meet the sustainability requirements of technical products throughout all phases of their life cycle. In addition to this holistic assessment, the focus is on developments in the field of digital transformation, in which the networking and intelligence of autonomous production systems is being driven forward. In this context, a demonstrator is being set up in the IWF learning factory. A warehouse system, automated guided vehicles (AGVs) and a robotic production cell are integrated. The robotic production cell includes two robotic 6-DOF manipulator arms. Building on the manual controllability of the robot arms, this is now to be automated.

Task:

Using existing 3D models of the matrix production cell, a motion planning and control system for at least one of the two robot arms is to be implemented using the ROS2 robot operating system. The movement task consists of gripping and placing manageable individual parts of a demonstration product. Specifically, motion sequences are created based on fixed pick-up and approach points of the end effectors and these are executed while avoiding collisions with other objects and with the robot itself. Gazebo will be used to graphically represent the motion planning. It is proposed to use the moveit 2 library for movement control.

Deutsche Version:

Die Professur Nachhaltige Produktion und Life Cycle Engineering des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) entwickelt in den Forschungsfeldern „Nachhaltige Produktion & Fabriksysteme" neue Methoden, Werkzeuge und Technologien, um den Nachhaltigkeitsanforderungen technischer Produkte entlang aller Lebensphasen gerecht zu werden. Neben dieser ganzheitlichen Bewertung liegt der Fokus auf den Entwicklungen im Bereich der digitalen Transformation in der die Vernetzung und Intelligenz autonomer Produktionssysteme vorangetrieben wird. In diesem Zusammenhang wird in der IWF Lernfabrik ein Demonstrator aufgebaut. Hierbei wird ein Lagersystem, fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) sowie eine robotische Produktionszelle integriert. Die Produktionszelle umfasst zwei robotische 6-DOF-Manipulatorarme. Aufbauend auf der manuellen Steuerbarkeit der Roboterarme, soll diese nun automatisiert werden.

Anhand von vorhandenen 3D-Modellen der Produktionszelle soll unter Verwendung des Roboter Betriebssystem ROS2 eine Bewegungsplanung und - steuerung für mindestens einen der zwei Roboterarme implementiert werden. Die Bewegungsaufgabe besteht hierbei in dem Greifen und Platzieren von handhabbaren Einzelteilen eines Demonstrationsproduktes. Konkret werden ausgehend von festen Abhol- und Anfahrpunkten der Endeffektoren Bewegungssequenzen erstellt und diese unter Vermeidung von Fremd- sowie Eigenkollision durchgeführt. Zur grafischen Repräsentation der Bewegungsplanung soll hierbei Gazebo verwendet werden. Es wird vorschlagen zur Bewegungskontrolle auf die Library moveit 2 zurückzugreifen.

Art:

Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

Maximilian Liedtke

Motivation:

Aufgrund der stetig steigenden Anzahl an End-of-Life-Batterien werden zunehmend effiziente Recyclingstrategien erforderlich. In der industriellen Praxis wird das Recycling nach heutigem Stand durch einen zweistufigen Prozess abgebildet. Dabei werden dem Batteriesystem in einer manuellen Vordemontage die einzelnen Module entnommen und anschließend geschreddert. Aufgrund derzeit fehlender Standards weisen die Batteriesysteme jedoch eine hohe Varianz in der Gestaltung der Systemelemente und der verwendeten Verbindungstechniken auf. Dies gilt insbesondere für die verwendeten Zellen, die von gewickelten Rundzellen über prismatische Flachwicklungen in Hardcase-Gehäusen bis hin zu gestapelten Elektroden-Separator-Verbunden in Pouchfolie reichen. Daraus ergeben sich hohe Anforderungen an die Flexibilität der Demontageprozesse. Bestehende Demontageverfahren sind daher durch aufwändige Handarbeit gekennzeichnet, deren Produktivität und Sicherheit durch das Handling schwerer Hochspannungskomponenten begrenzt ist. Perspektivisch ist diese Art der Demontage für zukünftigen Recyclingmengen nicht geeignet.
An dieser Stelle setzt das Projekt VaTreBat an. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens zur automatisierten und variantenflexiblen Demontage von Batteriesystemen bis zur Zellebene. Das angestrebte Verfahren zeichnet sich dabei durch einen besonderen Fokus auf die kritischen Themen Variantenflexibilität, Sicherheit und Produktivität aus.

Aufgabenstellung:

Die zentralen Herausforderungen der Batteriedemontage liegen in der Erkennung und Identifizierung von Fügestellen, sowie der Handhabung von Batteriemodulen und demontierten Komponenten. Daraus ergibt sich eine Vielzahl an Problemstellungen, die im Rahmen von studentischen Arbeiten bearbeitet werden können.

Mögliche Themenbereiche für studentische Arbeiten sind:

Klassifizierung und Erkennung verschiedener Fügestellen mittels robotergeführter Kameratechnik:
Anhand vorhandener Dummy-Batteriemodule in unterschiedlichen Demontagezuständen sind die vorhandenen Fügestellen zu ermitteln und mittels spezifischer Charakteristiken zu klassifizieren. Die erfolgreich klassifizierten Fügestellen sollen anschließend mittels Kameratechnik erkannt und dem entsprechenden Demontagezustand zugeordnet werden.

Sollte die Thematik Ihr Interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch:

Mail: maximilian.liedtke@tu-braunschweig.de

Tel.: 0531 391 7684

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurswesen, Elektrotechnik, CSE
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 30.09.2024

Motivation:

Aufgabenstellung:

Mögliche Themenbereiche für studentische Arbeiten sind:

Entwicklung eines Endeffektors zur Handhabung von Komponenten in der Batteriedemontage:
Anhand von vorhandenen Dummy-Batteriemodulen in verschiedenen Demontagezuständen können die demontierten Komponenten identifiziert werden. Als Vorbereitung für eine Greiferauswahl sind die demontierten Komponenten anhand ihrer Eigenschaften (Material, Größe, Gewicht, etc.) zu klassifizieren. Auf Basis dieser Klassifizierung ist ein Greifsystem auszulegen und experimentell zu erproben.

Sollte die Thematik Ihr Interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch:

Mail: maximilian.liedtke@tu-braunschweig.de

Tel.: 0531 391 7684

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 30.09.2024

Marija Lindner

Die Oberflächenbeschichtung stellt einen wichtigen Schritt in Fertigungsprozessen dar, da durch den Korrosions-/ Verschleißschutz die Langlebigkeit der Bauteile erreicht werden kann. Die elektrochemische oder galvanotechnische Beschichtung ist dabei eines der effektivsten und kostengünstigsten Verfahren der Oberflächentechnik, sie besitzt weltweit den größten Marktanteil unter den Beschichtungsverfahren. Jedoch besitzt diese Branche weiterhin ein hohes Potenzial zur Prozesskettenoptimierung.

Die Arbeit umfasst folgende Aspekte:

Optimierung einer AnyLogic Simulation in Bezug auf die chemischen Zusammenhänge
Überführung der aufgesetzten Simulation in Python
Validierung der Simulation in Python mit Versuchsdaten

Bei Interesse am Themengebiet gerne bei Marija Lindner (marija.lindner@tu-braunschweig.de) melden, etwaige weitere Themen und Erweiterungen des hier dargestellten sind denkbar.

Art:

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

Fachrichtung: Maschinenbau, Metrologie und Messtechnik, Bio und Chemie-Ing, CSE etc.
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 09.10.2024

Galvanische Beschichtungen werden eingesetzt, um bspw. eine höhere Korrosionsbeständigkeit, ein bestimmtes tribologisches oder dekoratives Verhalten bei den Produkten in verschiedensten Branchen zu erzielen. Verschiedene Faktoren können den Prozess beeinflussen, wie z. B. Prozessparameter, Elektrolytzusammensetzung, Anoden, Substrate etc. Eine große Herausforderung in diesem Prozess ist die Steuerung und Dosierung von Elektrolyten, da sich die einzelnen Elektrolytbestandteile während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich abbauen und ausschleppen. Darüber hinaus bleiben bei weiteren Prozessschritten Rückstände vom Elektrolyt auf dem Werkstoff, die als Verschleppungen bezeichnet werden. Für eine analytische Ermittlung der Elektrolytzusammensetzung ist oft eine komplexe Technik erforderlich, die in einem Industrieumfeld nicht unbedingt vorhanden ist. Weiterhin bleibt die Frage offen, welche Prozessparameter einen besonderen Einfluss auf die Beschichtungsqualität haben.

Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieser studentischen Arbeit, die experimentellen Labordaten mithilfe von generativen Algorithmen (bsw. GAN) zu erweitern, um die bestehenden KI-Modelle (Klassifikation, Regression) zu verbessern.

Mehr Informationen über das Forschungsprojekt sind hier zu finden:https://www.tu-braunschweig.de/iwf/nplce/forschungsprojekte/ki-ingatec

Bei Interesse am Themengebiet gerne bei Marija Lindner (marija.lindner@tu-braunschweig.de) melden, etwaige weitere Themen und Erweiterungen des hier dargestellten sind denkbar.

Art:

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

Fachrichtung: Maschinenbau, CSE, Informatik
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 13.09.2024

Im Rahmen dieser Arbeit ist ein Large Language Model zu entwickeln, welches Abstract Screening für ein spezifisch definiertes Thema durchführt. Beim Abstract Screening soll der Abstract eines wiss. Papers auf bestimmte Begriffe gescannt werden, ob bspw. ein KI-Modell angewendet wurde, ob die Daten selbst erzeugt wurden und aus einem Produktionsumfeld stammen, oder ob es sich um ein Review Paper handelt.

Das Modell wird anschließend mit eigenem Screening derselben Paper validiert und mit festgelegten Kriterien bewertet.

Art:

Fachrichtung: Maschinenbau, CSE, Informatik
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 20.09.2024

Manuel Megnet

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

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Düsengeometrie. Die Analyse des gedruckten Betonstrangs hat ergeben, dass sich in der Mitte des Strangs größere und im äußeren Bereich kleinere Partikel befinden. Dies lässt den Schluss zu, dass die inhomogene Verteilung durch den Sprühprozess bedingt ist, welcher durch eine kreisförmige Düse erfolgt. Daher besteht das Ziel dieser studentischen Arbeit in der Entwicklung und dem Aufbau alternativer Düsenkonzepte. In Bezug auf die Düsengeometrie können zwei alternative Konzepte untersucht werden: eine formveränderliche Düse sowie eine Düse, die im Betonstrahl einen Drall erzeugt.

Art:

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

Ein weiterer Fokus liegt auf der Variation der Materialzusammensetzung während des Druckprozesses. Eine weitere Möglichkeit zur Variation der Materialzusammensetzung stellt die sogenannte Gradierung dar, welche eine Anpassung der Betonzusammensetzung in Abhängigkeit von der Position im Bauteil erlaubt. Das Konzept sieht vor, zwei Düsen mit verschiedenen Materialzusammensetzungen am Roboter zu installieren, die variabel zueinander ausgerichtet werden können. Auf diese Weise lassen sich am Bauteil verschiedene Betonzusammensetzungen erzeugen. Die Aufgabe für diese studentische Arbeit besteht in der Entwicklung und dem Aufbau eines leichten Endeffektors für einen Roboter, der die Aufnahme der Düsen und eine Variation im Anstellwinkel ermöglicht.

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 08.10.2024

Jan Middelhoff

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

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

Aleksandra Naumann

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

Do Minh Nguyen

Diese Abschlussarbeit kann in Deutsch und in Englisch absolviert werden!

Elektrische Energiespeicher bilden eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung gesteckter Klimaziele im Mobilitätssektor. Vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen hinsichtlich der Energiedichte stellt die Lithium-Feststoffbatterie mit leitfähigen Feststoffelektrolyten gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Batterien eine vielversprechende Lösung dar. Dennoch stellen die Materialeigenschaften dieser Feststoffelektrolyte, wie bspw. eine besondere mechanischer Empfindlichkeit und einer starken chemischen Reaktivität mit der Umwelt, große Herausforderung in der industrienahen Produktion von Feststoffbatterien dar. Dies wird unter anderem in der Stapelbildung mittels Greifens sichtbar, bei dem die einzelnen Zellkomponenten sequentiell und positionsgenau in ein Stapelgebilde über eine Vielzahl von Handhabungsoperationen überführt werden. Für das Stapeln von Feststoffbatteriekomponenten wurden bereits verschiedene Greifprinzipien untersucht, wobei erste Forschungsergebnisse erfolgreiche Anpassungen bestehender Stapelprozesse zeigten. Dennoch sind kaum Einblicke in die Realisierung mehrlagiger Zellstapel mit mehr als zehn Kompartiments bekannt, die jedoch aufschlussreiche Einblicke in die frühzeitige Etablierung industrienaher Prozesse für die Feststoffbatterieproduktion liefern würden.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll eine experimentelle Untersuchung des bestehenden Einzelblattstapelprozesses mit Feststoffelektrolyten für die mehrlagige Zellstapelbildung durchgeführt werden. Dabei sind folgende Teilaufgaben durchzuführen:

Literaturrecherche zu theoretischen Grundlagen von Feststoffbatterien, Stapelbildungsmethoden in der Batterieproduktion mit dem Schwerpunkt Feststoffbatterie sowie der theoretischen Versuchsplanung
Aufbereitung bisheriger Forschungsergebnisse im Themenfeld der Stapelbildung sowie den offenen Lücken in Forschung
Entwicklung eines Versuchsplans und Anpassung des Versuchssetups für eine vollumfängliche Validierung des Handhabungsexperiments mit relevanten Versuchsparametern und Feststoffelektrolyten
Durchführung der experimentellen Validierung sowie Dokumentation und (statistische) Auswertung der Ergebnisse
Kritische Würdigung und Ausblick zu den Untersuchungen

Bei Interesse zu diesem Thema oder Ideen für ein verwandtes Thema bitte ich um eine Nachricht per E-Mail oder Telefon.

Mail: do-minh.nguyen(at)tu-braunschweig.de

Tel.: +49 531/391-7672

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 06.08.2024

Diese Abschlussarbeit kann in Deutsch und in Englisch absolviert werden!

Elektrische Energiespeicher bilden eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung gesteckter Klimaziele im Mobilitätssektor. Hierbei besticht die Lithium-Ionen-Batterie vor allem in durch dessen hohe energie- und Leistungsdichte im Anwendungsbereich elektrischer Fahrzeuge. Trotz eines hohen realisierbaren Automatisierungsgrades der Batterieproduktion bestehen weiterhin Herausforderungen in der skalierbaren Adaption einzelner Prozesse für eine industrienahe Produktionsabläufen ähnlich anderer Industrien. Dies wird unter anderem in der Stapelbildung, bei dem die einzelnen Zellkomponenten sequentiell und positionsgenau in ein Stapelgebilde über eine Vielzahl von Handhabungsoperationen überführt werden. Trotz Automatisierung schaffen heutige Einzelblattstapelanlagen aufgrund der häufigen Pick-und-Place-Operationen nur Durchsätze von ca. 1 Blatt pro Sekunde, sodass die Entwicklung innovativer Stapelprozesse mit höheren Durchsätzen im Vordergrund der Forschung steht. Vor dem Hintergrund einer zeiteffizienten und ressourcenschonenden Evaluation etwaiger Hochdurchsatzstapelprozesse steht die simulative Untersuchung dieser Konzepte im Vordergrund, mit der sich erste Konzepte und physikalische Sachverhalte in der Dynamik untersuchen. Bisherige Untersuchungen in diesem Bereich sind limitiert und beziehen sich auf konkrete Stapelbildungsmodelle.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll eine Mehrkörpersimulation für mögliche Hochdurchsatzstapelkonzepte durchgeführt werden, um ihre Performance bzgl. verschiedener Qualitätsparameter vergleichen und bewerten zu können. Dabei wären folgende Teilaufgaben durchzuführen:

Literaturrecherche zu theoretischen Grundlagen von Lithium-Ionen-Batterien, Batterieproduktion sowie Stapelbildungsmethoden mit dem Schwerpunkt auf Hochdurchsatzstapelprozesse
Entwicklung Erweiterung eines (existierenden) digitalen Abbildes thematisierter Hochdurchsatzstapelprozesse mittels CAD
Entwicklung eines Mehrkörpersimulationsmodells inkl. Use Cases in MSC ADAMS
Durchführung einer Simulationsuntersuchung unter systematischer Variierung der Prozessparameter
Kritische Würdigung und Ausblick zu den Untersuchungen

Bei Interesse zu diesem Thema oder Ideen für ein verwandtes Thema bitte ich um eine Nachricht per E-Mail oder Telefon.

Mail: do-minh.nguyen(at)tu-braunschweig.de

Tel.: +49 531/391-7672

Art:

Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 22.08.2024

Maximilian Rolinck

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

Jonas Schwieger

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:

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.

Art:

Bachelorarbeit
Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

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

Yin Hsuan Tsao

The detailed research scope will be finalized upon consultation.

Art:

Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 30.09.2024

The detailed research scope will be finalized upon consultation.

Art:

Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung:
Begin der Arbeit: ab sofort
Zuletzt geändert: 26.09.2024

Felix Wanielik

Die Materialsubstitution mit biobasierten Materialien wie Holz hat das Potenzial die Umweltwirkung von Produkten zu reduzieren und diese von begrenzten Rohstoffen unabhängig zu machen. Gleichzeitig hat Holz eine sehr lange Wachstumsdauer, wodurch die Reaktion des Marktes auf eine erhöhte Nachfrage z.T. nicht sofort erfolgen kann. Hierdurch können Sekundäreffekte ausgelöst werden, dass z.B. die erhöhte Nachfrage in einem Sektor dazu führen kann, dass ein anderer Sektor nicht mehr ausreichend Material zur Verfügung hat. Um derartige Konsequenzen im Rahmen einer Ökobilanzierung mit zu beachten kann die Methodik der konsequentiellen Ökobilanz genutzt werden. Hierfür müssen zunächst relevante Materialien sowie deren Märkte identifiziert und analysiert werden. Für die Marktanalyse ist insbesondere relevant in welchem Umfang der Markt auf eine erhöhte Nachfrage nach dem bestimmten Material reagieren kann und inwiefern die Nachfrage an dem Material durch existierende Produkte steigen kann.

Dementsprechend soll im Rahmen dieser Studienarbeit zunächst der Stand der Forschung und Technik zur Nachhaltigkeit der Materialsubstitution, insbesondere aus konsequentieller Perspektive, analysiert werden. Anschließend werden Anwendungsfälle von Holz (als Substitut für Stahl) in der Automobilindustrie mit unterschiedlich großen Materialvolumina definiert. Anschließend werden für die vorliegenden Szenarien und Materialien die Märkte hinsichtlich o.g. Kriterien sowie hinsichtlich geographischer Einschränkungen analysiert. Daraufhin wird die Methodik der konsequentiellen Ökobilanzierung angewandt um die Nachhaltigkeit der Materialsubstituionsszenarien und unterschiedlichen Skalierungen zu analysieren. Die Ergebnisse werden abschließend hinsichtlich Unsicherheiten und Annahmen kritisch diskutiert.

Die Arbeit kann auf deutscher oder englischer Sprache geschrieben werden. Bei Interesse würde ich mich über eine Mail mit deinem Lebenslauf und deinem aktuellen Notenspiegel an f.wanielik@tu-braunschweig.de freuen, in der du auch kurz beschreibst was dich an dem Thema interessiert.

Art:

Studienarbeit(Master)
Masterarbeit

Fachrichtung: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Umweltingenieurwesen, Technologie-orientiertes Management u.a.
Begin der Arbeit:
Zuletzt geändert: 07.10.2024

Shubiao Wu

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:

Recherche zum Stand der Technik auf dem Forschungsfeld des Recyclings von LIBs
Entwicklung von theoretischen Konzepten für die Demontage von Batteriezellen
Durchführung der Bewertungsverfahren für die Konzeptionen
Versuchsvorrichtungen und Werkzeugen konstruieren bzw. aufbauen
Experimente zur Konzeptvalidierung planen und ausführen
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

Chao Zhang

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

Studentische Arbeiten

Abdur-Rahman Ali

Key Highlights:

Robar Arafat

Werner Berlin

Edda Ceisig

Martin David

Kilian Dickel

Benjamin Effner

Philipp Grimmel

Marius Hermsen

Johanna Holsten

Lennart Kuhr

Maximilian Liedtke

Marija Lindner

Manuel Megnet

Jan Middelhoff

Aleksandra Naumann

Do Minh Nguyen

Maximilian Rolinck

Jonas Schwieger

Yin Hsuan Tsao

Felix Wanielik

Shubiao Wu

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