Studentische Ausschreibungen

Motivation:

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung und Optimierung eines Lasersystems zur präzisen Messung von Verschiebungen in der Ebene auf einem Reibklötzchenprüfstand. Der Prüfstand wird zur Ermittlung der Reibermüdungsfestigkeiten von Materialien eingesetzt. Dabei können sowohl Zugbelastung F­_Z, Kontaktpressung p und die Schlupfamplitude s_a aus der Relativverschiebung zwischen Probe und Reibklötzchen einzeln eingestellt werden (siehe Abbildung).

Für die Schlupfregelung ist die Verschiebungsmessung der Probe und Reibklötze im µm-Bereich notwendig, wozu sich die Messung über Position Sensitive Devices als wirksam herausgestellt hat. Zur Machbarkeit wurden bereits Voruntersuchungen durchgeführt, wozu die Anordnung in obenstehendem Bild genutzt wurde.

Zielsetzung:

Die Aufgabe umfasst aufbauend aus den bisherigen Untersuchungen Tests und die Analyse des bisherigen Systems, die Integration und den Vergleich verschiedener Signalverarbeitungsmethoden sowie die Systemkonstruktion zu einem mobilen handhabbaren Lasermesssystem. Folgende Detailaspekte sollten dabei enthalten sein, zu welchen eine entsprechende Recherche zum aktuellen Stand und den inhaltlichen Hintergründen notwendig ist:

1. Tests, Analyse und Bewertung des bestehenden Entwurfs des Lasermesssystems hinsichtlich dessen Robustheit und Messgenauigkeit
2. Umsetzung und Vergleich verschiedener Möglichkeiten zur Verbesserung der gefundenen Schwachstellen (sowohl physisch als auch steuerungstechnisch)
3. Durchführung von verschiedenen Tests zur Bewertung der verbesserten Messgüte und Grenzen des Systems
4. Überführung des Grundsystems mit den Verbesserungen in eine Konstruktion zu einem mobilen, leicht handhabbaren Lasermesssystem

Anforderungen an die schriftliche Arbeit

Die schriftliche Ausarbeitung muss so gestaltet sein, dass sie als effiziente Grundlage für weitere Arbeiten genutzt werden kann. Lösungsansätze, Modelle und Ergebnisse müssen nachvollziehbar beschrieben, diskutiert und auf Plausibilität geprüft werden.
Inhaltliche und umfängliche Änderungen der Aufgabenstellung können mit dem betreuenden Hochschullehrer und dem wiss. Mitarbeiter erfolgen.

 

Marius Müller, M. Sc.

E-Mail: marius.mueller@…

Telefon: +49 371 531 38946

Ölpumpen im Dauerbetrieb unterliegen durch Partikel im Öl oder Wasser-Emulsionen hohen Beanspruchungen. Neben dem abrasiven Verschleiß durch Partikel können auch Kavitationen zu Schäden führen. Ohne Wartung führt fortschreitender Verschleiß in Maschinen und Anlagen häufig zu vermeidbaren Spontanausfällen.

Während Anlagen mit überschaubaren wirtschaftlichen oder ökologischen Folgen die sogenannte „Run-to-Failure“-Strategie nutzen, wird bei größeren Anlagen ein präventives Wartungsintervall eingehalten. Durch regelmäßige Überprüfungen in festgelegten Zeitabständen wird eine planbare Stillstandszeit ermöglicht und unerwartete Ausfälle werden minimiert.

Für eine effektivere Überwachung größerer Anlagen wird häufig das Condition Monitoring eingesetzt. Dieses System zur Zustandsüberwachung erkennt beginnende Leistungseinbrüche und den zunehmenden Verschleiß durch eine kontinuierliche Analyse der Betriebsbedingungen. Die fortschreitende Abnutzung führt durch verstärkte Reibung zu höheren Temperaturen im System, was ein typisches Anzeichen für nahende Ausfälle ist.

Condition Monitoring vergleicht dabei die aktuellen Betriebsbedingungen mit zuvor definierten Daten für einen sicheren Betrieb und ermöglicht so die frühzeitige Erkennung von Abweichungen.

 

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll am Beispiel einer Hydraulikpumpe ein Konzept zur Zustandsüberwachung erarbeitet werden. Bestehende Temperaturdaten werden analysiert, um Auffälligkeiten zu erkennen. Darauf aufbauend sollen weitere Sensoren geprüft werden die zukünftig in die Untersuchung einbezogen werden, um eine fundierte Einschätzung der Pumpe zu ermöglichen.

Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Literaturrecherche zu Methoden der Zustandsüberwachung (inklusive Veröffentlichungen, Normen und Patente)
• Auswertung der erhobenen Daten, inklusive Analyse bisheriger Temperaturdaten und Ermittlung von Schwellenwerten für Abweichungen
• Konzeption eines verbesserten Messverfahrens (durch weitere Sensorik z.B. Druck, Vibration, …)
• Identifikation möglicher Fehlerquellen und Optimierungspotenziale im Überwachungsverfahren
• Dokumentation der Ergebnisse in schriftlicher Form
• Bewertung der Ergebnisse und Ableitung aussagekräftiger Handlungsempfehlungen zur Optimierung der Betriebsabläufe

Nicht-straßengebundene mobile Maschinen und Geräte (Non-Road Mobile Machinery, NRMM) (siehe Bild, Quelle) sind vor allem im Bausektor unverzichtbar. Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften und ihres Einsatzgebietes sind NRMM häufig Gegenstand von Lebenszyklusanalysen (LCA). Im Rahmen der Tätigkeit soll eine NRMM mit Hilfe der LCA Software Umberto simuliert werden.

 

Vorkenntnisse in LCA und Umberto sind wünschenswert, aber nicht zwingend erforderlich. Im Rahmen der Tätigkeit können die eigenen Fähigkeiten zur Erstellung und Anwendung von LCA, insbesondere mittels Simulationstools, erweitert werden. Darüber hinaus wird Wissen über die Umweltauswirkungen von NRMM und wie diese beeinflusst werden können, aufgebaut. Schließlich kann das vorhandene Wissen auch mit neuen Ansätzen zum Life Cycle Costing (LCC) auch im Rahmen von Umberto erweitert werden.

 

 

Kontakt:

M Sc. Lisa-Marie Nettlenbusch

E-Mail: lisa-marie.nettlenbusch@…

Telefon: Telefon: +49 371 531 36461

 

Reibkorrosion ist eine tribologische Schädigung in Bauteilkontakten ausgelöst durch Flächenpressung und Schlupfamplituden im Mikrometerbereich, welche zur Bildung von Anrissen führt. Bei einer Überlagerung mit einer Ermüdungsbelastung (Fretting Fatigue) wird das Wachstum dieser Risse begünstigt und kann bis zum Versagen des Bauteils führen. Dies äußert sich neben der tribologischen Schädigung der Oberfläche in einer deutlich herabgesetzten Ermüdungsfestigkeit der betroffenen Komponente, was in einem unerwartet frühzeitigen Versagen dieser gegenüber der freien Oberfläche resultiert.

Simulative Untersuchungen indizieren, dass der Rissfortschritt nicht mit der Annahme eines Reibkontakts begründet werden kann. Vielmehr können experimentell beobachtete Mikroverschweißungen das Risswachstum fördern. Nebenstehende Bilder zeigen eine entsprechende Rissentwicklung in der Tiefe und über der Kontaktfläche. Der Verschweißung – Rissentwicklung soll innerhalb der Masterarbeit analysiert und mit einer 3D-Rissfortschrittssimulation in ABAQUS simuliert werden. Damit können die Fähigkeiten des Aufbaus von numerischen Simulationen, der Programmierung in Python, Auswertungsmethoden und nicht zuletzt das Wissen über Festigkeitsverhalten allgemein und bei Reibermüdung weiterentwickelt werden.

Marius Müller, M. Sc.

E-Mail: marius.mueller@…

Telefon: +49 371 531 38946