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Bei der Auslegung des Verteilergetriebes leistungsverzweigter Hybridantriebe müssen die Übersetzungen sorgfältig hinsichtlich des Wirkungsgrades ausgewählt werden. Die ungünstige Leistungsübertragung im seriellen, elektrischen Zweig sowie die Blindleistung sind zu minimieren. Die Formelzusammenhänge werden in diesem Aufsatz, der im Rahmen eines Freistellungssemesters entstanden ist, hergeleitet.
Verbindungstechnik von carbonfaserverstärkten Kunststoff-Halbzeugen in dynamischen Robotersystemen
(2015)
In folgender Veröffentlichung wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie der zukunftsträchtige Werkstoff
„Carbonfaserverstärkter Kunststoff“ (CFK) einfach und kostengünstig in hochdynamischen Robotersystemen
zum Einsatz kommen kann. Hierbei ist es entscheidend, dass die aufwendige und kostenintensive Fertigung von
einzelnen CFK-Bauteilen umgangen wird, ohne die herausragenden Werkstoffeigenschaften einzuschränken. Im
Forschungsprojekt „Stabkinematik-Leichtbau-Roboter“ (SLR) werden dazu verschiedene Möglichkeiten
erarbeitet, stattdessen auf standardmäßig angebotene Halbzeuge aus CFK zurückzugreifen. Ein zentrales Thema
stellt dabei die Verbindungstechnik dar, die beim Fügen von CFK Halbzeugen (hier: Platten) erforderlich wird.
Eine Vielfalt von Tests verschiedener Verbindungen zeigt, dass sich eine Fingerverzinkung für den betrachten
Anwendungsfall am besten eignet. Daher werden zwei Varianten mit Fingerverzinkung genau analysiert, zum
einen, eine mit Verschraubungen und, zum anderen, als Klebung. Die Ergebnisse der beiden Varianten zeigen
ähnliche Festigkeitskennwerte, wobei die Klebung etwas höhere Werte aufweist. Demgegenüber ist die
Schraubverbindung komfortabler zu montieren und bietet die Möglichkeit der Demontage.
Die Forschungs- und Weiterbildungsaktivtäten konzentrierten sich auf die Anwendung von Virtual Reality in der Lehre. Hier interessierte vor allem, wo im Maschinenbau diese Technologie sinnvoll eingesetzt werden kann. Hierzu wurden die verschiedenen Bereiche im Maschinenbau untersucht.
Des Weiteren sollte die Frage beantwortet werden, wie man die Technologie sinnvoll einsetzen kann. Hierzu wurden die Arbeitsplätze der Modellfabrik herangezogen. Die Modellfabrik bot die Möglichkeit sowohl in der industrienahen Umgebung das reale Training durchzuführen als auch das VR-Training durchzuführen.
Neben den Hauptaktivitäten im Bereich Virtual Reality erlaubte mir das Forschungssemester auch, in andere Felder der Digitalisierung und Industrie 4.0 tiefer einzusteigen. Hier sei explizit die konkrete Anbindung der Montagelinien in der Modellfabrik an das Digitalisieurngs-Tool von Forcam zu erwähnen. Die digitale Anbindung der Montagelinie ist mit interessanten Problemstellungen verbunden, auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll, die aber zu einem deutlich tieferen Verständnis von konkreten Umsetzungsproblemen der Industrie geführt haben.
In der automobilen Kompaktklasse werden trockenlaufende Stufenlosgetriebe bisher nicht eingesetzt. Dies ist vor allem auf die nicht zufriedenstellende Übertragbarkeit von Leistung im Zusammenhang mit einem ausreichenden Stellbereich (Getriebespreizung) der Umschlingungsmittel zurückzuführen. Neben Weiterentwicklungen auf dem Gebiet der Verbundkeilriemen, die für diesen Zweck eingesetzt werden, müssen vor allem jedoch konstruktive Lösungen für eine Leistungssteigerung gefunden werden. Es soll das Konzept eines Doppelriemen- (Twinbelt-) Getriebes untersucht werden. Durch die Verwendung zweier Riemen statt eines einzelnen kann nahezu eine Verdoppelung der übertragbaren Leistung erwartet werden, was die Einsatzmöglichkeiten für das Getriebe wesentlich erweitert. Als problematisch ist vor allem die Bauraumfrage des zusätzlichen Riementriebs, sowie der erhöhte Aufwand in der Getriebesteuerung zu sehen. Außerdem müssen für eine rentable Fertigung des Getriebes die notwendigen zusätzlichen Bauteile auf ein Minimum reduziert werden. Neben der theoretischen und konstruktiven Auslegung der zu entwickelnden Komponenten des Twinbelt-Getriebes und der Bauraumuntersuchung für die Anwendung in der automobilen Kompaktklasse ist auch die Entwicklung eines Komponenten-Prüfstandes durchzuführen. Der Prüfstand soll die Untersuchung der Funktionalität dieser neuen Getriebebauform, aber auch die Versuche in bezug auf die notwendigen Verstell- und Anpresssysteme, sowie das Betriebsverhalten der eingesetzten Riemen ermöglichen.
Der Einsatz von adaptiv arbeitenden Sicherheitssystemen im Kraftfahrzeugbereich wird ständig zunehmen. Im vorliegenden Projekt soll ein einfach arbeitendes und schnellschaltendendes Aktorprinzip mit Hilfe des Einsatzes von Formgedächtniselementen realisiert werden. Ein solch kostengünstiges und sehr sicher arbeitendes System wird nicht nur vorhandene teure und aufwendige Systeme ersetzen können, sondern es wird auch durch die hohe Integrierbarkeit und günstige Recyclebarkeit den Einsatz von Aktoren im Kraftfahrzeugbereich erhöhen. Gegenstand dieses Projektes ist die werkstoffkundliche Entwicklung eines adaptiven Sicherheitssystems mit Formgedächtnislegierungen zum Einsatz in Kraftfahrzeugen. Durch die spontane Umwandlung der FGL beim Überschreiten einer kritischen Temperatur, können sehr schnell und funktionssicher Linearbewegungen ausgeführt werden. Das Problem der Langzeitstabilität des Formgedächtniseffektes soll in diesem Forschungsvorhaben betrachtet werden. Hierzu werden durch Auslagerungsversuche sowohl die Auswirkungen von Ausscheidungen, als auch die metallkundlichen Hintergründe für die Entstehung der Ausscheidungen betrachtet. Durch die Kenntnis der ablaufenden Vorgänge sollte es möglich sein Legierungen einzusetzen, welche die erforderliche Langzeitstabilität aufweisen. In einem weiteren Projektschritt sollen Schnellerwärmungssysteme entwickelt und erprobt werden, die es ermöglichen mit dem vorhandenen Bordstromnetz eine schnellstmögliche und sichere Erwärmung der FG-Elemente zu gewährleisten.
Schlussbericht Verbundprojekt "Verfahren zur Schwermetallelimination in sauren Beizabwässern"
(2003)
Im Vorhaben zur "Schwermetallelimination aus sauren Beizabwässern" sollen zwei 2-stufige Laborreaktoren aufgebaut und betrieben werden, um in diesem Maßstab, die zur Reinigung der Abwässer notwendigen mikrobiologischen, physikalisch-chemischen und biophysikalischen Prozesse zu optimieren. Schadstoffabbau, Schwermetallausfällung und Biosorption wurden in einem Durchflusssystem so aufeinander abgestimmt, daß bei minimaler Verweilzeit die mikrobiellen Umsetzungen von Nitrat zu molekularem Stickstoff (Denitrifikation) und von Sulfat zu Sulfid (Sulfatreduktion) ablaufen und dabei die Schwermetalle als Hydroxide, Carbonate oder Sulfide effizient ausgefällt werden. Dabei muß außerdem die Versorgung der Mikroorganismen durch eine eigene Kohlenstoff- und Energiequelle gewährleistet sein. Die auf der Laborreaktorebene gewonnenen Erkenntnisse sollten dann in den Technikumsmaßstab (100 1) übertragen werden. Nach der Erprobung dieser Anlage im Dauerbetrieb und Ausweitung der gewonnenen Erfährungen sollte eine industrielle Anlage (300 1) konzipiert werden. Als erstes Ziel war ein Nitratabbau von 3500 mg NO3/l d angestrebt, während als weitergehendes Ziel eine flexible Strategie zur Prozeßführung bei variierenden Konzentrationen der Abwasserinhaltsstoffe unter Einhaltung der durch den Rahmen-Abwasser-VwV Anhang 40 vorgeschriebenen Einleitungsgrenzwerte ermittelt werden sollte
1050 Personen wurden im Landkreis Ortenau (Baden-Württemberg)innerhalb von zwei Wochen im Rahmen einer repräsentativen Bevölkerungsbefragung zu Einstellungen und Verhaltensweisen in Bezug auf die Notwendigkeit beruflicher Fortbildung interviewt. Besonders auffallend war, dass 54% der Befragten entweder noch gar keine Fortbildung besucht haben (25%) oder diese schon länger als 5 Jahre zurückliegt (29%). Als Grund hierfür gaben 65% an, dass sie keine Notwendigkeit für eine berufliche Fortbildung sehen. Die Befragung geht auch auf die Themen "Finanzierung", "Quellen der Information" und "Bildungsbedarf" ein.
Im Rahmen der Lehrveranstaltung "Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld" im Masterstudiengang Umwelt- und Verfahrenstechnik der Hochschulen Konstanz und Ravensburg-Weingarten fand im Dezember 2016 eine studentische Fachkonferenz statt. Die Studierenden entwickelten in Einzelarbeit oder als Zweierteam
Konferenzbeiträge zu folgenden Themen:
- Spannendes aus dem Bereich der Energieerzeugung und der Grauen Energie
- Aspekte der Kreislaufwirtschaft
- Ökosysteme - ihre Belastung und Erhalt
- Spezifische Wirtschaftszweige und Nachhaltigkeit
Die Ergebnisse der studentischen Fachkonferenz zur „Nachhaltigkeit im
industriellen Umfeld“ werden in der vorliegenden Publikation präsentiert.
MiniKueWeE-Abwärmenutzung
(2023)
Das Thema Energiewende ist derzeit so aktuell wie nie. Neben dem Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energien gewinnt auch die Energieeffizienz auf allen Ebenen immer mehr an Bedeutung. Dies gilt besonders für viele Teile des Gebäudebereichs, wo heute eine beachtliche Energiemenge, nicht nur für die Wärmeerzeugung, sondern auch zur Raumkühlung benötigt wird (Umweltbundesamt 2020). In Anbetracht der Klimaveränderungen wird der Kühlbedarf in den nächsten Jahrzehnten zudem noch weiter ansteigen. Aus diesem Grund gibt es einen großen Bedarf an innovativen Lösungen, welche eine effiziente Raumkühlung unter möglichst geringem Energieeinsatz gewährleisten. Die vorliegende Projektarbeit untersucht einen Teilbereich einer solchen Lösung. Genaueres zum Hintergrund, den technischen Randbedingungen sowie den Zielen des Projekts, wird in den folgenden Abschnitten erläutert.
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines miniaturisierten vollimplantierbaren Gerätes zur Verlängerung von Kiefer- und Schädelknochen, basierend auf den Erkenntnissen von Plattenosteosynthese-Verfahren. Dieses Gerät, im folgenden Mechatronische Osteosyntheseplatte (kurz MO) oder Distraktor genannt, ist ein kleiner Teleskopaktuator, der eine Kraft von mindestens 30 N erzeugt, die zur Verlängerung eines Knochens benötigt wird. Der Antrieb erfolgt durch Formgedächtnisdrähte aus einer Nickel-Titan-Legierung, die im Inneren des Gerätes gespannt sind. Diese Drähte werden über eine drahtlose niederfrequente Energieeinkopplung mit Strom versorgt. Über einen Ratschenmechanismus wird die Kraft auf eine teleskopartig ausfahrende Platte übertragen. Der Distraktor wird direkt auf den Knochen mit kommerziell erhältlichen Titan-Knochenschrauben aufgeschraubt. Die Neuerung bei dieser Entwicklung ist u.a. der Antrieb durch Drähte aus Formgedächtnislegierung, sowie die vollständige Implantierbarkeit des Gerätes. Formgedächtnislegierungen können in kaltem Zustand mit geringem Kraftaufwand verformt werden. Werden sie anschließend erhitzt, so „erinnert“ sich die Legierung an ihre ursprüngliche Form und nimmt den vorherigen unverformten Zustand wieder ein. Ziel dieser Neuentwicklung ist, durch das vollständige Verschließen des operierten Bereichs die Infektionsgefahr zu minimieren, das Risiko für den Patienten zu senken und den Behandlungskonfort zu erhöhen. Durch die minimierte Narbenbildung wird das kosmetische Ergebnis ebenfalls verbessert. Desweiteren soll die Erfassung von Messwerten für Weg und Kraft integriert werden, um so dem betreuenden Arzt Auskunft über den Fortschritt des Verlängerungsprozess und die Heilung zu geben. Eingesetzt wird die Osteosynthese durch Knochenverlängerung in der plastischen Chirurgie bei Missbildungen, Fehlstellungen oder Unfällen.
An der HTWG Konstanz sind bis zu dem o.g. Projekt keine Aktivitäten auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung von Fahrrädern unternommen worden. Mit Projektbeginn ist die Möglichkeit einen Fahrradrahmen mit Knotenpunkten aus Kunststoffspritzguss herzustellen untersucht und zum Patent angemeldet worden. Ziele: Ziel des Vorhabens war es zu untersuchen, ob im Bereich von Tourenfahrrädern der Preisklasse um die 1000 DM Verkaufspreis ein Rahmen kostengünstiger als durch hart verlöten oder verschweißen von Stahl- bzw. Aluminiumrohren zu realisieren ist. Dabei ist eine 10-15%-ige Einsparung als Zielsetzung angesehen worden. Ergebnisse: Es sind fünf Generationen von Prototypen gebaut worden und in entsprechenden DIN-Versuchen untersucht worden. Derzeit werden Langzeitversuche an 14 Fahrrädern vorgenommen um die Dauerhaltbarkeit der Konstruktion zu überprüfen.
Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Linearantriebes mittels Formge-dächtnislegierungen (FGL) zur Knochenverlängerung und Defektüberbrückung ent-sprechend der Methode nach Betz und Baumgart. Der zu entwickelnde Linearantrieb sollte im Idealfall folgende Eigenschaften aufweisen: • mechanisch einfach aufgebaut • leicht zu miniaturisieren • großer Arbeitsweg • variable Positionierung • hohe Leistung • kostengünstig Zur Entwicklung eines derartigen FG-Marknagels sollten die folgenden Teilprobleme gelöst werden: • Auswahl einer geeigneten FGL zur Realisierung der benötigten Kräfte innerhalb der möglichen Temperaturdifferenz • Auswahl der Heizspirale und Messung der Aufheiztemperaturen an der Marknagel-oberfläche • Ausarbeiten der konstruktiven Lösung hinsichtlich der ermittelten Werte bezüglich des Verhältnisses Kraft/Weg • Werkstoffauswahl hinsichtlich der Implantierbarkeit, der Schweißbarkeit mit Laser und der Aufheizung • Mechanische Sicherung (Arretiermechanismus) bei Belastung der Extremität durch den Patienten und Entwicklung eines Rückstellmechanismus • Verbindungstechnik der Komponenten • Erprobung der entwickelten Prototypen in Labortests
Botswana, a new construction project – the Maun Science Park - is to be built with a focus on sustainability and to create a new living space for the rapidly growing population in Africa. The project will be a blueprint for future projects in Africain terms of progress, technology and sustainability. This thesis will deal with its financial framework and will serve as a basis for the development of ways and means of financing such projects.