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| April 23, 2017

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Fahrzeugtechnik & Mechatronik Themen für die Bachelorarbeit

Unsere Hilfe für Themen im Bereich Mechatronik

Die Automobilindustrie ist immer noch für viele Ingenieure der beliebteste Arbeitgeber. Mehr als 770.000 Menschen waren im Jahr 2014 laut dem Statistik-Dienst Statista in der Automobilindustrie angestellt. Darunter fallen sowohl die Arbeitnehmer, die direkt in der Automobilproduktion angestellt sind, als auch die Beschäftigten, die in der Kraftwagenteile-Herstellung einen Job haben. Letztlich fallen also auch viele der Zulieferer in diese Definition. Nichtsdestotrotz unterstreicht die Statistik eindrucksvoll: Die Automobilindustrie ist ein essentieller Bestandteil der deutschen Volkswirtschaft und direkt und indirekt für viele Jobs zuständig.

Der VW-Skandal, der die Bundesrepublik in den letzten Wochen schockierte, wird vermutlich an der Bedeutung der Automobil-Industrie für Deutschland mittel- und langfristig wenig ändern. Ganz im Gegenteil: Innovationen wie Elektroautos und selbstfahrende Automobile machen die Automobilindustrie weiter zum attraktiven Arbeitsplatz, für die Ingenieure, die an den zukunftsweisenden Themen der Mobilität aktiv mitarbeiten wollen.

Im Bereich der Fahrzeugtechnik / Mechatronik – einen Gebiet der Ingenieurwissenschaften, das sich eher durch den Anwendungsbereich definiert und ein Querschnittsbereich von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik ist – gibt es deshalb natürlich auch viele interessante und herausfordernde Projekte, die im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit von Studierenden behandelt werden können. Dabei sind die meisten Automobilkonzerne schon sehr präsent an den einzelnen Universitäten und Hochschulen, um durch gezielte Forschungskooperationen neue Anreize und Impuse für die Forschung zu bekommen.

Bei den vielfältigen Forschungsprojekten der Automobilindustrie – sowohl in Kooperation mit Hochschulen als auch in unternehmeninternen Projekten – wird natürlich stets die tatkräftige Unterstützung von Studierenden der Mechatronik / Fahrzeugtechnik benötigt. Auch für Elektrotechnik und Maschinenbau-Studierende, die sich für Mobilität und die dahinterstehende Technik begeistern, bieten solche Projekte natürlich eine gute Möglichkeit, um kurz vor Abschluss des Studium relevante Praxiserfahrung zu sammeln und mit wissenschaftlichen Methoden technisch komplexe Probleme zu bearbeiten. Wir wollen die Gelegenheit nutzen, um einige Felder näher zu beleuchten, die für Mechatronik und Fahrzeugtechnik-Studierende im Rahmen einer Abschlussarbeit in Frage kommen.

Thema Fahrzeugtechnik: “Erstellung eines Konzepts für einen Thermalprüfstand zur Untersuchung des Wärmemanagements von Verbrennungsmotoren und hybriden Antrieben”

Strengere Abgasnormen sind für Automobilhersteller eine ingenieurwissenschaftliche Herausforderung. Dies ist – auch im Hinblick auf den VW-Abgas-Skandal – tatsächlich weiterhin der Fall, auch wenn natürlich die Software-Akrobatik des Wolfsburger Konzerns anderes vermuten lässt. Da das Optimierungspotential im Verbrennungsmotor mittlerweile fast ausgeschöpft ist, scheint die weiter zunehmende Hybridisierung von Fahrzeugen unausweichlich zu sein. Die Hybridisierung der Fahrzeuge führt zu einer beachtlichen Komplexitätszunahme und ist somit für die Automobilhersteller oftmals auch mit einem signifikanten Anstieg in den Herstellungskosten verbunden. Einer der Pioniere der Hybridisierung ist natürlich Automobilhersteller Toyota, aber auch deutsche Firmen sind in den letzten Jahren hier mitgezogen.

Die Hybridisierung führt vor allem zu erhöhten Anforderungen an die motorische Prozesswärmeverteilung und damit einhergehend zu einer Komplexitätszunahme beim Kühlmittelkreislauf. Eine ingenieurwissenschaftliche Herausforderung an der auch das Unternehmen Bertrandt arbeitet. Das Unternehmen, welches seit mehreren Jahrzehnten als Entwicklungsdienstleiter für die internationale Automobil- und Luftfahrtindustrie agiert, begleitet einzelne Produktinnovationen von der Idee bis zur Serienfertigung und arbeitet diesbezüglich auch an Innovationen bezüglich des Kühlmittelkreislaufs.

Für Studierende der Fahrzeugtechnik / Mechatronik eine gute Möglichkeit, um bei einem klar abgegrenzten Thesis-Projekt einen Thermalprüfstand zu konzipieren, der zur Untersuchung des Wärmemanagements von Verbrennungsmotoren und hybrigen Antrieben dienen soll. In diesem Rahmen gilt es, die entsprechenden Automatisierungssysteme, die Messtechnik und Sensorik selbstständig auszuwählen und basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen zur Optimierung des Wärmemanagements beizutragen.

Thema Fahrzeugtechnik / Maschinenbau: “Simulation der Ölströmung innerhalb der Lagerung eines Abgasturboladers mittels mehrphasiger CFD”

Im Bereich der Fahrzeugtechnik gibt es natürlich in verschiedenen Bereichen stets die Möglichkeit, Optimierungsprojekte im Rahmen von B.A.-Thesis durchzuführen. Gleitlager sind – dem Maschinenbauer ist dies natürlich aus den Basis-Lehrverstanstaltungen bekannt – die am häufigsten gebrauchte Lagerbauart in Maschinen.

Beim Gleitlager tritt dabei die Besonderheit auf, dass Gleitreibung entsteht. Der in diesem Zuge entstehende Widerstand kann aber gering gehalten werden, wenn eine Schmierung bzw. Vollschmierung eingesetzt wird.

Auch bei Gleitlagern in Abgasturboladern – also den Abgasturbinen, die zur Leistungs- und Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden – muss die zuverllässige Ölversorgung sichergestellt werden. Dies stellt immer noch eine große Herausforderung dar. Deshalb hat das Unternehmen BorgWarner in diesem Bereich auch eine Bachelorarbeit ausgeschrieben. Die Problematik entsteht primär deshalb, weil viele verschiedene Parameter den Ölbedarf einer Gleitlagerung beeinflussen – u.a. Öldruck, Drehzahl, Axialschub, Rotordynaimik, die geometrischen Strömungsquerschnitte sowie der Verschleiß und die Öleigenschaften.

Doch die Weiterentwicklungen in der numerischen Strömungssimulation (CFD) führen dazu, dass auch detaillierte drei-dimensionale Strömungssimulationen möglich sind. Dies sollen sich Studierende des Maschinenbaus mit dem Schwerpunkt Fahrzeugtechnik / Mechatronik zu eigenen machen und im Rahmen einer Abschlussarbeit mögliche Modifikationsmöglichkeiten analysieren und ausprobieren. Diese könnten nämlich zu einer deutlichen Verbesserung des Turbowirkungsgrades, als auch einer Reduktion der Anzahl von Prototypentests und Entwicklugskosten führen. Im Bereich Maschinenbau / Fahrzeugtechnik also ein spannendes Thema, bei dem sich die Studierenden in der Praxis einbringen können.

Thema Maschinenbau / Fahrzeugtechnik / Elektrotechnik: “Energieflexibles Hydraulikaggregat: Automatische Regelung der Betriebsparameter”

Da eine Optimierungsdimension im Maschinenbau die Energieeffizienz ist, sind viele der Projekte und Themen aus dem Bereich Fahrzeugtechnik / Mechatronik natürlich auch sehr eng verzahnt mit der Energietechnik. HAWE Hydraulik, ein mittelständischen Unternehmen mit Hauptsitz in München, ist seit einigen Jahren im Forschungsverbund FOREnergy engagiert, welcher von der Bayrischen Forschungsstiftung gefördert wird. Ziel des Forschungsverbandes ist es, Konzepte und Lösungen für eine energieflexible Fabrik zu erforschen. In diesem Rahmen sind schon diverse Publikationen erfolgt – es handelt sich also um sehr angewandte wissenschaftliche Forschung.

HAWE hat in diesem Kontext ein “energieflexibles Hydraulikaggregat” entwickelt, welches entlang zweier Dimensionen überzeugen soll: Es soll eine effiziente Arbeitsweise bei paralleler Reaktionsfähigkeit auf die sich stetig ändernde Energieversorgung aus einer übergeordneten Werkzeugmaschine ermöglicht werden. Bei der Weiterentwicklung dieses Aggregats ist die Unterstützung von Studierenden im Rahmen von Bachelorarbeit natürlich sehr gefragt.

Für Studierende der Mechatronik / Elektrotechnik, die auch vor der Maschinenprogrammierung nicht zurückschrecken, eine gute Möglichkeit, um bei einem zukunftsweisenden Projekt maßgeblich mitzuarbeiten. Die Optimierung und Erweiterung des Steuerungsalgorithmus soll dafür sorgen, dass sich die verschiedenen Parameter, die es bei der Einstellung des Aggregats zu kalibireren gilt, automatisch und dynamisch an den Maschinenzyklus anpassen. Hierzu muss von den Studierenden ein gutes Verständnis der Regelparameters entwickelt werden, um bei der Weiterentwicklung des Hydraulikaggregats einen aktiven Beitrag zu leisten.

Auf unserer Webseite Themen für die Bachelorarbeit findet Ihr natürlich auch Themen aus dem Bereich Fahrzeugtechnik.