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Entwicklung eines unabhängigen Systems zur Verstellung schiebergesteuerter Werkzeuge im Prozess
(2024)
Die Aufgabenstellung der Arbeit beinhaltete das Ausarbeiten eines unabhängigen Antriebssystems für Werkzeuge mit verstellbaren Schneiden. Hierbei bestand der Antrieb der Werkzeuge bisher aus einem rein mechanischen Anstriebsflansch. Dieser hat durch eine Drehspindel die rotatorische Bewegung der Maschinenspindel zu einer axialen Bewegung der Zugstange umgewandelt. Da die mechanische Drehspindel nicht in jeder Maschinenspindel vorhanden war, konnten die Werkzeuge von LMT Kieninger nur beschränkt eingesetzt werden. Aus diesem Grund sollte ein Antriebssystem entwickelt werden, welches auf jedem Bearbeitungszentrum unabhängig von der Maschinenspindeltechnologie eingesetzt werden konnte.
Für die Entwicklung des unabhängigen Antriebsflansches wurde zunächst eine Marktanalyse durchgeführt. Diese vergleichte bestehende Lösungsansätze auf dem Markt miteinander und untersuchte, welche davon für ein eigenes Lösungskonzept infrage kam. Hierbei wurde insbesondere der Antrieb, der die Bewegung erzeugen sollte, die Übergabe des Steuersignals und die Energieversorgung betrachtet. Ein vielversprechendes Lösungskonzept, das den vorliegenden Anforderungen entsprach, war eine elektrische Antriebsvariante mit einer Akkueinheit und einer Funksteuerung.
Um die elektronischen Komponenten in den bestehenden Antriebsflansch zu integrieren, mussten die Prozessparameter bestimmt werden. Dafür wurde ein Werkzeug als Referenz verwendet, das zum Ausspindeln der Laufflächen von Zylinderbuchsen verwendet wurde. In diesem Werkzeug befanden sich unterschiedliche Bauteile, welche den Mechanismus der Schneidenverschleißkompensation ermöglichten und die Drehbewegung des Antriebsflansches in den Verstellweg der Schneiden umsetzte. Unter Berücksichtigung der Bauteile sowie der vorhandenen Reibung und Verluste ergab sich ein Drehmoment, welches benötigt wurde, um die Schneiden zu verstellen. Nach der rechnerischen Ermittlung des benötigten Drehmoments konnte ein Kompaktantrieb von Maxon vorgeschlagen werden. Dies erfolgte unter Berücksichtigung der Anforderungen an den verfügbaren Bauraum, die Energieversorgung und die Akkueinheit. Dieser Kompaktantrieb bestand aus einem Motor, einem Planetenradgetriebe, einem Hall-Sensor zur Positionsbestimmung sowie einer Steuereinheit.
Die Konstruktion mit den einzelnen Bauteilen konnte nun erstellt werden. Der Konstruktionsprozess wurde durch die schrittweise und aufbauende Integration der Lösungen für die verschiedenen Funktionen des Bauteils systematisch und methodisch umgesetzt. Dabei erfolgte die Umsetzung in einem Modell, wobei jeder Schritt auf den vorherigen Überlegungen und Entscheidungen basierte. Der erste Schritt bestand darin, den Kompaktantrieb, der die Hauptfunktion darstellt, in den Grundkörper mit der HSK-Aufnahme zu integrieren. Anschließend wurden die Nebenfunktionen wie die axiale Lagerung, die Kühlmitteldurchführung und die Anpassung der Flanschgeometrie zur Aufnahme des Werkzeuges implementiert. Im nächsten Schritt wurden die Steuerung und die Akkueinheit als Blackbox positioniert sowie die Kabelkanäle in den Grundkörper konstruiert.
Abschließend wurden für die eigens entwickelten Bauteile technische Zeichnungen erstellt. Auf ihnen wurden alle relevanten technischen Merkmale hinterlegt, die für die Fertigung der Bauteile benötigt wurden. Hierzu gehörten beispielsweise Angaben zum Werkstoff, Toleranzen, Passungen, Oberflächenangaben sowie Form- und Lagetoleranzen. Zudem wurde eine Baugruppenzeichnung erstellt, die die Anordnung der einzelnen Bauteile mit ihrer Stückzahl und Positionsnummer in einer Stückliste klar und deutlich erkennbar machte.
Damit wurde die Neuentwicklung eines unabhängigen Antriebsflansches abgeschlossen und bot einen Einblick in die mögliche Integration eines mechatronischen Antriebs in den Antriebsflansch.
Diese Bachelorarbeit hat sich ausführlich mit der Erstellung von Sicherheitskonzepten und der damit einhergehenden Erstellung einer Risikobeurteilung beschäftigt.
Dabei wurde festgestellt, dass eine besonders große Gefahr des Werkzeugwechselsystems durch die Gefährdung des herabfallenden Werkzeuges entsteht. Zum einen kann dies durch das Aufkommen eines Energie- bzw. Druckverlust entstehen. Dieses Risko wird durch den Einsatz einer bewährten Feder und einer selbsthemmenden Keilverbindung zwischen Verriegelungskolben und -bolzen vermindert.
Zum anderen kann durch Steuerungs- oder Programmierfehler das Werkzeugwechselsystem an nicht vorgesehener Stelle geöffnet werden und sich Fest- und Losteil trennen. Die dadurch entstehende Gefahr eines Herabfallenden Werkzeuges wird von einer steuerungsabhängigen Schutzmaßnahme verhindert, welche über eine genaue Positionsabfrage vor dem gefahrbringenden Szenario schützen sollen.
Hierbei sind verschiedene Konzepte ausgearbeitet worden, welche das von der Risikobeurteilung geforderte erforderliche PLr d erfüllen. Für die Konzepte wurden verschiedene berührungslose Sensoren und Sicherheitsschalter ausgesucht und ein Ventilschaltplan für die Erfüllung der Sicherheitsfunktion erstellt.
Auch andere Gefährdungen werden mithilfe der Anwendung von Normen, den Einsatz von inhärent sicheren Konstruktionen, technische/ergänzende Schutzmaßnahme oder Benutzerinformationen ausreichend vermindert.
Mithilfe einer weiteren Abschlussarbeit werden diese Sicherheitskonzepte und die damit einhergehende Risikobeurteilung überprüft und validiert. Hierfür wird die Norm DIN EN ISO 13849-2 verwendet.
In der Marketingstrategie von Event- und Club-Veranstaltern ist eine zielgerichtete Ansprache der Kundschaft unerlässlich, um eine nachhaltige Beziehung zur Zielgruppe aufzubauen und so den geschäftlichen Erfolg zu sichern. Während erhebliche Investitionen in herkömmliche Werbekanäle wie soziale Medien fließen, bleiben diese Plattformen oft ohne Garantie, dass die Werbemittel die relevanten Nutzer erreichen. Die White-Label-App beabsichtigt dieses Problem zu beheben, indem es Veranstaltern ermöglicht wird, eine engagierte Community direkt über die mobile Plattform aufzubauen und mit dieser zielgerichtet zu kommunizieren.
Das Kernziel der Bachelorarbeit ist die prototypische Entwicklung dieser Smartphone-App als individualisierbare und modulare White-Label-Lösung, die präzise auf die Bedürfnisse von Veranstaltern und deren Kunden zugeschnitten ist. Hierbei ist die zentrale Forschungsfrage: Wie kann eine modulare und individualisierbare White-Label-App effizient implementiert werden?
Zur Beantwortung dieser Frage werden auf Basis einer Wettbewerbsanalyse und der gründlichen Bewertung aktueller Best Practices im Bereich der App-Entwicklung verschiedene Aspekte untersucht. Hierzu zählen die Identifikation von möglichen Marktlücken und -chancen, die Eignung verschiedener Technologien und Entwurfsmuster, die Überwindung spezifischer Herausforderungen bei der Implementierung einer White-Label-App und die performante Integration der API.
Um einen praxisorientierten Ansatz zu gewährleisten, werden darüber hinaus verschiedene Kernfunktionalitäten der App beispielhaft implementiert. Dazu gehören Features wie eine Eventübersicht mit Informationen zu Veranstaltungen und ein Ticketingsystem mit Reservierungsmöglichkeiten.
Die wachsende Verbreitung von KI-gesteuerten Empfehlungssystemen und personalisiertem Lernen in LXPs wirft grundlegende ethische Fragen für Anwender auf, insbesondere hinsichtlich der Transparenz und Nachvollziehbarkeit dieser Systeme. Diese Bachelorarbeit behandelt die Schnittstelle zwischen KI, Ethik und Bildung, wobei der Schwerpunkt auf der Erklärbarkeit von KI-basierten Systemen liegt. Das Beispiel, das für die Untersuchung herangezogen wird, ist Moodle LXP an der Hochschule Offenburg. Die Motivation dieser Arbeit entspringt der dringenden Notwendigkeit, die Akzeptanz und Vertrauenswürdigkeit von KI-Systemen in Bildungsumgebungen zu fördern, indem Erklärbarkeit als integraler Bestandteil integriert wird.
Im Rahmen des Projekts KompiLe wird Moodle zu einer sogenannten Learning Experience Platform (LXP) ausgebaut, die Studierenden personalisiertes, selbstbestimmtes Lernen ermöglicht. Zentrale Elemente der LXP sind Bewertungen interner und externer Lernressourcen sowie individualisierte, auf KI basierende Lernempfehlungen für Studierende. Diese Empfehlungen beruhen auf der Analyse persönlicher Daten der Studierenden, was eine grundlegende Voraussetzung für das Funktionieren des Systems darstellt. Damit Studierende solchen KI-basierten Lernempfehlungen vertrauen, müssen angemessene Erklärungen die gesamte Prozesskette begleiten. Dies beinhaltet die freiwillige Freigabe persönlicher Daten, die Erstellung von Bewertungen sowie die Präsentation persönlicher Lernempfehlungen.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, eine benutzerfreundliche Integration von Erklärungen für die genannten Prozesse in Moodle LXP zu entwickeln. Dies soll dazu beitragen, die Vertrauenswürdigkeit und Akzeptanz des durch KI unterstützten Lernens zu stärken. Die Arbeit konzentriert sich auf die Konzeption verständlicher Erklärungen für verschiedene Arten von Bewertungen und Lernempfehlungen sowie deren Integration und Darstellung in Moodle LXP. Die entwickelte Benutzeroberfläche zielt darauf ab, Studierende zu entlasten und ihnen hilfreiche sowie thematisch sinnvolle Informationen für die KI-basierten Empfehlungen bereitzustellen. Es wurde ein Konzept für die Erklärbarkeit erstellt und als Mockup umgesetzt. Abschließend wurde die grobe Voransicht des fertigen Designs in ausgewählten Gruppen von Studierenden evaluiert, und die Auswirkungen auf die Vertrauenswürdigkeit und Akzeptanz der Empfehlungen auf die Lernenden wurden untersucht.
Implementation and Evaluation of an Assisting Fuzzer Harness Generation Tool for AUTOSAR Code
(2024)
The digitalization in vehicles tends to add more connectivity such as over-the-air (OTA) updates. To achieve this digitization, each ECU (Electronic Control Unit) becomes smarter and needs to support more and more different externally available protocols such as TLS, which increases the attack surface for attackers. To ensure the security of a vehicle, fuzzing has proven to be an effective method to discover memory-related security vulnerabilities. Fuzzing the software run- ning on a ECU is not an easy task and requires a harness written by a human. The author needs a deep understanding of the specific service and protocol, which is time consuming. To reduce the time needed by a harness author, this thesis aims to develop FuzzAUTO, the first assistant harness generation tool targeting the AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) BSW (Basic Software) to support manual harness generation.
KI-gestützte Cyberangriffe
(2023)
Die Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) und des Deep Learning haben in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Insbesondere Technologien wie Large Language Models (LLMs) machen KI-Technologie innerhalb kurzer Zeit zugänglich für die Allgemeinheit. Die Generierung von Text, Bild und Sprache durch künstliche Intelligenz erzielt innerhalb kurzer Zeit gute Ergebnisse. Parallel zu dieser Entwicklung hat die Cyberkriminalität in den vergangenen Jahren im Bereich der KI zugenommen. Cyberangriffe verursachen im Zuge der Digitalisierung größeren Schaden und Angriffe entwickeln sich kontinuierlich weiter, um bestehende Schutzmaßnahmen zu umgehen.
Diese Arbeit bietet eine Einführung in das Themengebiet KI-gestützte Cyberangriffe. Sie präsentiert aktuelle KI-gestützte Cyberangriffsmodelle und analysiert, inwiefern diese für Anfänger*innen in der Cyberkriminalität zugänglich sind.
Das Softwareunternehmen HRworks implementiert eine Personalverwaltungssoftware unter Verwendung der Programmiersprache Smalltalk und des Model-View-Controller (MVC) Musters. Innerhalb des Unternehmens erfordert jede Model-Klasse des Patterns das Vorhandensein einer korrespondierenden Controllerklasse. Controller verfügen über ein wiederkehrendes Grundgerüst, das bei jeder neuen Implementierung umgesetzt werden muss. Die Unterscheidungen innerhalb dieses Grundgerüsts ergeben sich lediglich aus dem Namen und der spezifischen Struktur der korrespondierenden Model-Klasse. Die vorliegende Arbeit adressiert die Herausforderung der automatischen Generierung dieses Controllergrundgerüsts, wobei die Besonderheiten jeder Model-Klasse berücksichtigt wird. Dies wird durch den gezielten Einsatz von Metaprogrammierung in der Programmiersprache Smalltalk realisiert und durch eine Benutzeroberfläche in der Entwicklungsumgebung unterstützt. Zusätzlich wird der Controller um eine Datentypprüfung erweitert, wofür ein spezialisierter Parser implementiert wurde. Dieser extrahiert aus einem definierten Getter der Model-Klasse den entsprechenden Datentyp des Attributes. Im Ergebnis liefert die Arbeit eine Methodik zur automatisierten Generierung und Anpassung von Controllergrundgerüsten sowie dazugehörigen Teststrukturen basierend auf der jeweiligen Model-Klasse. Zusätzlich wird die Funktionalität der Controller durch eine integrierte Datentypprüfung erweitert.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines umfassenden Konzepts zur Umsetzung des Lieferkettensorgfaltspflichtengesetzes (LkSG), welches ab dem 01.01.2024 für Unternehmen mit mehr als 1.000 Beschäftigten in Kraft tritt.
Die Bachelorarbeit ist in zwei Teile aufgebaut: zum einen den Theorieteil, der die Lieferkette in einem Verkehrsunternehmen und das Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz umfasst, um eine Wissensbasis zu schaffen und zum anderen den Hauptteil, bestehend aus der Konzeptionierung. Da das Gesetz bereits im Jahr 2023 für große Unternehmen mit mehr als 3.000 Beschäftigten in Kraft trat, stehen bereits zahlreiche Systeme zur Unterstützung der Umsetzung zur Verfügung. Im Verlauf der Arbeit wurde eine Marktrecherche durchgeführt, bei der die geeignetste Softwarelösung für SWEG identifiziert wird. Um diese Untersuchung effektiv durchzuführen, wurden zwei Softwareauswahl-Tools entwickelt, die bei der Analyse und Bewertung helfen. Zusätzlich zum Software-Lösungsansatz wurde ein alternativer Lösungsansatz erarbeitet, der die eigenständige Handlung im Unternehmen vorsieht. Diese beiden Lösungsansätze werden zum Schluss verglichen, um die Geschäftsführung bei der Entscheidung, welche Version sie schließlich verwenden möchte, zu unterstützen.
Das erarbeitete Konzept bildet auch die Grundlage für die zukünftige Entwicklung und Umsetzung von Gesetzen und Richtlinien im Bereich Menschenrechte und Umweltaspekte. Für die Zukunft werden weitere Gesetze in Kraft treten, beispielsweise die kommende EU-Richtlinie.
Vorhofflimmern ist die häufigste tachykarde Herzrhythmusstörung weltweit. Dabei verliert das Herz seinen normofrequenten Sinusrhythmus und schlägt nicht mehr regelmäßig, sondern zu schnell und unregelmäßig. Vorhofflimmern ist normalerweise keine lebensbedrohliche Herzrhythmusstörung, aber es kann zu einem Schlaganfall führen. Die Ursache dieser Herzrhythmusstörung sind die Kreisende bzw. die fokalen Erregungen im linken Atrium, die hauptsächliche aus einer oder mehreren Pulmonalvenen kommen. Die übliche Therapieverfahren des Vorhofflimmerns ist die Pulmonalvenenisolation.
Diese Bachelorthesis beschäftigt sich daher mit der Modellierung unterschiedlicher linksatrialer Fokus-Modelle und intrakardialer Elektrodenkatheter für die Diagnostik und Terminierung von Vorhofflimmern mittels Pulmonalvenenisolation im Offenburger Herzrhythmusmodell nach Schalk, Krämer und Benke, welches in CST
Studio Suite realisiert wurde.
Zu Beginn wurden die verschiedenen linksatrialen fokalen Flimmerquellen modelliert und daraufhin simuliert. Hierbei wurde jeweils eine Simulation mit linksatrialen fokalen Flimmerquellen, die aus einzelnen, dualen oder allen vier Pulmonalvenen kommen, durchgeführt. Es wurde ebenfalls eine weitere Simulation mit Biosignalen (aus der Realität) erstellt. Mit diesen Simulationen konnte nun der elektrische Erregungsablauf sichtbar gemacht werden. Daraufhin wurden die Katheter für die Diagnostik und für die Pulmonalvenenisolation modelliert und in das bestehende Offenburger Herzrhythmusmodell integriert. Bei den Diagnostik-Kathetern handelte es sich um 10-polige Lasso® Katheter, zwei Varianten von PentaRay® NAV eco Katheter und 4-polige Diagnostik-Katheter „OSYPKA FINDER pure®“. Ablationskatheter sind zwei Varianten von Pentaspline Basket pose Katheter und HELIOSTAR™ Ablation Ballon. Abschließend wurden verschiedene Varianten von Isolationsverfahren der Pulmonalvenen modelliert und daraufhin die linksatrialen fokalen Flimmerquellen nach der Isolation der Pulmonalvenen simuliert.