Open Access

In Unternehmen entstehen beim Prozess der digitalen Transformation stetig neue Anwendungen und Auswertungen. Es wird viel Zeit und Geld in digitale Lösungen investiert, die das Arbeitsumfeld verbessern. Die Plattformen zur Verwaltung und Verteilung dieser werden dabei jedoch häufig vernachlässigt. Ziel dieser Arbeit ist es eine solche Plattform in Form eines App-Stores für den Standort zu entwickeln. Dabei liegt der Fokus auf der Verbesserung der App-Nutzung, was durch eine nutzerfreundliche Oberfläche für Endanwender und Entwickler erreicht werden soll. Weiterhin ist eine hohe Wartbarkeit der Plattform notwendig, damit sie auch von einem kleinen Team betrieben werden kann. Zunächst wurde analysiert, welche Architektur und Technologien für die Umsetzung gut geeignet und welche vom Unternehmen vorgegeben sind. Dabei stellte sich heraus, dass eine Microservice-Architektur am besten geeignet ist. Als Technologie stand lediglich das Framework zur Frontendimplementierung zur Wahl, hier war Angular am besten geeignet. Durch die Verwendung eines iterativen Prozesses konnten bereits zu Beginn die späteren Nutzer in die Entwicklung eingebunden werden. Dies ermöglichte das Ermitteln aller Anforderungen und Entwerfen einer nutzerfreundlichen Oberfläche. Dieses iterative Vorgehen wurde auch während der Implementierung eingesetzt. Dazu wurden mit Testdaten befüllte Versionen bereitgestellt, damit Nutzer frühzeitig Rückmeldung geben konnten.

Die vorliegende Bachelorthesis befasst sich mit der Reproduktion der ersten „eisernen Hand“ des Götz von Berlichingen. Die Aufgabenstellung ist es, einen Öffnungsmechanismus zu entwickeln, welcher die zwei Fingerblöcke in die geöffnete Grundstreckstellung zurückführt, wenn die Finger zur Handinnenfläche eingefahren sind. Außerdem sollen die Fingerblöcke in drei verschiedenen Positionen einrasten können, wenn sie nach innen gedrückt werden. Insgesamt soll die Mechanik der Fingerblöcke durch 3D-unterstützte Optimierung von Bauteilen verbessert und unterstützt werden. Der neukonstruierte Öffnungsmechanismus beinhaltet eine Drehfeder pro Fingerblock. Zudem begünstigt die CAD-Optimierung des Daumensystems und des Fingersystems die Mechanik der Fingerblöcke.

In letzter Zeit sind einige neue, hochintegrierte Einchip-Radarsensoren auf den Markt gekommen. Die enormen Fortschritte im Bereich des autonomen Fahrens hat diese Sensoren hervorgebracht. Mit ihnen lassen sich diverse Anwendungen, wie zum Beispiel eine Abstandsmessung, Kollisionserkennung oder Geschwindigkeitserfassung realisieren. Für die Nutzung eines solchen modernen Radarsensors spricht viel, jedoch besitzen alle eine differenzielle Ausgangsschnittstelle, die nicht mit den üblichen Mikrocontrollersystemen eingelesen werden kann. Darum war das Ziel der Arbeit, die Entwicklung eines Schnittstellenwandlers auf einem Low-Power-FPGA, zur Anbindung eines Radarchips an einen klassischen Mikrocontroller. Der Lösungsweg war demnach schon vorgegeben, es folgte die konkrete Umsetzung mit der Modellierung der Hardware in VHDL. Der FPGA liest die differenzielle Schnittstelle ein, parallelisiert die Daten und speichert sie zwischen. Sobald die Messdaten vollständig sind, können sie über die serielle SPI-Schnittstelle angefordert werden. Als Gegenstelle kommt ein Mikrocontroller zum Einsatz, der die Messdaten wiederum gemäß eines definierten Protokolls zur Auswertung an einen Computer weiterleitet. Die Machbarkeit dieser Anwendung wurde kontrolliert, indem die Messdaten vom Radarchip, übermittelt durch den FPGA und Mikrocontroller, auf dem Computer mithilfe eines Analyseprogramms bewertet wurden. Die Auswertung der Messergebnisse entspricht in vollem Umfang den Erwartungen. Der Ressourcenverbrauch im FPGA wurde hierbei ebenfalls als kritisch betrachtet, was sich im Nachhinein jedoch nicht bestätigte. Es ist sogar das Gegenteil der Fall, mit den übrigen freien Ressourcen steht einer möglichen Signalverarbeitung nichts im Wege.

Die vorliegende Bachelor-Thesis wurde im Rahmen des Bachelorstudiengangs an der Hochschule Offenburg in der Sparte S der Fertigungsplanung der Hugo Kern und Liebers GmbH und Co. KG verfasst. Ziel dieser Abschlussarbeit ist es, die Lagerung der vorderen Kettenumlenkung weiter zu optimieren, um die Standzeit zu verbessern. Der Fokus der Arbeit liegt dabei in der Optimierung des Seriengleitlagers, bzw. der Entwicklung und Herstellung eines speziell gekapselten Gleitlagers. Als Optimierungen im seriennahen Bereich, das heißt möglichst ohne große Änderungen am Fertigungs- bzw. Montageablauf, findet vor allem das Borieren der Reibpartner be-sondere Beachtung. Durch erste Feldversuche zeigte sich, dass das Borieren des Um-lenksterns positive Auswirkungen auf die Reibung hat und den Widerstand gegen abra-siven Verschleiß durch Erhöhung der Randschichthärte deutlich verbessert. Zusätzlich zum Einsatz eines borierten Umlenksterns wird untersucht, ob das zusätzliche Borieren des HM-Rings weitere Vorteile bringt, vor allem hinsichtlich der entstehenden zusätzli-chen Notlaufeigenschaften durch die Boridschicht. Als weitere Variante wird der eingesetzte Hartmetallring, welcher aktuell lediglich eine einzige Schmiernut enthält, mit optimierten Schmiernuten hergestellt. Als Vorbild hierfür wird die Gestaltungsrichtlinie von Schmiernuten von hydrodynamischen Gleitlagern ver-wendet. Der größte Block und damit auch der, welcher am vielversprechendsten ist, ist die Neu-entwicklung und Herstellung einer gekapselten Gleitlagervariante. Diese soll es ermögli-chen, dass die Reibpartner komplett von Öl umschlossen sind und so eine Verbesserte und dauerhafte Schmierung erreicht werden soll. Außerdem soll die gekapselte Gleitla-gerung so gestaltet werden, dass eine Nachförderung von Öl aus einem in den Bolzen angebrachten Schmiermittelreservoir ermöglicht wird und so eine Lebensdauerschmie-rung erreicht werden kann. Um die unterschiedlichen Mustervariationen bewerten zu können, werden jeweils Prüf-standversuche durchgeführt, bei dem die entstehenden Drehmomente und die Tempera-tur gemessen werden. Als Vergleich dient jeweils der Serienstand mit seinen festgelegten Grenzen. Außerdem wird für jede Variante ein Sägeversuch durchgeführt, bei welchem die Bau-gruppen bei den beiden kritischen Sägerichtungen Rückwärts und Einstechen überprüftwird. Auch hier erfolgt die Beurteilung über etwaige Verbesserungen mit den Ergebnissen der Sägesysteme aus dem aktuellen Serienzustand. Bei der Prüfung der Musterbaugruppen zeigt sich, dass vor allem das Borieren der Reib-partner Vorteile gegenüber der Serie bringt und durchaus die Möglichkeit der Umsetzung in der Serienbaugruppe besteht. Die Tests verliefen äußerst positiv, vor allem im Bereich höherer Belastungen zeigt sich, dass das Borieren des Umlenksterns deutliches Verbes-serungspotenzial im Vergleich zum aktuellen Serienstand zeigt. An ein Umsetzen der Baugruppen mit gekapselter Gleitlagervariante ist aktuell nicht zu denken. Die geprüften Baugruppen zeigen deutliche Schwächen bei den Prüfstandsver-suchen. Die Ergebnisse der Sägeversuche stellen sich jedoch noch deutlich schlechter dar. Unabhängig vom verwendeten Schmieröl, bzw. den darin enthaltenen Festschmier-stoffpartikeln, besteht keine einzige Baugruppe auch nur annähernd die festgelegten Min-destanforderungen. Um die gekapselte Gleitlagervariante auf einen Stand zu bringen, bei welchem an ein Umsetzen in die Serienbaugruppe gedacht werden kann, bedarf es noch weiterem Ent-wicklungsaufwand. Das Aufbiegen des Schwertes während des Sägens muss verhindert werden. Außerdem muss die Materialpaarung, die Härte und die Oberflächenqualität von Umlenkstern und Bolzen angepasst werden, um die Ausbildung von Kaltverschweißun-gen zu vermeiden. Die Kaltverschweißungen zwischen Umlenkstern und Bolzen bewir-ken, dass der Bolzen nicht mehr drehbar ist was unmittelbar zum Ausfall der Baugruppen führt.

Die Schaltvorgänge in einem Doppelkupplungsgetriebe werden neben den Hardwarekomponenten hauptsächlich von den Parametern beeinflusst, welche in der Software des Steuergerätes festgelegt sind. Darin werden unter anderem Schaltpunkte, Steuerzeiten und Kupplungsraten festgelegt. Diese Parameter tragen maßgeblich zur Schaltdynamik bei und beeinflussen sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch den Fahrkomfort während der Schaltung. Da die Motivation Kraftstoff zu sparen bzw. den Schadstoffausstoß zu reduzieren aufgrund der aktuellen Situation in der Automobilindustrie immer mehr steigt, nimmt auch die Wichtigkeit der Schaltungsoptimierung zu. Aufgrund der beim Schaltvorgang auftretenden Verlustleistung, welche durch Reibung hervorgerufen wird, bietet die Optimierung dieser Vorgänge großes Potential um Kraftstoff einzusparen und damit die Emissionen zu reduzieren. Aufgabe ist es, die Parameter der Getriebesoftware dahingehend zu optimieren, dass die Reibleistung beim Schaltvorgang minimiert wird. Dies wird durch die Verkürzung der Phasen erreicht, aus welchen eine Schaltung besteht. Die Dauer des Schaltvorgangs ist allerdings mit dem Fahrkomfort verknüpft. Eine zu starke Verkürzung kann daher zu großen Änderungen in der Beschleunigung führen, was für den Kunden als ruckartige Bewegung des Fahrzeugs spürbar ist und dadurch die Akzeptanz der Optimierung nicht mehr gegeben ist. Aus diesem Grund darf die Dauer des Schaltvorgangs nur so stark verkürzt werden, dass sie den Grenzwert, der für diese Beschleunigungsänderung vorgegeben ist, nicht überschreitet. Zusammengefasst müssen folgende Punkte bearbeitet werden: - Optimierung des Schaltvorgangs hinsichtlich des Verbrauchs - Überprüfung der optimierten Einstellung auf Konformität mit dem Grenzwerten des Fahrkomforts Durch diese Optimierungen ist es möglich, die im Schaltvorgang durch Dissipation auftretenden Verluste deutlich zu reduzieren, ohne dabei den Fahrkomfort und somit die Akzeptanz des Kunden zu beeinträchtigen.