"Maschinentechnik"
| Begriff | Maschinentechnik |
| Metakey | Studiengang/Studienrichtung (institution:field_of_study) |
| Typ | Keyword |
| Vokabular | HSLU |
54 Inhalte
- Seite 1 von 5
KI-basierte Reglerauslegung – Reinforcement Learning für dynamische Systeme
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- Titel
- KI-basierte Reglerauslegung – Reinforcement Learning für dynamische Systeme
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Das Ziel der vorliegenden Bachlorarbeit war es, erste Erfahrungen mit Reinforcement Learning und der
Kopplung mit Modelica Systemmodellen zu machen. Dazu wurde ein Showcase erstellt, welcher die
Regelung eines Systems selbstständig mithilfe eines Systemmodells erlernen soll. Das Ergebnis wurde
evaluiert und erste Erkenntnisse dokumentiert. Die vorliegende Arbeit gibt ausserdem einen fundamentalen
Überblick zur Thematik und verschafft das nötige theoretische Grundwissen. Somit soll die Arbeit den
Einstieg für weitere Untersuchungen und Versuche erleichtern.
The aim of this bachelor thesis was to gain first experiences with reinforcement learning and the coupling
with Modelica system models. For this purpose, a showcase was created, which should learn self-sufficient
how to control a system with the help of a system model. The result was evaluated and first cognizance were
documented. The present work also gives a fundamental overview of the topic and provides the necessary
theoretical knowledge. Thus, the work should facilitate the entry for further investigations and tests.
- Das Ziel der vorliegenden Bachlorarbeit war es, erste Erfahrungen mit Reinforcement Learning und der
- Urheberrechtshinweis
- Arnold Tim, Hochschule Luzern Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 30.11.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Entwicklung eines Filterrads für den Mond Roboter GLIMPSE
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- Titel
- Entwicklung eines Filterrads für den Mond Roboter GLIMPSE
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Die nachfolgende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwicklungsprozess eines optischen Filterrads für den
Mond Roboter «GLIMPSE». Mit Hilfe eines Filterrads können Rückschlüsse auf die chemischen Elemente
der mondanalogen Umgebung gezogen werden, in welcher der Roboter im Rahmen der Space Resource
Challenge eingesetzt wird. Die Entwicklung des Filterrads erfolgte mit den für die Produktenwicklung
üblichen Methoden wie der Auflistung der Anforderungen, dem Unterteilen der Aufgabenstellung in
Teilprobleme und der Auswertung der Teillösungen. Das Lösungskonzept wurde nach der Herstellung mit
Hilfe von Tests analysiert. Das Filterrad verfügt über fünf optische Bandpassfilter sowie einer Öffnung für
eine ungefilterte Sicht. Der Antrieb erfolgt über einen Gleichstrommotor mit einem Schneckengetriebe.
Zudem lässt sich das System einfach am bestehenden Kameramodul befestigen. Bei der Durchführung der
Tests konnte bestätigt werden, dass das Filterrad alle mechanischen Anforderungen erfüllt.
The following thesis deals with the development process of an optical filter wheel for the lunar robot
«GLIMPSE». By upgrading the camera available on the robot with a filter wheel, conclusions can be drawn
about the chemical composition of the lunar analogue environment in which the robot is operated in the
context of the Space Resource Challenge. The filter wheel was developed using the common methods for
product development, such as listing the requirements, dividing the task into sub-problems and evaluating the
partial solutions. The final concept could be analysed after its production by a test programme. The filter
wheel system has five optical band-pass filters and an opening for an unfiltered view. It is driven by a DCmotor
with a worm gear. In addition, the filter wheel system can be easily attached to the existing camera
module. During the tests, it was confirmed that the filter wheel meets all mechanical requirements.
- Die nachfolgende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwicklungsprozess eines optischen Filterrads für den
- Urheberrechtshinweis
- Tenisch Samuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.11.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Development & Design of a fully-integrated conveying and sorting stage for cleaning up rivers
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- Titel
- Development & Design of a fully-integrated conveying and sorting stage for cleaning up rivers
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Das ARC-Project (Autonomous River Cleanup) ist eine von Studenten der ETH Zürich geleitete Initiative zur
Reinigung von Flüssen von Plastikmüll, im internationalen Umfeld.
In der vorliegenden Arbeit wurde das Design und die Integration in einen ISO-Container, einer autonomen,
zweistufigen Förder- und Sortieranlage untersucht, geplant und durchgeführt. Die Anlage wird zur Trennung
von im Wasser treibenden Abfällen von organischem Material eingesetzt.
Die Sortieranlage besteht aus einem Scheibensortierer als Vorsortierstufe und der Hauptsortierstufe, welche
mit zwei Knickarmrobotern mit Bilderkennung ausgestattet ist. Die Vorsortierstufe wird von einem
Abfallzuführ- Förderbandsystem beschickt, welches das Sortiergut entweder direkt aus einem Fluss extrahiert
oder aus einem Sammelcontainer (Bunker) beziehen kann. Die Vorsortierstufe ist als Scheibensortierer
aufgebaut und entfernt Material, welches durch ein Gitter mit 50 x 50 mm Kantenlänge passt. Alles was nicht
vorgängig aussortiert wurde, kommt auf das Sortiergut-Förderbandsystem, wird optisch erfasst und von den
Roboterarmen wird das anorganische Material aussortiert. Das aussortierte Material wird in 2 bis 4
verschiedenen, im Container integrierten oder externen Abfallsammelbehältern deponiert. Das organische
Material durchläuft den Container und kann am Ende gesammelt oder zurück in den Fluss geleitet werden.
Die Anlage kann auf in Flüssen verankerten Booten oder an Land eingesetzt werden und muss auf die dabei
entstehenden Belastungen, sowie die entstehenden Beschleunigungen beim Transport und Umschlag
ausgelegt sein.
Der im Rahmen des Projekts aufgebaute Prototyp kommt ab dem dritten Quartal 2022 am
Laufwasserkraftwerk Letten, an der Limmat in Zürich zum Einsatz.
The ARC-Project (Autonomous River Cleanup) is an initiative led by students of the ETH Zurich to clean
rivers from plastic waste, in an international environment.
In the present work, the design and integration in an ISO container, of an autonomous, two-stage conveying
and sorting system was investigated, planned and carried out. The system is used to separate waste floating in
water from organic material.
The sorting plant consists of a disc sorter as the pre-sorting stage and the main sorting stage, which is
equipped with two articulated robots with image recognition. The pre-sorting stage is fed by a waste feed
conveyor system, which can either extract the sorted material directly from a river or obtain it from a
collection container (bunker). The pre-sorting stage is designed as a disc sorter and removes material that fits
through a grid with 50 x 50 mm edge length. Everything that has not been sorted out beforehand is placed on
the sorting conveyor system, is optically detected and the inorganic material is sorted out by the robots. The
sorted material is deposited in 2 to 4 different waste collection bins integrated in the container or external.
The organic material passes through the container and can be collected at the end or returned to the river.
The system can be used on boats anchored in rivers or on land and must be designed to withstand the stresses
and accelerations generated during transport and handling.
The prototype built as part of the project will be used from the third quarter of 2022 at the Letten run-of-river
power plant, on the Limmat in Zurich.
- Das ARC-Project (Autonomous River Cleanup) ist eine von Studenten der ETH Zürich geleitete Initiative zur
- Urheberrechtshinweis
- Bachmann Marcel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.11.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Einfahrbare Launch Lugs für Forschungsraketen
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- Titel
- Einfahrbare Launch Lugs für Forschungsraketen
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Urheberrechtshinweis
- Schmid Thomas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.11.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Systemverhalten und Regelstrategie für einen Prüfstand für Kompaktlüftungsgeräte
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- Titel
- Systemverhalten und Regelstrategie für einen Prüfstand für Kompaktlüftungsgeräte
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Der Prüfstand für Kompaktlüftungsgeräte des Instituts für Gebäudetechnik und Energie hat eine Regelung, die nicht zufriedenstellend funktioniert. Um diese zu verbessern wird in dieser Arbeit in einem ersten Schritt die Regelung des Vorkühlers der Aussenluft neu angeschaut. Es wird ein Modell des Wärmetauschers erstellt und anhand dieses Modells werden die Regelparameter für einen PI-Regler mit Gain-Scheduling bestimmt. Parallel wird dasselbe für das System Umweltsimulations-kammer gemacht, an welchem dann schliesslich auch ein Teil des Reglers getestet wird.
The control system for the test bench for compact ventilation units at the Institute of Building Technology and Energy is currently not working as intended. The goal of this thesis is to take the first step by looking at the control system of the first stage of the outdoor air cooler. A model of the heat exchanger is created with the help of which the control parameters for a PI-controller with gain scheduling are determined. At the same time a model of the system “Umweltsimulationskammer” is made, which is then finally used to test the determined control system.
- Der Prüfstand für Kompaktlüftungsgeräte des Instituts für Gebäudetechnik und Energie hat eine Regelung, die nicht zufriedenstellend funktioniert. Um diese zu verbessern wird in dieser Arbeit in einem ersten Schritt die Regelung des Vorkühlers der Aussenluft neu angeschaut. Es wird ein Modell des Wärmetauschers erstellt und anhand dieses Modells werden die Regelparameter für einen PI-Regler mit Gain-Scheduling bestimmt. Parallel wird dasselbe für das System Umweltsimulations-kammer gemacht, an welchem dann schliesslich auch ein Teil des Reglers getestet wird.
- Urheberrechtshinweis
- Baumann Marius, Hochschule Luzern Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 25.10.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Redesign eines kostengünstigen und mobilen Mini-Mikroskops
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- Titel
- Redesign eines kostengünstigen und mobilen Mini-Mikroskops
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Die vorliegenden Bachelor-Thesis befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Mini-Mikroskops für das Institut für Medizintechnik der Hochschule Luzern in Horw. Der Prototyp aus einer vorangehenden Arbeit zeichnet sich durch seine hohe Mobilität und die tiefen Gesamtkosten aus. Letzteres wurde durch den Einsatz von Komponenten aus dem Consumer-Bereich und durch zugängliche Technologien wie 3D-Druck und Lasercutting erreicht. Der Prototyp weist jedoch noch konstruktive Mängel auf, welche identifiziert und ausgebessert werden sollen. Zudem soll das überarbeitete Mini-Mikroskop als Open Hardware öffentlich zugänglich gemacht werden.
Nach der Analyse des Prototyps wurden alle Optimierungsmöglichkeiten zusammengetragen, priorisiert und in einer konkreten Anforderungsliste erfasst. Durch zahlreiche Funktionstests konnten schon viele Teillösungen in einer frühen Projektphase validiert werden. Untersucht wurde unter anderem auch der Einsatz von einem Compliant Mechanismus oder einem kombinierten Grob- und Feintrieb, welcher durch einen hochpräzisen Antrieb im James Webb Space Telescope (JWST) inspiriert wurde.
Das Resultat ist ein Mini-Mikroskop mit verbesserter Benutzerfreundlichkeit und vielen Zusatzfunktio-nen. Auch die ohnehin schon gute Bildqualität konnte durch eine optimierte Streuscheibe gesteigert werden. Die Gesamtkosten aller eingesetzter Bauteile belaufen sich auf rund 182 CHF. Zudem wurde der Zusammenbau des Produktes durch eine Montageanleitung vereinfacht.
This bachelor thesis deals with the further development of a mini-microscope for the Institute of Medical Engineering at the Lucerne University of Applied Sciences and Arts in Horw. The prototype from a pre-vious project is characterized by its high mobility and low overall costs. The latter was achieved by using components from the consumer sector and the use of accessible technologies such as 3D printing and laser cutting. However, the prototype still has design flaws, which need to be identified and rectified. In addi-tion, the revised mini-microscope should be publicly released as open hardware. After analyzing the prototype, all optimization options were compiled, prioritized, and transformed into a requirements list with concrete specifications. Through numerous functional tests, many partial solutions could already be validated in an early project phase. Among others, the use of a compliant mechanism or a combined coarse and fine drive, which was inspired by a high-precision actuator in the James Webb Space Telescope (JWST), was investigated.
The result is a mini-microscope with improved usability and many additional features. The already good image quality has also been enhanced by an optimized diffusing disk. The total cost of all the compo-nents used is around CHF 182. In addition, the assembly of the product has been simplified by the addi-tion of assembly instructions.
- Die vorliegenden Bachelor-Thesis befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Mini-Mikroskops für das Institut für Medizintechnik der Hochschule Luzern in Horw. Der Prototyp aus einer vorangehenden Arbeit zeichnet sich durch seine hohe Mobilität und die tiefen Gesamtkosten aus. Letzteres wurde durch den Einsatz von Komponenten aus dem Consumer-Bereich und durch zugängliche Technologien wie 3D-Druck und Lasercutting erreicht. Der Prototyp weist jedoch noch konstruktive Mängel auf, welche identifiziert und ausgebessert werden sollen. Zudem soll das überarbeitete Mini-Mikroskop als Open Hardware öffentlich zugänglich gemacht werden.
- Urheberrechtshinweis
- Wandeler Jan, Hochschule Luzern Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 25.10.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
PCM Drop Kalorimeter und Zyklierapparatur
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- Titel
- PCM Drop Kalorimeter und Zyklierapparatur
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- Die Ansprüche an Speichermöglichkeiten für Energien, vor allem im thermischen Bereich, werden immer
grösser. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von Phasenwechselmaterialien, auch PCM genannt. Diese
Materialien können durch Ausnützung des Phasenübergangs hohe thermische Energie speichern. Das
Kompetenzzentrum der Hochschule Luzern im Bereich thermischer Energiespeicher ist daran interessiert,
neue Materialien zu erforschen. Ziel dabei ist es, ein möglichst kostengünstiges und zyklenstabiles Material
mit hoher Phasenwechselenthalpie zu entwickeln. Die Zyklenstabilität ist dann gewährleistet, wenn ein
Material nach mehreren Erstarrungs- und Schmelzvorgängen immer noch dieselbe Eigenschaft vorweist wie
zu Beginn. Um solche Messungen durchzuführen, ist eine gut ausgestattete Laboreinrichtung notwendig.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung, Optimierung und Entwicklung zweier bestehender
Laborerinrichtungen. Genauer gesagt, mit der Erweiterung einer Zyklierapparatur mit einem
Wärmestromsensor und der Überarbeitung eines Drop Kalorimeters. Diese beiden Einrichtungen gelten als
wichtige Ergänzung der bestehenden Laboreinrichtung an der HSLU.
Für die Zyklierapparatur gilt es mittels thermodynamischer Simulationen eine optimale Positionierung für
einen Wärmstromsensor zu ermitteln. Diese Erkenntnisse werden in einem Versuchsaufbau validiert und
ausgewertet. Nach den erfolgreichen Versuchen wird die Apparatur neu konzeptioniert und mit den Sensoren
sowie anderen konstruktiven Anpassungen erweitert.
Für den Drop Kalorimeter wird der bestehende Aufbau durch ein neues Konzept ersetzt. Dieses besteht aus
einem Dewar Gefäss und einem verbesserten Mechanismus für das Einführen der Probe.
Aus zeitlichen Gründen konnten beide entwickelten Einrichtungen nicht kalibriert werden. Dazu kommt das
die beiden Konzepte nicht mit PCM Messungen getestet und deren Ergebnisse nicht mit der PCM Datenbank
verglichen und validiert werden konnte.
The demands on storage options for energies, especially in the thermal field, are becoming ever greater. One
possibility is the use of Phase Change Materials, also called PCM. These materials can store high thermal
energy by exploiting the phase transition. The competence center of the Lucerne University of Applied
Sciences and Arts in the field of thermal energy storage is interested in researching new materials. The aim is
to develop a material with high phase change enthalpy that is as cost-effective and cycle-stable as possible.
Cycle stability is ensured when a material still exhibits the same property after several solidification and
melting processes as it did at the beginning. For this reason, it is very important to have a well equipped
laboratory facility to perform such measurements.
The present work deals with the extension, optimization and development of two existing laboratory
equipment. More specifically, with the extension of a cycling apparatus with a heat flow sensor and the
revision of a drop calorimeter. These two equipments are considered important additions to the existing
laboratory facilities at HSLU.
For the cycling apparatus, thermodynamic simulations are used to determine an optimal positioning for a heat
flow sensor. These findings will be validated and evaluated in an experimental setup. After the successful
experiments, the apparatus will be redesigned and extended with the sensors as well as other design
adjustments.
For the drop calorimeter, the existing setup will be replaced by a new concept. This consists of a Dewar
vessel and an improved mechanism for sample insertion.
Due to time constraints, both developed setups could not be calibrated. In addition, the two concepts could
not be tested with PCM measurements and their results could not be compared and validated with the PCM
database.
- Die Ansprüche an Speichermöglichkeiten für Energien, vor allem im thermischen Bereich, werden immer
- Urheberrechtshinweis
- Zgraggen Tim, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.03.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Optimierung eines Seewasserwerkes mittels thermischer Energiespeicherung
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- Titel
- Optimierung eines Seewasserwerkes mittels thermischer Energiespeicherung
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- In der vorliegenden Arbeit geht es um die Optimierung eines Seewasserwerkes mittels thermischer Energiespeicherung. In der Schweiz stammen 20% des Trinkwassers aus Seewasserwerken, in denen es zur Trinkwasserqualität aufbereitet wird. Das Seewasserwerk in Ipsach hat nach 50 Jahren Betriebszeit ausgedient und weicht nun einem Neubau. Ein wichtiges Ziel des neuen Seewasserwerkes ist die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung im Trinkwasseraufbereitungsprozess und dem Betrieb der Anlage durch die Nutzung erneuerbarer Energien. Dazu sollen zwei Kaltwasserbecken des alten Seewasserwerkes durch den Einsatz des gedämmten Abdichtungssystems (GEAS) zu einem saisonalen thermischen Energiespeicher mit 120 m3 Speichervolumen umgenutzt werden.
In dieser Arbeit werden der Wärmebedarf und die mögliche Wärmerückgewinnung des neuen Seewasserwerkes zusammengefasst. Aus diesen Angaben lassen sich zwei Szenarien definieren. Das erste Szenario berücksichtigt als Wärmequelle Solarthermie. Das zweite Szenario nutzt eine Wärmepumpe, welche an die geplante PV-Anlage gekoppelt ist, als Wärmequelle.
Für die beiden Szenarien werden Jahressimulationen mit dem integrierten saisonalen thermischen Energiespeicher durchgeführt. Dazu wird ein Simulationstool vom Kompetenzzentrum für thermische Energiespeicher der Hochschule Luzern verwendet.
Aus den Simulationen geht hervor, dass die Vorteile des zweiten Szenarios überwiegen, da die Energie aus der PV-Anlage neben dem Wärmebedarf auch für Pumpen eingesetzt werden kann. Um den Wärmebedarf decken zu können, werden 0.3% des gesamten PV-Ertrages für die Bereitstellung von Wärme benötigt. Weiter lässt sich dabei eine Einsatzoptimierung der Wärmepumpe durchführen, wodurch die Abwärme von Notstromgeneratoren besser ausgeschöpft werden kann. Eine 100% thermische Autarkie lässt sich nur mit einer Speichertemperatur von 95 °C erreichen. Der Einsatz des saisonalen thermischen Energiespeichers ist für die Erreichung des angestrebten Autarkiegrades zentral.
Die vorliegende Arbeit zeigt weiter die Grenzen des Simulationstools auf. Durch dessen Optimierung lassen sich die Simulationsergebnisse weiter verbessern. Dadurch kann das Simulationstool einen wichtigen Beitrag bei der Auslegung des GEAS-Speichersystems leisten.
This paper deals with the optimisation of a lake water plant by using thermal energy storage. In Switzerland, 20% of drinking water comes from lake water plants, where it is treated to drinking water quality. The lake water plant in Ipsach has reached the end of its service life after 50 years of operation and is now giving way to a new building. An important goal of the new lake water plant is to decarbonise the heat supply in the drinking water treatment process and the operation of the plant by using renewable energies. For this purpose, two cold water basins of the old lake water plant are to be converted into a seasonal thermal energy storage with a storage volume of 120 m3 by using the insulated sealing system (GEAS).
In this paper are the heat demand and the possible heat recovery of the new lake water plant summarised. Two scenarios can be defined from this information. The first scenario takes solar thermal energy into account as a heat source. The second scenario uses a heat pump, which is coupled to the planned PV system, as the heat source.
For both scenarios are annual simulations carried out with the integrated seasonal thermal energy storage. A simulation tool from the Competence Centre for Thermal Energy Storage at the Lucerne University of Applied Sciences and Arts is used for this purpose.
The simulations show that the advantages of the second scenario are greater due to energy from the PV system which also can be used for pumps in addition to the heat demand. In order to cover the heat demand, 0.3% of the total PV output is required for the provision of the heat. Furthermore, the usage of the heat pump can be optimised, so that the waste heat from emergency generators can be better utilised. 100% thermal self-sufficiency can only be achieved with a storage temperature of 95 °C. The useage of seasonal thermal energy storage is central to achieve the targeted degree of self-sufficiency.
This paper also shows the limitations of the simulation tool. By optimising it, the simulation results can be further improved. As a result, the simulation tool can make an important contribution to the design of the GEAS storage system.
- In der vorliegenden Arbeit geht es um die Optimierung eines Seewasserwerkes mittels thermischer Energiespeicherung. In der Schweiz stammen 20% des Trinkwassers aus Seewasserwerken, in denen es zur Trinkwasserqualität aufbereitet wird. Das Seewasserwerk in Ipsach hat nach 50 Jahren Betriebszeit ausgedient und weicht nun einem Neubau. Ein wichtiges Ziel des neuen Seewasserwerkes ist die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung im Trinkwasseraufbereitungsprozess und dem Betrieb der Anlage durch die Nutzung erneuerbarer Energien. Dazu sollen zwei Kaltwasserbecken des alten Seewasserwerkes durch den Einsatz des gedämmten Abdichtungssystems (GEAS) zu einem saisonalen thermischen Energiespeicher mit 120 m3 Speichervolumen umgenutzt werden.
- Urheberrechtshinweis
- Weber Sandro, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.03.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Experimentelle Untersuchung von Hochleistungskühlmitteln
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Experimentelle Untersuchung von Hochleistungskühlmitteln
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- Die Firma Georg Fischer Machining Solutions AG hat sich der Aufgabe verschrieben, das Kühlen von
Hochpräzisions-Spindel in Werkzeugmaschinen effizienter zu machen. Dazu wurde in Zusammenarbeit mit der
Hochschule Luzern ein Hochleistungskühlmittel auf Basis von Wasser und einem Phasenwechselmaterial
entwickelt. Durch den Phasenwechsel kann im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmitteln mehr Wärmeenergie
aufgenommen beziehungsweise abtransportiert werden.
Ziel dieser Arbeit ist es in einem ersten Schritt, die bereits vorhandenen Mess-Strecke mittels Wasser-Messungen
zu validieren. In einem zweiten Schritt soll anhand der Phasenwechseldispersion das thermische Verhalten und
die Eigenschaften solcher Hochleistungskühlmittel untersucht werden, um den optimalen Betriebspunkt zu
ermitteln. Die durchgeführten Messungen werden mit bekannten Korrelationen aus der Literatur verglichen.
Die Ergebnisse zeigen, dass bei optimaler Eintrittstemperatur bis zu dreimal mehr Wärme aufgenommen werden
kann als mit Wasser und sich die Phasenwechseldispersion dabei um weniger als 1 K erwärmt, im Vergleich zu
Wasser, dass sich um fast 3 K erwärmt. Die Nusselt-Zahlen der bereits bestehenden Korrelation ergeben
Abweichungen von weniger als 15 %, was auch den Abweichungen von Wasser entspricht.
The company Georg Fischer Machining Solutions AG has been dedicated to the task of improving the efficiency
of the cooling of high-precision spindles in machining tools. To this end, a high-performance coolant, based on
water and a phase change material was developed in collaboration with the Lucerne University of Applied Sciences
and Arts. As a result of the phase change, more thermal energy can be absorbed or transported away compared to
conventional coolants.
Firstly, the aim of this work is to validate the existing experimental setup by water measurements. Furthermore,
the thermal behaviour and thermophysical properties of such high-performance coolants are to be investigated to
determine the optimum operating conditions. The measurements carried out are subsequently compared with
known correlations from the literature.
The results show that at an optimal inlet temperature, up to three times more heat can be absorbed than with water
and that the phase change dispersion heats up by less than 1 K in the process compared to water, which heats up
to nearly 3 K. The Nusselt numbers of the already existing correlation results in deviations of less than 15 %, which
also corresponds to the deviations of water.
- Die Firma Georg Fischer Machining Solutions AG hat sich der Aufgabe verschrieben, das Kühlen von
- Urheberrechtshinweis
- Wahli Fabian, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.03.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Mobiles Testsystem für Heisswasser-Spritzfahrzeug SBB
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Mobiles Testsystem für Heisswasser-Spritzfahrzeug SBB
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- Die vorliegende Bachelor-Thesis dokumentiert die Erarbeitung eines Lösungskonzepts für
ein mobiles Testsystem, welches für Aussagen über die Spritzgenauigkeit in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit des Heisswasser-Spritzfahrzeugs verwendet werden kann.
In der heutigen Gesellschaft wird mehr und mehr erwartet, dass die öffentlichen
Verkehrsmittel günstig, zuverlässig und umweltfreundlich sind. Für eine hohe Zuverlässigkeit
ist die Wartung und Instandhaltung der eigenen Produkte ein entscheidender Faktor für die
Firma. Hier ist die Schwierigkeit, das richtige Mittel zwischen Zeitdruck und Qualität zu
finden. Können Prozesse oder Arbeitsschritte umweltfreundlicher gestaltet werden, hebt das
die Anerkennung der Firma in der Gesellschaft.
Die SBB hat sich das Ziel gesetzt, bis 2025 komplett auf den Einsatz von Glyphosat zu
verzichten. Das Glyphosat verwendet die SBB aktuell für die Unkrautbekämpfung in den
Gleisbetten, dies ist ein Bestandteil der Instanthaltung des Schweizer Schienennetzes.
Um dies zu ermöglichen, hat sie das Heisswasser-Spritzfahrzeug gebaut, welches das
Unkraut mit 95°C heissem Wasser bekämpft. Der Spritzmechanismus wird durch eine
Variable Rate Application Steuerung gesteuert. Leider ist die Spritzgenauigkeit bei höheren
Geschwindigkeiten nicht zufriedenstellend. Dies hat die Konsequenz, dass entweder
langsamer gefahren oder zu viel Wasser verwendet werden muss.
Die vorliegende Arbeit präsentiert drei Prinzipkombinationen eines möglichen mobiles
Testsystems für das Heisswasser-Spritzfahrzeug. Im Anschluss an das Variantenstudium
wurde in Zusammenarbeit mit dem Verantwortlichen der SBB eine vierte Prinzipkombination
erstellt. Diese bildet die Basis für das finale Lösungskonzept. Als Abschluss wurden alle
offenen Punkte, die für eine Umsetzung nötig sind, aufgelistet und mit einer
Risikobeurteilung ergänzt.
This bachelor thesis documents the development of a concept solution for a mobile test
system. This can be used for statements about the spraying accuracy depending on the
speed of the spray train.
today's society it’s more and more important that public transport is cheap, reliable and
environmentally friendly. For a high reliability, maintenance and servicing of its own products
are an important factor for the company. The difficulty here is to find the right balance
between time pressure and quality. If processes or work steps can be made more
environmentally friendly, this increases the company’s reputation in society.
SBB has set itself the goal of completely eliminating glyphosate by 2025. SBB is currently
using glyphosate to control weeds in the track beds, which is part of the maintenance of the
Swiss rail network. To make this possible, they built the spray train that fights the weeds with
95°C hot water. The spraying mechanism is controlled by a control system with a variable
rate application. Unfortunately, the spraying accuracy is not satisfactory at higher speeds. As
a result, either the speed must be reduced or too much water has to be used.
This paper presents three possible combinations of a mobile test system for the spray train.
Following the study of possible options, a fourth possible combinations was drawn up in
cooperation with the person responsible at SBB. This formed the basis for the final solution
concept. As a conclusion, all open issues that are necessary for implementation were listed
and supplemented with a risk assessment.
- Die vorliegende Bachelor-Thesis dokumentiert die Erarbeitung eines Lösungskonzepts für
- Urheberrechtshinweis
- Segat Stig Francesco, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.03.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Neuentwicklung des Postprozessors von RoboDK
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Neuentwicklung des Postprozessors von RoboDK
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2021
- Beschreibung
- In der Robotik wird die Offline-Programmierung dadurch gekennzeichnet, dass eine Applikation auf einem
Computer simuliert und entwickelt werden kann, um dann nach Fertigstellung auf einen realen Roboter
übertragen werden zu können.
An der HSLU in Horw, in welcher mehrere Roboterzellen mit Stäubli-Robotern stehen, wird dies mit dem
Programm RoboDK realisiert. Ein Simulationsprogramm kann durch RoboDK in ein Roboterprogramm für
Stäubli Roboter umgewandelt werden.
Allerdings funktioniert die Schnittstelle, welche für die Umwandlung zuständig ist, nicht in allen Fällen. Ziel
ist es, durch eine Analyse mit vielen verschiedenen Use-Cases, herauszufinden, wie diese Umwandlung
genau funktioniert und welche Fehler dabei passieren. Ein geeignetes Konzept soll diese Problemstellen dann
beheben. Die Analyse zeigt, dass die Schnittstelle aus einer Umwandlung des Simulationsprogrammes in eine
Auflistung der Aktionen der Simulation und einem Postprozessor besteht, welcher diese Auflistung
herstellerspezifisch in Robotercode umschreibt. Bei der Umwandlung in die Auflistung (welche nicht
manipulierbar ist) zeigen sich Probleme, wie das Fehlen von wichtigen Funktionen und das Weglassen der
Programmlogik. Ausserdem benutzt der Postprozessor fehlerhafte Funktionen oder kann wichtige Befehle gar
nicht übersetzen.
Das erarbeitete Konzept, um diese Probleme zu beheben, besteht aus einem verbesserten Postprozessor und
einer Python-Library. Die fehlerhaften Funktionen im Postprozessor sind behoben, und alle fehlenden
Funktionen für spezifische Befehle sind implementiert. Die Python-Library wird von den Entwickler*innen
bereits in das Simulationsprogramm importiert und dort genutzt. Sie unterstützt die Programmierung mit
verschiedenen Funktionen und kommuniziert über die Umwandlung mit dem Postprozessor, um die nicht
manipulierbare Umwandlung in die Auflistung zu umgehen. Verschiedene Tests, sowohl mit neuen Use-
Cases, aber auch als Testfall mit mehreren Studenten, zeigen die Funktionalität dieses Konzeptes in der
Praxis. Einzig die Umwandlung in die Auflistung kann nicht gänzlich verbessert werden und führt in einigen
Fällen der Applikation zu Problemstellen.
In the robotics, the offline-programming is characterized by an application, that can be simulated and
developed on a computer to be uploaded to a real robot after completion. This is being realized with the
program RoboDK at the university in Horw, in which a number of robot cells with Stäubli-robots are based.
However, this interface, which is used for the conversion, does not work in all of the cases. The aim of this
project is, by an analysis with many different use-cases, to find out, how this interface exactly works and
which errors are occuring while using it. A suitable concept targets to solve those problems. The analysis
shows, that the interface consists of a conversion of the simulation program (in RoboDK) in a list of action of
the simulation, and a postprocessor, which rewrites the list manufacturer-specific in robot code. The
conversion in the list (which is not manipulable) shows problems, like the lack of important functions and the
omission of the logic of the simulation program. Furthermore, the postprocessor works with faulty functions
and can’t rewrite some important commands.
The developed concept, that aims to solve those problems, consists of an impoved version of the
postprocessor an a python-library. The incorrect functions in the postprocessor are remedied, an all missing
functions for specific commands are implemented. The python-library is being imported and used by the
developer already in the simulation program. The library supports the programing with many different
functions and communicates through the conversion with the postprocessor, to bypass the not manipulable
conversion in the list of actions. Different tests, with new use-cases, but also with a test-case with many
different students, show the functionality of this concept in practice. Only the conversion in the list of actions
cannot be improved completly and in rare cases, leads to some problems of the application.
- In der Robotik wird die Offline-Programmierung dadurch gekennzeichnet, dass eine Applikation auf einem
- Urheberrechtshinweis
- Perren Janis, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 16.03.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Belimed Life Science AG, Sulgen
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Belimed Life Science AG, Sulgen
- Autor/in
- Datierung
- 11.06.2021
- Beschreibung
- Ziel des Projektes Solar Butterfly ist die Entwicklung eines autarken Wohnwagens, welcher sich
mit selbst erzeugten Solarstrom versorgen und autonom operiert werden kann. Der Solar Butterfly
soll international Aufmerksamkeit erregen und so nachhaltige Lösungen im Bereich des
Klimaschutzes und Elektromobilität ermutigen und vorantreiben. In Zusammenarbeit mit drei
weiteren Maschinentechnikstudenten und deren Bachelor-Thesen soll die Vision des Solar Butterflys
in die Realität umgesetzt werden.
Diese Bachelor-Thesis befasst sich mit dem Definieren der Anforderungen und Auslegungskriterien
des Solar Butterflys, dem Bestimmen von Design-Allowables, der Ausarbeitung eines Lastenheftes
und der Grobauslegung der Grundstruktur. Zur Bestimmung von Schnittgrössen soll
dabei ein globales FEM-Modell zur Anwendung kommen.
Handrechnungen und FEM-Berechnungen zeigen, dass von den untersuchten Belastungen die
Lastfälle der vertikalen und rotatorischen Beschleunigung, welche während der Fahrt auftreten,
die grössten Beanspruchungen darstellen. Zugleich weisen diese Lastfälle aufgrund von nur
bedingt abschätzbaren Randbedingungen die grössten Unsicherheiten und Risiken auf. Weiter
konnte in Erfahrung gebracht werden, dass die Klebeverbindung zwischen dem Boden und Chassis
als kritisch zu beurteilen ist und dass weitere Untersuchungen und Abklärungen diesbezüglich
nötig sind. Ferner konnte Potenzial zur Gewichtsreduktion in Form einer Optimierung des Chassis
in Verbindung mit dem Boden ausfindig gemacht werden.
The goal of the project Solar Butterfly is the development of a self-sufficient caravan, which can
supply itself with self-generated solar power and be operated autonomously. The Solar Butterfly
is intended to draw international attention and thus encourage and promote sustainable solutions
in the field of climate protection and electromobility. In collaboration with three other mechanical
engineering students and their bachelor thesis, the vision of the Solar Butterfly is to be turned
into reality.
This thesis deals with the definition of the requirements and design criteria of the Solar Butterfly,
the determination of design allowables, the elaboration of a specification sheet and the rough
dimensioning of the basic structure. A global FEM model is to be used to determine cutting
forces. Manual calculations and FEM simulations show that of the loads investigated, the load cases
of vertical and rotational acceleration, which occur while the vehicle is moving, represent the
greatest stresses. At the same time, these load cases show the greatest uncertainties and risks
due to boundary conditions which can only be estimated to a limited extent. It was also found
that the adhesive bond between the floor and the chassis is critical and that further investigations
and clarifications are necessary in this respect.
Furthermore, potential for weight reduction in the form of an optimization of the chassis in
conjunction with the floor was identified.
- Ziel des Projektes Solar Butterfly ist die Entwicklung eines autarken Wohnwagens, welcher sich
- Urheberrechtshinweis
- Gut Adrian, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 15.12.2021
- Übergeordnete Sets
- 1