"Maschinentechnik"
| Begriff | Maschinentechnik |
| Metakey | Studiengang/Studienrichtung (institution:field_of_study) |
| Typ | Keyword |
| Vokabular | HSLU |
54 Inhalte
- Seite 1 von 5
Startrampe ARIS
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Startrampe ARIS
- Autor/in
- Datierung
- 06.01.2019
- Beschreibung
- Startrampe ARIS
Diese Arbeit wurde für den Verein ARIS – Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz erstellt.
Ziel der Arbeit ist es, eine Startplattform für Forschungsraketen zu entwickeln und deren Funktionalität zu
verifizieren, um das Konzept anschliessend in Zusammenarbeit mit externen Partnern herzustellen.
In einem ersten Schritt wurden die Anforderungen an eine neue Startrampe genau untersucht. Aus den
gewonnenen Erkenntnissen ist ein umfangreicher Funktions- und Anforderungskatalog entstanden, der als
Grundlage für das neue Konzept dient.
Mit einem morphologischen Kasten wurden möglichst vielfältige Lösungsansätze gesucht und verglichen.
Daraus wurde ein Konzept zur weiteren Entwicklung ausgewählt.
Die entwickelte Lösung ist eine transportierbare Startrampe für Forschungsraketen. Durch einen modularen
Turmaufbau lassen sich Führungslängen von 1 – 5.2 m umsetzen. Die Elevation lässt sich im Bereich von 0-
15° per Handkurbel einstellen und fixieren. Durch den innovativen Aufbau lässt sich der Azimutwinkel 360°
stufenlos einstellen.
Für alle kritischen Bauteile wurde ein Festigkeitsnachweis gemacht, alle Bauteile haben die geforderten
Sicherheiten erfüllt. Die Standsicherheit der Plattform beträgt bei allen Betriebsfällen mindestens 6.
Launchpad ARIS
This thesis was written for the association ARIS - Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz.
The goal of the thesis is to develop and verify a launch platform for research rockets, in order to subsequently
realise the concept in cooperation with external partners.
In a first step, the requirements for a new launch pad were examined in detail. Based on the gained
knowledge, a comprehensive catalogue of functions and requirements was drawn up, building the basis of the
newly designed condept.
A morphological box was used to search and compare as many approaches as possible. From this, one
concept was selected for further development.
The result is a transportable launch pad for research rockets. Thanks to a modular tower construction, guide
lengths of 1 - 5.2 m can be realized. The elevation can be adjusted and fixed in the range of 0-15° using a
hand crank. The innovative design allows for the azimuth angle to be infinitely adjusted 360°.
For all critical components a proof of strength has been made, all components have fulfilled the required
safety requirements. The stability of the platform is at least 6 in all operating cases.
- Startrampe ARIS
- Urheberrechtshinweis
- Balzarini Raffael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Startrampe ARIS
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Startrampe ARIS
- Autor/in
- Datierung
- 06.01.2019
- Beschreibung
- Startrampe ARIS
Diese Arbeit wurde für den Verein ARIS – Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz erstellt.
Ziel der Arbeit ist es, eine Startplattform für Forschungsraketen zu entwickeln und deren Funktionalität zu
verifizieren, um das Konzept anschliessend in Zusammenarbeit mit externen Partnern herzustellen.
In einem ersten Schritt wurden die Anforderungen an eine neue Startrampe genau untersucht. Aus den
gewonnenen Erkenntnissen ist ein umfangreicher Funktions- und Anforderungskatalog entstanden, der als
Grundlage für das neue Konzept dient.
Mit einem morphologischen Kasten wurden möglichst vielfältige Lösungsansätze gesucht und verglichen.
Daraus wurde ein Konzept zur weiteren Entwicklung ausgewählt.
Die entwickelte Lösung ist eine transportierbare Startrampe für Forschungsraketen. Durch einen modularen
Turmaufbau lassen sich Führungslängen von 1 – 5.2 m umsetzen. Die Elevation lässt sich im Bereich von 0-
15° per Handkurbel einstellen und fixieren. Durch den innovativen Aufbau lässt sich der Azimutwinkel 360°
stufenlos einstellen.
Für alle kritischen Bauteile wurde ein Festigkeitsnachweis gemacht, alle Bauteile haben die geforderten
Sicherheiten erfüllt. Die Standsicherheit der Plattform beträgt bei allen Betriebsfällen mindestens 6.
Launchpad ARIS
This thesis was written for the association ARIS - Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz.
The goal of the thesis is to develop and verify a launch platform for research rockets, in order to subsequently
realise the concept in cooperation with external partners.
In a first step, the requirements for a new launch pad were examined in detail. Based on the gained
knowledge, a comprehensive catalogue of functions and requirements was drawn up, building the basis of the
newly designed condept.
A morphological box was used to search and compare as many approaches as possible. From this, one
concept was selected for further development.
The result is a transportable launch pad for research rockets. Thanks to a modular tower construction, guide
lengths of 1 - 5.2 m can be realized. The elevation can be adjusted and fixed in the range of 0-15° using a
hand crank. The innovative design allows for the azimuth angle to be infinitely adjusted 360°.
For all critical components a proof of strength has been made, all components have fulfilled the required
safety requirements. The stability of the platform is at least 6 in all operating cases.
- Startrampe ARIS
- Urheberrechtshinweis
- Balzarini Raffael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Startrampe ARIS
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- Titel
- Startrampe ARIS
- Autor/in
- Datierung
- 06.01.2019
- Beschreibung
- Startrampe ARIS
Diese Arbeit wurde für den Verein ARIS – Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz erstellt.
Ziel der Arbeit ist es, eine Startplattform für Forschungsraketen zu entwickeln und deren Funktionalität zu
verifizieren, um das Konzept anschliessend in Zusammenarbeit mit externen Partnern herzustellen.
In einem ersten Schritt wurden die Anforderungen an eine neue Startrampe genau untersucht. Aus den
gewonnenen Erkenntnissen ist ein umfangreicher Funktions- und Anforderungskatalog entstanden, der als
Grundlage für das neue Konzept dient.
Mit einem morphologischen Kasten wurden möglichst vielfältige Lösungsansätze gesucht und verglichen.
Daraus wurde ein Konzept zur weiteren Entwicklung ausgewählt.
Die entwickelte Lösung ist eine transportierbare Startrampe für Forschungsraketen. Durch einen modularen
Turmaufbau lassen sich Führungslängen von 1 – 5.2 m umsetzen. Die Elevation lässt sich im Bereich von 0-
15° per Handkurbel einstellen und fixieren. Durch den innovativen Aufbau lässt sich der Azimutwinkel 360°
stufenlos einstellen.
Für alle kritischen Bauteile wurde ein Festigkeitsnachweis gemacht, alle Bauteile haben die geforderten
Sicherheiten erfüllt. Die Standsicherheit der Plattform beträgt bei allen Betriebsfällen mindestens 6.
Launchpad ARIS
This thesis was written for the association ARIS - Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz.
The goal of the thesis is to develop and verify a launch platform for research rockets, in order to subsequently
realise the concept in cooperation with external partners.
In a first step, the requirements for a new launch pad were examined in detail. Based on the gained
knowledge, a comprehensive catalogue of functions and requirements was drawn up, building the basis of the
newly designed condept.
A morphological box was used to search and compare as many approaches as possible. From this, one
concept was selected for further development.
The result is a transportable launch pad for research rockets. Thanks to a modular tower construction, guide
lengths of 1 - 5.2 m can be realized. The elevation can be adjusted and fixed in the range of 0-15° using a
hand crank. The innovative design allows for the azimuth angle to be infinitely adjusted 360°.
For all critical components a proof of strength has been made, all components have fulfilled the required
safety requirements. The stability of the platform is at least 6 in all operating cases.
- Startrampe ARIS
- Urheberrechtshinweis
- Balzarini Raffael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Startrampe ARIS
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Startrampe ARIS
- Autor/in
- Datierung
- 06.01.2019
- Beschreibung
- Startrampe ARIS
Diese Arbeit wurde für den Verein ARIS – Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz erstellt.
Ziel der Arbeit ist es, eine Startplattform für Forschungsraketen zu entwickeln und deren Funktionalität zu
verifizieren, um das Konzept anschliessend in Zusammenarbeit mit externen Partnern herzustellen.
In einem ersten Schritt wurden die Anforderungen an eine neue Startrampe genau untersucht. Aus den
gewonnenen Erkenntnissen ist ein umfangreicher Funktions- und Anforderungskatalog entstanden, der als
Grundlage für das neue Konzept dient.
Mit einem morphologischen Kasten wurden möglichst vielfältige Lösungsansätze gesucht und verglichen.
Daraus wurde ein Konzept zur weiteren Entwicklung ausgewählt.
Die entwickelte Lösung ist eine transportierbare Startrampe für Forschungsraketen. Durch einen modularen
Turmaufbau lassen sich Führungslängen von 1 – 5.2 m umsetzen. Die Elevation lässt sich im Bereich von 0-
15° per Handkurbel einstellen und fixieren. Durch den innovativen Aufbau lässt sich der Azimutwinkel 360°
stufenlos einstellen.
Für alle kritischen Bauteile wurde ein Festigkeitsnachweis gemacht, alle Bauteile haben die geforderten
Sicherheiten erfüllt. Die Standsicherheit der Plattform beträgt bei allen Betriebsfällen mindestens 6.
Launchpad ARIS
This thesis was written for the association ARIS - Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz.
The goal of the thesis is to develop and verify a launch platform for research rockets, in order to subsequently
realise the concept in cooperation with external partners.
In a first step, the requirements for a new launch pad were examined in detail. Based on the gained
knowledge, a comprehensive catalogue of functions and requirements was drawn up, building the basis of the
newly designed condept.
A morphological box was used to search and compare as many approaches as possible. From this, one
concept was selected for further development.
The result is a transportable launch pad for research rockets. Thanks to a modular tower construction, guide
lengths of 1 - 5.2 m can be realized. The elevation can be adjusted and fixed in the range of 0-15° using a
hand crank. The innovative design allows for the azimuth angle to be infinitely adjusted 360°.
For all critical components a proof of strength has been made, all components have fulfilled the required
safety requirements. The stability of the platform is at least 6 in all operating cases.
- Startrampe ARIS
- Urheberrechtshinweis
- Balzarini Raffael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2020
- Übergeordnete Sets
- 1
Sorptions-Wärmespeicher - Statische Betriebsevaluation
Name that can easily go onto 2 lines
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- Titel
- Sorptions-Wärmespeicher - Statische Betriebsevaluation
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Die Möglichkeit zur Speicherung von thermischer Energie im Gebäudesektor gilt als Schlüsselfaktor für eine verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energiequellen. Die Technologie der Sorptionswärmespeicherung ist dabei vielversprechend. Der große Vorteil und damit die Hauptanwendung von Sorptionsspeichern liegt in der verlustlosen Langzeitspeicherung und grossen
volumetrischen Energiespeicherdichte. Gespeichert wir nicht Wärme im engeren Sinne, sondern das
Potenzial Wärme, an einem gewünschten Zeitpunkt, von einem tiefen auf ein höheres Niveau zu heben.
An der Hochschule Luzern wird ein solcher Sorptionswärmespeicher erforscht. Die Leistung der Anlage liegt im einstelligen kW Bereich und ist somit theoretisch ausreichend, um ein Einfamilienhaus mit Wärme zu versorgen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine theoretische Einführung in das Thema der Sorptionswärmespeicherung erarbeitet. Ausserdem wurde die Anlage an der HSLU erstmalig in Betrieb genommen und Messungen bei verschiedenen statischen Betriebspunkten durchgeführt. Die Auswertung
der Messdaten liefert erste Erkenntnisse über die Charakteristik der Anlage. Ausserdem wurden
verschiedenen Optimierungsmöglichkeiten zur Verbesserung der Performance erkannt.
The possibility of storing thermal energy in the building sector is considered a key factor for increased use of renewable energy sources. The technology of sorption heat storage is promising in this respect. The major advantage and thus the main application of sorption storage is the lossless long-term storage
and large volumetric energy storage density. It is not heat in the narrow sense that is stored, but the
potential to raise heat from a low to a higher level at a desired point in time.
Such a sorption heat storage system is being researched at the Lucerne University of Applied Sciences and Arts. The capacity of the system is in the single-digit kW range and is thus theoretically sufficient to supply a single-family house with heat. Within the scope of this work, a theoretical introduction to the topic of sorption heat storage was developed. In addition, the system was put into operation for the
first tmeasurement data provides first insights into the characteristics of the system. In addition, various optimization possibilities for improving the performance were identified.ime and measurements were carried out at various static operating points. The evaluation of the
- Die Möglichkeit zur Speicherung von thermischer Energie im Gebäudesektor gilt als Schlüsselfaktor für eine verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energiequellen. Die Technologie der Sorptionswärmespeicherung ist dabei vielversprechend. Der große Vorteil und damit die Hauptanwendung von Sorptionsspeichern liegt in der verlustlosen Langzeitspeicherung und grossen
- Urheberrechtshinweis
- Krummenacher Moritz, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 06.12.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Simulationsmodell für einen Feldroboter
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- Titel
- Simulationsmodell für einen Feldroboter
- Autor/in
- Datierung
- 04.01.2021
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen der Bachelor-Thesis im Studiengang Maschinentechnik an der
Hochschule Luzern, Technik und Architektur, erarbeitet. Sie befasst sich mit der Entwicklung eines
Simulationsmodells für einen Feldroboter. Im Fokus der Modellierung stand ein fahr- und lenk-bares Modell
auf unebenem Terrain, an welchem anschliessend nichtlineare Leistungsgrenzen des Roboters, wie die der
Traktion untersucht werden sollte. Als Basis für die Modellentwicklung diente der Aufsitzmäher «AS 940
Sherpa 4WD» der Firma AS Motor. Die Diplomarbeit ist ein Teilprojekt des Projektes «ARAWEX - A
Rather Advanced Weed Exterminator», einer Initiative der Hochschule Luzern, welche eine pestizidfreie und
nachhaltige Entfernung von Unkraut auf landwirtschaftlichem Boden durch einen autonomen Roboter
ermöglichen soll.
Das Simulationsmodell wurde mit der Software Python 3.8.3 erstellt. Dazu wurde in einem ersten Schritt
nach vorhandenen Simulationen recherchiert, um bei Bedarf bestimmte Aspekte einfliessen lassen zu können.
Anschliessend wurde ein Basismodell erstellt, welches sich anhand einer Leistung und einem Lenkwinkel
bewegen und steuern lässt. Somit können Daten zur Beschleunigung, der Ge-schwindigkeit und der Position
generiert werden. Neben dem Basismodell wurde ein erster Ansatz eines Traktionsmodells entwickelt. Es
beruht auf dem Prinzip des Kamm’schen Kreises und zeigt Grenzwerte durch den Einfluss der äusseren
Kräfte auf. Das Simulationsprogramm wurde schliesslich anhand verschiedener Szenarien validiert.
Das Ergebnis der Arbeit ist somit ein Simulationsmodell, mit welchem sich erste Daten generieren lassen,
jedoch im Bereich der Programmierung noch Verbesserungspotential aufweist. Es bildet ein erstes Modell,
welches in weiteren Schritten immer weiter verfeinert und verbessert werden kann.
This dissertation was developed as part of the Bachelor's thesis in the Mechanical Engineering course at the
Lucerne University of Applied Sciences and Arts, Engineering and Architecture. It deals with the
development of a simulation model for a field robot. The model's focus was a driveable and steer-able model
on uneven terrain, where non-linear performance limits of the robot such as traction were to be investigated.
The ride-on mower "AS 940 Sherpa 4WD" from AS Motor served as the basis for the model development.
The diploma thesis is a subproject of the project "ARAWEX - A Rather Ad-vanced Weed Exterminator", an
initiative of the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, which aims to enable a pesticide-free and
sustainable removal of weeds from agricultural soil by an autonomous robot.
The simulation model was created by using Python 3.8.3 software. In a first step, existing simulations to
include certain aspects if required were researched. Subsequently, a basic model was created, which can be
moved and controlled based on power and a steering angle. Thus, data on acceleration, speed and position
can be generated. In addition to the basic model, the first approach of a traction model was developed. The
traction model is based on Kamm's circle and shows limit values due to external forces' influence. Finally, the
simulation program was validated by using different scenarios.
The result of this thesis is a simulation model that can generate initial data. However, the programming part
of this thesis is not in final state. It is only a first model, which can be refined and improved in further steps.
- Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen der Bachelor-Thesis im Studiengang Maschinentechnik an der
- Urheberrechtshinweis
- Omlin Manuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 26.05.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Reverse Engineering der Speicherfähigkeit des Schweizer Gebäudeparks
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Reverse Engineering der Speicherfähigkeit des Schweizer Gebäudeparks
- Autor/in
- Datierung
- 07.01.2019
- Beschreibung
- Ein Verfahren wird entwickelt, auf Grundlagen von Wetterdaten und Leistungszeitreihen von Wär-mepumpen, um mittels Simulationsmodellen auf die thermischen Gebäudeeigenschaften zurückzu-schliessen. Dazu wird aus dem elektrischen Verbrauch und temperaturabhängigen COP-Werten die erzeugte Wärmeleistung abgeschätzt. Durch Aufsummieren der Wärmeleistung über ein Jahr wird eine Heizleistungszeitreihe erzeugt. Anschliessend wird ein Simulationsmodell, aus einem Europäi-schen Forschungsprojekt, mit einem Optimierer solange angepasst bis die simulierte Heizleistungs-kurve mit der Geschätzten übereinstimmt. Die Simulation ist von 3 thermischen Gebäudeeigenschaf-ten abhängig. Es werden 17 Liegenschaften in der Schweiz mit Verbrauchszeitreihen vom Jahr 2017 des Industriepartner tiko Energy Solutions untersucht. Die Liegenschaften sind mit Wärmepumpen ohne integrierte Brauchwarmwasseraufbereitung ausgestattet. Die erzielten Resultate sind vielver-sprechend, im Mittel beträgt die Abweichung des simulierten Gesamtwärmebedarfs weniger als 4.6 % zum geschätzten Wert und die Fläche zwischen den Heizleistungskurven ist kleiner als 0.4 ‰ des Integrals unter der Kurve.
In this thesis, a method is developed and validated to estimate the thermal building characteristics based on weather data, power time series of the heat pump consumption with the help of simulation models. In a first step, the heat demand is estimated based on the time series of the heat pump power consumption and estimated values for the coefficient of performance (COP). In a second step, the parameters of a simulation model, developed within a H2020 project, are refined until a good agree-ment between simulated and estimated cumulative heat demand curve is reached. The model de-pends on 3 parameters, which describe the thermal building characteristics. The industrial partner tiko Energy Solutions provided us with the power consumption time series of 17 real buildings of the year 2017. In all these buildings, the heat pump was only employed for space heating. The results are very promising: on average, the simulated annual heat demand deviated less than 4.6 % from the estimated value and the area between the cumulated heat demand deviates less than 0.4 ‰ from the integral under the total curve.
- Ein Verfahren wird entwickelt, auf Grundlagen von Wetterdaten und Leistungszeitreihen von Wär-mepumpen, um mittels Simulationsmodellen auf die thermischen Gebäudeeigenschaften zurückzu-schliessen. Dazu wird aus dem elektrischen Verbrauch und temperaturabhängigen COP-Werten die erzeugte Wärmeleistung abgeschätzt. Durch Aufsummieren der Wärmeleistung über ein Jahr wird eine Heizleistungszeitreihe erzeugt. Anschliessend wird ein Simulationsmodell, aus einem Europäi-schen Forschungsprojekt, mit einem Optimierer solange angepasst bis die simulierte Heizleistungs-kurve mit der Geschätzten übereinstimmt. Die Simulation ist von 3 thermischen Gebäudeeigenschaf-ten abhängig. Es werden 17 Liegenschaften in der Schweiz mit Verbrauchszeitreihen vom Jahr 2017 des Industriepartner tiko Energy Solutions untersucht. Die Liegenschaften sind mit Wärmepumpen ohne integrierte Brauchwarmwasseraufbereitung ausgestattet. Die erzielten Resultate sind vielver-sprechend, im Mittel beträgt die Abweichung des simulierten Gesamtwärmebedarfs weniger als 4.6 % zum geschätzten Wert und die Fläche zwischen den Heizleistungskurven ist kleiner als 0.4 ‰ des Integrals unter der Kurve.
- Urheberrechtshinweis
- Thi Yao-Pin, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 11.09.2019
- Übergeordnete Sets
- 1
Redesign eines kostengünstigen und mobilen Mini-Mikroskops
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- 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
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- 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
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- 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
Numerische und experimentelle Untersuchung des Druckabfalls um Zylinder im Festbett
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- Titel
- Numerische und experimentelle Untersuchung des Druckabfalls um Zylinder im Festbett
- Autor/in
- Datierung
- 09.01.2021
- Beschreibung
- Die zunehmende Produktion von variablen erneuerbaren Energien erfordert die Integration von kompakten
thermischen Speichersystemen. Eine beliebte Option mit geringem Platzbedarf und hoher Kapazität sind
Latentwärmespeicher. Ihre hohe volumenspezifische Wärmekapazität wird durch die Verwendung von
Phasenwechselmaterialien (PCMs) als Speichermaterial erreicht. Es gibt verschiedene Bauformen für
Latentwärmespeicher, wie z. B. Direktkontakt [1], Wärmetauscher [2] oder makroverkapseltes PCM [3]. Für
letzteres ist eine geeignete Kapselgeometrie entscheidend für die Eigenschaften des Speichersystems.
In dieser Arbeit wird der Einfluss der Kapselgeometrie auf den Druckabfall durch analytische, numerische
und experimentelle Verfahren untersucht. Ziel ist es, ein numerisches Verfahren zu finden, mit welchem der
Druckverlust über verschiedene Festbettkonfigurationen bestimmt werden kann. Dazu wurden zwei
Festbettkonfigurationen, bestehend aus Zylindern mit jeweils unterschiedlichen Höhen-zu-Durchmesser-
Verhältnissen, h/d = 1 und h/d = 2.5 erstellt. Für numerische Simulationen wurden die Festbetten durch CTScans
mit dem CT-System d2 von Diondo digitalisiert. Zusätzlich wurden Festbetten mit identischen
Parametern in der 3D-Grafiksuite Blender erstellt.
Zuerst wurde der Druckgradient mit der Ergun-Gleichung berechnet. Für die Strömungssimulation wurden
die drei Programme VGSTUDIO, GeoDict und coupledNumerics verwendet. VGSTUDIO und GeoDict
benötigen als Geometrie-Input nur eine STL-Datei. Für die Simulation in coupledNumerics muss zuerst ein
Netz erstellt werden. Für die Netzgenerierung wurde, der in OpenFOAM enthaltene Netzgenerator,
snappyHexMesh verwendet.
Für die Validierung der Resultate von der Ergun-Gleichung und den Strömungssimulationen wurden
Experimente durchgeführt. Der dafür erstellte Experimentaufbau ist so konzipiert, dass Festbetten mit
verschiedenen Höhen aufgenommen und auf dem CT-System vermessen werden können. Der Vergleich zeigt eine Diskrepanz zwischen den Resultaten der Ergun-Gleichung und des Experiments.
Die Resultate von VGSTUDIO und GeoDict zeigen, dass ein anderer Solver benutzt werden muss, um
repräsentative Ergebnisse zu bekommen. CoupledNumerics liefert von allen numerischen Methoden die
plausibelsten Resultate. Allerdings sollte die Netzgenerierung optimiert werden.
Diese Arbeit zeigt, dass eine Simulation der Strömung durch ein Festbett aufgrund der komplexen Geometrie
grosse Schwierigkeiten mit sich bringt. Für zukünftige Arbeiten sollte die Verwendung von coupledNumerics
weiterverfolgt werden.
The increasing production of variable renewable energies necessitates the integration of compact thermal
storage systems. A popular option with a small footprint and high capacity are latent heat storage systems.
Their high volume-specific heat capacity comes from the utilization of phase change materials (PCMs) as the
storage material. There are several designs for latent heat storage systems, such as direct contact [1], heat
exchanger [2] or (macro-) encapsulated PCM [3], etc. When operating the latter, a suitable capsule geometry
is critical for the performance of the storage system.
In this study, the influence of the capsule geometry on the pressure drop is investigated by analytical,
numerical and experimental methods. The aim is to find a numerical method with which the pressure drop
can be determined over different packed-bed configurations. For this purpose, two packed-bed configurations
consisting of cylinders with different height-to-diameter ratios, h/d = 1 and h/d = 2.5, were created. For
numerical simulations, the fixed beds were digitised by CT scans with the CT system d2 from Diondo.
Additionally, fixed beds with identical parameters were created in the 3D graphic suite Blender.
First, the pressure gradient was calculated using the Ergun equation. For the flow simulation, the three
programmes VGSTUDIO, GeoDict and coupledNumerics were used. VGSTUDIO and GeoDict only require
an STL file as geometry input. For the simulation in coupledNumerics, a mesh must first be created. For the
mesh generation, the mesh generator snappyHexMesh, which is included in OpenFOAM, was used.
Experiments were carried out to validate the results of the Ergun equation and the flow simulations. The
experimental setup created for this purpose is designed in such a way that packed beds with different heights
can be used for experiments and measured on the CT system.
The comparison shows a discrepancy between the results of the Ergun equation and the experiment. The
results of VGSTUDIO and GeoDict show that a different solver must be used to get representative results.
CoupledNumerics provides the most plausible results of all numerical methods. However, the mesh
generation should be optimised.
This work shows that a simulation of the flow through a packed bed presents great difficulties due to the
complex geometry. For future work, the use of coupledNumerics should be pursued.
- Die zunehmende Produktion von variablen erneuerbaren Energien erfordert die Integration von kompakten
- Urheberrechtshinweis
- Fenk Benjamin, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 19.05.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Neuentwicklung des Postprozessors von RoboDK
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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