Abschlussarbeiten 2015: Bachelor of Science FHO in Systemtechnik

BA15

INGENIEURSTUDIUM

SYSTEMTECHNIK

BACHELORARBEITEN 2015

Interstaatliche Hochschulefür Technik Buchs

NTB

FHO Fachhochschule Ostschweiz

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Willkommen

Liebe Leserin,lieber Leser

„TECHSCHAU“ haben wir die diesjährigen Ausstellungen der Bachelorarbeiten betitelt. Denn hier können Sie Technik anschauen, Technik ganz nah erleben – aber auch diskutieren über die Technik von heute und morgen. Und wer ist als Gesprächspartner dafür besser geeignet als unsere Ingenieurinnen und Ingenieure, welche ihre Ausbildung frisch abgeschlossen haben? Sie sind moti-viert, praxisnah ausgebildet und ihr Knowhow ist auf der Höhe der Zeit.

Dieses Verzeichnis gibt Ihnen den Überblick über die vielseitigen Abschlussarbeiten. Meist handelt es sich dabei um Produkte und Prozesse, welche die Diplomandinnen und Diplomanden basierend auf kon-kreten Aufgabenstellungen unserer Industrie- und KMU-Partner entwickelt oder optimiert haben.

Die Hochschule NTB sowie unsere Absolventinnen und Absolventen freuen sich auf Sie.

RektorLothar RitterDipl.Math.ETH

Studieren an der NTB: praxisnah und persönlich.

Termine TECHSCHAU

Freitag, 11. September 2015 16.00 – 20.00 Uhr NTB Studienzentrum St. Gallen

Freitag, 18. September 2015 15.00 – 18.00 Uhr NTB Campus Buchs

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InhaltAlphabetisches Verzeichnis der Bacheloranden mit Seitenzahl der Arbeit 6

Internet of Things: Demo-Applikation 8

Verwaltungssoftware für Wasserversorgungs-Komponenten 9

Webbasiertes Zeiterfassungssystem für die Mitarbeiter der itsbusiness AG 10

Umbau Rohstofftransport von Druckluft auf Stickstoff mit Erneuerung der Steuerung 11

Flexibles Modul zur Messung von Einstichen und Längen an Wellen 12

Messplatz für die Asphärenzentrierung 13

Analyse und Optimierung des Dichtheits-Prüfprozesses an Steckverbindern 14

OLED-Optimierung 16

Mikrotechnische Dünnschichtheizer für integrierte thermooptische Schalter 17

Prozessentwicklung zur Strukturierung metallischer Schichten mittels Trockenätzen 18

Live-Feedbacksystem zur Anlaufgeschwindigkeit im Ski Freestyle Aerials 19

CAD2ERP 20

Maskenloses Belichtungsverfahren für die Fotolithographie 21

Optimierung von Pulverinjektoren mittels Strömungssimulation 22

Tactical & Technical Soccer Trainer für den Spitzensport 23

Leistenreiniger mit Eigenantrieb für Laserschneidanlagen 24

Entwicklung eines Moduls zur Reststoffentsorgung an Blechbearbeitungsmaschinen 25

Montagekonzept für die Formlitzenwicklung 27

SUNCAR-Elektrobagger: Stossfeste Batterie mit Thermomanagement 28

Software für die Planung von optimalen Routen beim Red-Bull-Air-Race 29

SUNCAR-Elektrobagger: Integration eines elektrohydraulischen Antriebssystems 31

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Strömungssimulationen zur Untersuchung von Auftriebshilfen beim Leichtflugzeug FK-12 Comet 32

ComBone Communication Processor 33

Hochgeschwindigkeitsabscherung in der Pressmaschine 34

Vibrationsverhalten von Kunststoff Steckverbindern mit Elastomer Dichtungen 35

Webcam im Kühlschrank 36

Optimierung einer Rohrkupplung durch Simulation und Test 37

Steuerungs-Software eines schnellen Hochpräzisionsroboters basierend auf EEROS 38

Energierückgewinnung in der Kunststoffindustrie 39

Drahtloses Ethical Hacking von Kreditkarten 40

Signalverarbeitung und Data Mining in der Impedanz-Zytometrie 41

Cloud Management of Power Generators 42

3D-Printing – no limits? 43

Etüdentrainer 44

Kühlsimulation für additiv gefertigte Spritzgusswerkzeuge 45

Spacefiller: Ein Würfel wächst und schrumpft und interagiert mit seiner Umgebung 46

Power Factor Corrector mit digitaler Regelung 47

Elektronik zu Luftsauerstoffmessgerät 48

Automatisierung einer Dosiereinrichtung, kontinuierliche Messung der Bremskraft 49

Potentialtrennender DC-DC Wandler für mobilen Charger für Elektrofahrzeuge 50

Umformsimulation im Bereich Einformung 51

Neuentwicklung eines medizinischen Linearantriebs 52

Smart Textile Assembling - Elektronik auf Textil 53

Magnetgreifer 54

Einführung von IT Servicemanagement Prozessen nach ITIL 55

Preisspender 63

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Ackermann Kay 54

Alpiger Tobias 19

Amato Amedeo 29

Asanoski Admir 21

Balestra Stefano 36

Bänziger Patric 34

Bernet Hrvoje 20

Biedermann Marc 49

Bischof Thomas 47

Blapp Katarina 13

Breitenstein Eric 38

Brülisauer Christoph 31

Büchler Alwin 44

Bürcher Jonas 27

Büsser Benjamin 43

Cahenzli Jonas 37

Callegari Danilo 10

Carigiet Raphael 19

Castelberg Simon 41

Catrina Lucas 9

Dietsche Michael 51

Elsner Stefan 18

Federer Marco 52

Federer Tim 32

Fluor Martin 8

Fuchs Markus 39

Gasser Philipp 15

Gehrig Marcel 33

Gfeller Fabio 46

Girardi Bernhard 47

Gort Benjamin 47

Graber Fabian 45

Hartwich Volker 49

Hauer Lukas 40

Heule Simon 40

Herrmann Moritz 53

Hilpertshauser Michel 31

Hobi Pascal 12

Hofer Andreas 37

Hutter Fabian 22

Ilg Manuel 28

Janssens Rens 36

Jenny Dominic 31

Kleger Yvonne 12

Koller Remo 10

La Rocca Gianluca 24

Lang Sebastian 41

Lechner Michael 9

Lerdergerber Daniel 17

Ledergerber Roman 44

Lendi Dario 25

Löschhorn Claudio 42

Mayer Domenic 9

Alphabetisches Verzeichnis der Bacheloranden mit Seitenzahl der Arbeit

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Özdemir Seyyid 28

Pally Timo 25

Perez Nahuel 29

Plangger Klaus 35

Rastija Thomas 38

Scheiwiler Benjamin 55

Scherrer Simon 17

Scherrer Ueli 27

Scheuss Roman 50

Schnider Manuel 43

Schönauer Dominique 39

Schuler Jasmine 16

Simbürger Simon 28

Spescha Gian Andrea 11

Spiegel Michael 10

Spirig Melanie 18

Stähli Simon 42

Thoma Michael 52

Tomasic Valentino 13

Topic Milomir 24

Tscharner Noe 48

Wälte Ireno 50

Wegmann Philipp 31

Yesil Egemen 33

Ziegler Christoph 23

Zoller Ramon 32

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Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien (Chur)

Internet of Things: Demo-Applikation

Das „Internet of Things (IoT)“, das Internet der Dinge, ist in letzter Zeit in der Informations- und Kommunikationsbranche in aller Munde. Zwar fehlt eine einheitliche Definition des Begriffs, aber man geht in der Fachwelt von einer vergleichbar grossen Wachstumsrate wie im Bereich „Big Data“ aus. Um zu demonstrieren, welche Technologien und Konzepte die Ent-wicklung des Internet of Things heute vorantreiben, wurde ein Exponat realisiert. Dieses Exponat ist auf den ersten Blick unscheinbar: Es handelt sich um das Spiel Reversi, welches mit mobilen Geräten über eine Web-site gespielt werden kann und in Echtzeit auf einem IoT-Gerät mit einer LED-Matrix visualisiert wird.

Die Applikation des IoT-Geräts wurde mit einem Microcontroller vom Typ Tessel 1 umgesetzt. Zur Interaktion mit dem Microcontroller wurde eine Webapplikation nach dem MEAN-Konzept (MongoDB, Express.js, Angular.js, Node.js) aufgebaut. Sowohl der Code für die Clients als auch derjenige für den Webserver wurden in JavaScript geschrieben.

Studierende(r): Martin Fluor

Dozenten: Prof. Bruno Wenk, Lukas Toggenburger

Industriepartner Vertraulich

Martin Fluor

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Verwaltungssoftware für Wasserversorgungs-Komponenten

Zu den Aufgaben der Wasserversorgung der Gemeinde Davos gehören unter anderem der Unterhalt des 116 km langen Rohrnetzsystems, inklu-sive aller dazugehörenden Komponenten und Anlagen, sowie die Qua-litätssicherung des Trinkwassers. Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es, eine Software zur Unterstützung der Mitarbeiter der Wasserversorgung in Form einer Webapplikation zu entwickeln, die vor allem die Bereiche Un-terhalt Quellgebiete und Qualitätssicherung abdeckt. In einem iterativen Entwicklungsprozess mit Fast Prototyping wurden die Anforderungen in vierwöchigen Etappen und sechs Prototypen umgesetzt.

Durch Feedback von den Industriepartnern und regelmässigen Status-meetings mit den Referenten wurde sichergestellt, dass das Ziel nicht verfehlt wurde. Das Ergebnis dieser Bachelorarbeit ist eine voll funktions-fähige Webapplikation, basierend auf dem JavaScript-Webapplikationsfra-mework Meteor.

Studierende(r): Lucas Catrina, Michael Lechner, Domenic Mayer

Dozenten: Prof. Martin Studer, Norman Süsstrunk

Industriepartner Vertraulich

Lucas Catrina

Michael Lechner

Martin Fluor

Domenic Mayer

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Webbasiertes Zeiterfassungssystem für die Mitarbeiter der itsbusiness AG

ITimeS ist ein webbasiertes Zeiterfassungssystem, welches im Auftrag der itsbusiness AG im Rahmen der Bachelorarbeit 2014/15 im Studiengang Systemtechnik erstellt wurde. Ziel der Bachelorarbeit war es, eine Appli-kation zu schaffen, welche einerseits zur Arbeitszeiterfassung und deren Auswertung genutzt werden kann und sich andererseits durch eine hohe Bedienungsschnelligkeit und Benutzerfreundlichkeit auszeichnet.

Die Webapplikation ITimeS ist an die spezifische Projektstruktur der its-business AG angepasst und berücksichtigt deren Arbeitsabläufe und in-dividuellen Anforderungen. Die Software bietet nebst den Möglichkeiten Arbeitszeiten zu buchen und diese für Prozessoptimierungen auszuwer-ten viele weitere Funktionalitäten, die sowohl den Mitarbeitern wie den Administratoren und Projektmanagern die tägliche Arbeit erleichtern. ITi-meS wird von der itsbusiness AG produktiv verwendet und kann dank der offenen Programmierplattform (PHP-Framework Yii) vom Auftraggeber selbstständig weiterentwickelt werden.

Studierende(r): Danilo Callegari, Remo Koller, Michael Spiegel

Dozenten: Prof. Martin Studer, Prof. Ulrich Hauser

Industriepartner Itsbusiness AG, Guido Hodel, itsbusiness.ch, Bern

Danilo Callegari

Michael Spiegel

Remo Koller

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Arbeit innerhalb der Zusatzqualifikation Produkt- und Projektingenieur

Umbau Rohstofftransport von Druckluft auf Stickstoff mit Erneuerung der Steuerung

Die EMS-CHEMIE AG ist ein weltweit führender Hersteller von Hochleis-tungspolymeren und Spezialchemikalien. Auf dem Werkplatz Domat/Ems ist eine Steuerung für einen Rohstofftransport stark veraltet. Mit der Er-neuerung der ganzen Rohstoffanlage von Druckluft auf Stickstoff möchten die Betreiber der Anlage auch die Steuerung ersetzen. Das Ziel der Ba-chelorarbeit war es, das Teilprojekt Erneuerung der Steuerung nach den Projektmanagement-Richtlinien der EMS-CHEMIE AG zu planen.

Die Umsetzung des Teilprojektes war nicht Bestandteil der Bachelorar-beit. In der Fachmodulphase wurden das Fachwissen und die Grundlagen für die Erneuerung der Steuerung erarbeitet. Unter anderem wurde eine Soll-Ist-Aufnahme wie auch eine erste Kosten-Nutzen-Analyse durchge-führt. Im Verlauf der Bachelorarbeit wurde eine neue Steuerung evaluiert

sowie der detaillierte Funktionsab-lauf der Steuerung ausgearbeitet. Damit das Projekt später umge-setzt werden kann, wurden ein Kreditbegehren sowie eine Umset-zungsplanung erstellt. Am Ende der Bachelorarbeit hatte der Auftragge-ber alle nötigen Unterlagen für das Ausführungsprojekt.

Studierende(r): Gian Andrea Spescha

Dozenten: Prof. Dr. Eugen Voit, Prof. dipl Ing. Toni Venzin

Industriepartner EMS-CHEMIE AG, Domat/Ems

Gian Andrea Spescha

Danilo Callegari

Michael Spiegel

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Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik

Flexibles Modul zur Messung von Einstichen und Längen an Wellen

Schnell, einfach und präzise! Dieser Prototyp ist ein Modul zum Messen von Einstichen an rotationssymmetrischen Bauteilen, wie zum Beispiel die Kurbelwelle eines Motors. Gemessen werden die Tiefe und die Breite des Einstichs in einem Zeitraum von 10 Sekunden. Die Bewegungen wer-den mit Hilfe von Druckluft und Federn erzeugt. Die maximale Breite des Messmoduls wurde im Lastenheft auf 30 mm festgesetzt. Für das Messen wurden zwei optische Sensoren mit je einer Auflösung von 0.001 mm ver-wendet. Das heisst, dass Merkmale mit Toleranzen bis zu 0.02 mm gemes-sen werden können. Zur Veranschaulichung: Das menschliche Haar hat einen Durchmesser von ca. 0.1 mm.

Während der Arbeit wurde die Aufgabenstellung analysiert und verschie-dene Lösungskonzepte dazu erarbeitet. Das favorisierte Konzept wurde anschliessend weiter verfolgt, bis zum fertigen Prototypen. Daraufhin wurde das Messmodul an einem Testaufbau auf seine Messfähigkeit ge-prüft. Der gesamte Messablauf wurde mit der Software von Messtechnik AG programmiert. Dass die Qualität des Messmoduls den Vorgaben ent-spricht konnte mit hohen cg-Werten während mehreren Messreihen mit 25 Messungen bestätigt werden.

Studierende(r): Pascal Hobi, Yvonne Kleger

Dozenten: Prof. Dr. Michael Marxer, Prof. Roland Egli

Industriepartner Messtechnik AG, Triesen

Pascal Hobi

Yvonne Kleger

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Messplatz für die Asphärenzentrierung

Für die in optischen Systemen zunehmend eingesetzten Asphären wur-de ein Messplatz zur Bestimmung der Dezentrierung und Verkippung in Bezug zur Fassung erstellt. Dabei sollten der Messaufbau sowie die Soft-ware und die Algorithmen dazu ausgearbeitet werden. Als Messgeräte werden ein Autokollimator und ein Abstandssensor verwendet. Mit einem Drehtisch wird der Prüfling rotiert, sodass mit dem Autokollimator die De-zentrierung bestimmt werden kann. Der Abstandssensor liefert das über-lagerte Signal von Dezentrierung und Verkippung. Auf der Basis dieses Signals wird die Verkippung der Asphäre charakterisiert.

Die Reproduzierbarkeit der Messung der Dezentrierung liegt im Bereich von vier Mikrometern. Für die Verkippung konnte aufgrund technischer Schwierigkeiten die Reproduzierbarkeit noch nicht vollständig ermittelt werden. Die bei der Erstellung des Messplatzes gewonnenen Erkennt-nisse dienen zur späteren Integration in Fertigungsmaschinen zur Prozes-soptimierung hochqualitativer Objektive mit Asphären.

Studierende(r): Katharina Blapp, Valentino Tomasic

Dozenten: Prof. Dr. Andreas Ettemeyer, Prof. Dr. Carlo Bach

Industriepartner SwissOptic AG, Heerbrugg

Katharina Blapp

Valentino Tomasic

Pascal Hobi

Yvonne Kleger

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Analyse und Optimierung des Dichtheits-Prüfungsprozesses an Steckverbindern

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Analyse und Optimierung des Dichtheits-Prüfprozesses an Steckverbindern

Die Firma Hirschmann Automotive GmbH entwickelt und produziert inno-vative Steckverbinder. Um den Anforderungen der Automobilindustrie zu entsprechen, werden diese Produkte unter anderem auf Dichtheit geprüft. Ausgangspunkt der Arbeit war, dass die Messwerte des Dichtheitsmess-systems nicht ausreichend reproduzierbar waren. Ziel dieser Arbeit ist es, das Messsystem zu analysieren, aus den Erkenntnissen Verbesserungen am System durchzuführen und dadurch ein ausreichend reproduzierbares Messergebnis zu erhalten.

Um die Einflussfaktoren ermitteln zu können, welche die Streuung der Messwerte beeinflussen, wurde eine statistische Versuchsplanung DoE durchgeführt. Basierend auf den Erkenntnissen der Versuchsplanung wur-den die Stellgrössen des Messablaufes optimiert. Anschliessend wurde eine Prüfprozesseignung nach VDA Band 5 sowie eine Messsystemanaly-se (MSA) durchgeführt. Es konnte eine Aussage über die Messprozessfä-higkeit des Messsystems getroffen werden. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein standardisierter und dokumentierter Messablauf mit reproduzierbaren Messwerten, der nun bei Hirschmann im täglichen Betrieb angewendet wird.

Studierende(r): Philipp Gasser

Dozenten: Prof. Dr. Michael Marxer, Prof. Dr. Klaus Frick

Industriepartner Hirschmann Automotive, Rankweil, Österreich

Philipp Gasser

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Institut für Mikro- und Nanotechnologie

OLED-Optimierung

Organische Leuchtdioden (OLEDs) kommen zum Einsatz, wenn es um flächige Leuchtquellen bei hohen Effizienzen und niedrigem Stromver-brauch geht. Die wichtigsten Kenngrössen einer OLED sind Stromdichte und Leuchtdichte in Abhängigkeit der angelegten Spannung. Unstetigkei-ten in diesen Kennlinien werden als Stromanomalien bezeichnet, sie sind nicht reproduzierbar und beeinflussen sowohl die Ausbeute als auch die Betriebseigenschaften. Durch die Optimierung der Herstellung sollen sol-che Stromanomalien reduziert werden. Die einzelnen Fertigungsschritte bis zur Charakterisierung umfassen die Reinigung, Aktivierung, Beschich-tung von Organik und Kathode. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben An-sätze zur Verhinderung von Stromanomalien sowie zur Optimierung der Kennlinien mittels Materialwahl, Schichtdickenvariation und Prozessopti-mierung.

Studierende(r): Jasmine Schuler

Dozenten: Prof. Dr. André Bernard, Dr. Stefan Lüthi

Industriepartner Combivap AG, Thalwil

Jasmine Schuler

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Jasmine Schuler


Mikrotechnische Dünnschichtheizer für integrierte thermooptische Schalter

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein Demonstrator entwickelt, der die Funktionsweise eines integriert-optischen Schalters auf Basis des thermo-optischen Effekts verdeutlicht. Der thermo-optische Effekt ist eine Eigenschaft aller transparenten Materialen, demzufolge der Brechungs-index nicht nur von der Wellenlänge, sondern auch von der Temperatur abhängig ist. Die Grundlage für den Demonstrator bildet ein integriert op-tisches Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) der Firma vario-optics ag.

Um ein MZI als integriert-optischen Schalter einzusetzen ist eine exter-ne Steuergrösse zur Beeinflussung des lokalen Brechungsindexes nötig. Hier wird der thermo-optische Effekt ausgenutzt. Um einen gezielten, lo-kalen Wärmeeintrag zu generieren wurden mikrotechnische Dünnschicht-heizer entwickelt. Eine Temperaturregelung dieser Heizer sorgt dafür, dass die gewünschte Brechzahländerung innerhalb der Lichtwellenleiter des Mach-Zehnder-Interferometers erfolgt. Eine selbst entwickelte Soft-ware dient zur Steuerung der Heizer. Sie erlaubt dem Anwender das Tei-lungsverhältnis des Lichtes an den beiden Ausgängen des Mach-Zehn-der-Schalters einzustellen.

Studierende(r): Daniel Ledergerber, Simon Scherrer

Dozenten: Prof. Dr. Markus Michler, Prof. Adrian Weitnauer

Industriepartner vario-optics ag. Heiden

Daniel Ledergerber

Simon Scherrer

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Prozessentwicklung zur Strukturierung metallischer Schichten mittels Trockenätzen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Trockenätzprozes-ses zur Strukturierung metallischer Schichten. Es werden die vier Metalle Titan, Wolfram-Titan, Platin und Molybdän untersucht. Das Trockenätzen erfolgt auf der Anlage Plasmatherm SLR 770 ECR, welche mit einem Mik-rowellengenerator ein Plasma erzeugt und zum reaktiven Ionenätzen ver-wendet wird. Der Startpunkt, von dem aus die Versuchsreihen aufgestellt werden, basiert auf der Grundlage von Veröffentlichungen.

Für die Prozessentwicklung werden die Parameter Druck, Temperatur und Gasverhältnis variiert, wobei der Gesamtgasfluss beibehalten wird. Die Charakterisierung erfolgt anhand der Ätzrate des Metalls, der Selekti-vität zu Siliziumdioxid und Lackmaske, der elektrischen Messung geätzter Widerstände, einer Kontaktwinkelmessung auf geätzter und maskierter Struktur und einer Untersuchung der Strukturtreue. Dabei werden die Strukturgrössen der gezeichneten und gefertigten Chrommaske sowie die Lackmaske und die geätzten Strukturen ausgemessen.

Studierende(r): Stefan Elsner, Melanie Spirig

Dozenten: Prof. Dr. Martin Gutsche, Prof. Dr. André Bernard

Industriepartner Institutsinterne Arbeit

Stefan Elsner

Melanie Spirig

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Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

Live-Feedbacksystem zur Anlaufgeschwindigkeit im Ski Freestyle Aerials

Die Athleten der Swiss Ski Freestyle Aerials erfuhren ihre Geschwindigkeit immer zu spät. Diese Verzögerung konnte den Sieg kosten oder sogar zu gefährlichen Stürzen führen. Mit dieser Bachelor-Arbeit wurde diese Un-sicherheit minimiert. Das Resultat war ein komplett neues Messsystem, welches von der Planung bis zur Implementierung entwickelt wurde. Es wurde ein sehr einfaches und benutzerfreundliches Messsystem entwi-ckelt. Bei der Ent-wicklung kamen viele Hightech-Komponenten, wie der Sensor, zum Einsatz. So liess sich das System von dem Betreuer, Trainer oder den Athleten aus der Ferne bedienen.

Während der Messung erhielt der aktive Athlet ein sofortiges Feedback, über die Geschwindigkeit, welche er am Sprung haben wird. In diesem Bachelor-Bericht wurden alle Thematiken von der Planung über die Kon-zipierung und Implementierung des Messsystems, bis hin zu den finalen Systemtests, behandelt. Bei der Konzipierung der Hardware und der Soft-ware des Systems lag die Kernaufgabe bei der Echtzeit-Datenerfassung und -Verarbeitung sowie der Sensorik.

Studierende(r): Tobias Alpiger, Raphael Carigiet

Dozenten: Prof. Adrian Weitnauer, Prof. Dr. Christoph Würsch

Industriepartner SLF Davos, Swiss Ski, Davos

Tobias Alpiger

Raphael Carigiet

Stefan Elsner

Melanie Spirig

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CAD2ERP

Anlagenbauer planen oftmals mehrmonatige, nicht selten mehrjährige Projekte. Die typische Stückliste wächst mit der voranschreitenden Ent-wicklung der Anlage im so genannten Bottom-Up Verfahren. Die Orchest-rierung vom Einkauf, Produktion, Logistik und Montageteams vor Ort ge-hört, neben dem Projektcontrolling, zu den zentralen Herausforderungen des Unternehmens. Als Zielvorgabe für das Gesamtprojekt gilt es, die Supply-Chain von der Konstruktion bis zur fertig gestellten Anlage durch-gängig zu digitalisieren.

Der Schwerpunkt dieser Bachelorarbeit besteht aus der Analyse, Konzep-tionierung und Umsetzung der Stücklistenverwaltung. Hierbei wird im Be-zug auf die Datenhaltung ein Vergleich zwischen der klassisch relationa-len SQL Datenbank sowie einer dynamischen Graphendatenbank (Neo4j) umgesetzt. In diesem Kontext werden Abbildungswege für die dynamisch wachsende Stückliste aufgezeigt und die beiden Lösungsvarianten Clas-sic-SQL bzw. Graph-DB einander gegenübergestellt.

Studierende(r): Hrvoje Bernet

Dozenten: Prof. Dr. Carlo Bach, Prof. Rolf Grun

Industriepartner solution factory ag, Altstätten

Hrvoje Bernet

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Maskenloses Belichtungsverfahren für die Fotolithographie

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde für die Firma SwissOptic AG ein Funktionsmuster für ein maskenloses Belichtungssystem für die Fotolitho-graphie erarbeitet. Neben der Anforderung, die statische Fotomaske zu eliminieren, muss das System in der Lage sein, planare sowie sphärische Oberflächen zu strukturieren. Auch Strukturgrössen =5µm sollen erreicht werden. Der Entscheid fiel auf das DMD-Konzept, bei dem für die Belich-tung des Substrats ein Digital Micromirror Device (DMD) eingesetzt wird. Der DMD besteht aus über zwei Millionen Spiegeln, mit einer Grösse von je 7µm.

Jeder einzelne Spiegel kann in zwei Positionen gekippt werden, sodass sich dynamische Muster erzeugen lassen. Weitere Komponenten des Systems sind eine Beleuchtungseinheit, bestehend aus einer UV High Power LED und einem Lichtleiterstab zur Homogenisierung der Beleuch-tung, sowie ein Abbildungsobjektiv, welches das eingestellte Muster am DMD-Chip auf das Substrat abbildet. Mit dem Funktionsmuster konnte gezeigt werden, dass das erarbeitete Konzept funktioniert. Trotz Verbes-serungspotential konnten erste Belichtungen mit Strukturgrössen =5µm demonstriert werden. Auch das Strukturieren von Linsen ist mit diesem Konzept möglich.

Studierende(r): Admir Asanoski

Dozenten: Prof. Dr. Markus Michler, Prof. Dr. Martin Gutsche

Industriepartner SwissOptic AG, Heerbrugg

Admir AsanoskiHrvoje Bernet

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Institut für Computational Engineering

Optimierung von Pulverinjektoren mittels Strömungssimulation

Die Verringerung des unerwünschten Verschleisses eines Pulverinjektors der J. Wagner AG, welcher in industriellen Pulverbeschichtungsanlagen eingesetzt wird, ist Gegenstand dieser Arbeit. Mittels CFD- Berechnun-gen und Tests im Labor analysieren wir das Verschleissverhalten eines solchen Injektors. Dabei richtet sich die zentrale Fragestellung an den Verschleiss, dessen Ursache und Folgen. Sowohl die Tests wie auch die Berechnungen haben viel Neues über den Injektor zu Tage gebracht. So konnte mit den Tests gezeigt werden, dass und wie die Formgebung im Innern des Injektors verbessert werden kann.

Anhand dieser Verbesserungen wird es möglich sein, den Verschleiss im Betrieb zu verkleinern und die Standzeit des Injektors zu erhöhen. Mit den CFD-Berechnungen konnte der Injektor im Detail analysiert werden. Die CFD-Berechnungen wurden als reine Luftströmungen durchgeführt (kein Pulver) und mit Messungen im Labor validiert. Sie ergaben zum Beispiel, dass im Arbeitsbereich des Injektors Geschwindigkeiten im Überschallbe-reich herrschen, oder dass sich im Innern des Injektors auch zeitabhän-gige Phänomene abspielen können, die das Verschleissverhalten beein-flussen.

Studierende(r): Fabian Hutter

Dozenten: Prof. Dr. Martin Bünner, Prof. Dr. Christoph Würsch

Industriepartner Wagner, Altstätten

Fabian Hutter

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Tactical & Technical Soccer Trainer für den Spitzensport

Um einen Fussballspieler bezüglich seiner individuellen technischen und taktischen Fähigkeiten zu bewerten, muss man sich heute weitgehend auf die subjektiven Einschätzungen von Trainern und Experten verlassen. Um objektive Bewertungen zu erhalten, wurde in dieser Bachelorarbeit ein Kennzahlensystem entwickelt. Die Spieler können so anhand ihrer Fähigkeiten miteinander verglichen werden. Versteckte Defizite können aufgedeckt und durch eine Anpassung des Trainings verbessert werden.

Die Spieler können miteinander verglichen werden aufgrund von Wer-ten, die nur ihre eigenen Fähigkeiten darstellen. Statistische Werte aus Fussballspielen, die durch viele Faktoren beeinflusst sind, sind dagegen weniger miteinander vergleichbar. Das Kennzahlensystem beinhaltet vor-läufig acht verschiedene Werte sowie eine Bezeichnung des Spielstils. Die Werte sind umfassen einen Bereich von 1 bis 10, wobei die Skala nach oben offen ist. Ein Vergleich mit Bewertungen der Trainer zeigt, dass die Resultate durchaus vertrauenswürdig sind.

Studierende(r): Christoph Ziegler

Dozenten: Prof. Dr. Martin Bünner, Prof. Dr. Carlo Bach

Industriepartner denvo GmbH, München, Deutschland

Christoph ZieglerFabian Hutter

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Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Leistenreiniger mit Eigenantrieb für Laserschneidanlagen

Der Leistenreiniger der Firma TRUMPF Grüsch AG wird bis anhin von Hand über die Auflageleisten von Laserschneidemaschinen gestossen um diese zu reinigen. Ein Funktionsmuster eines elektrischen Antriebes soll weiterentwickelt werden um es später in die TRUMPF-Produktelinie aufnehmen zu können. Dabei muss die Funktionalität im Vordergrund ste-hen ohne jedoch die Zielkosten zu vernachlässigen. Der erste Teil der Arbeit beschreibt die Konzeptionierung des Antriebes. Darin sind jene Schritte sichtbar die zum integralen Aufbau des Konzeptes führten.

Die Auslegung und Herstellung eines seriennahen Funktionsmusters wird im zweiten Teil dieser Arbeit behandelt. Die Konstruktion eines Gehäuses und einer Fernbedienung schliessen die Entwicklung ab. Die Ergebnisse aus Prüfstand und Kostenkalkulation bestätigen die Eignung des Konzep-tes. Die Umsetzung mit einem Sondergetriebe in Verbindung mit einer integralen Bauweise hat sich als zweckmässig erwiesen. Die Entwicklung kann nun mit wenig Aufwand als Prototyp und später als Serienprodukt hergestellt werden.

Studierende(r): Gianluca La Rocca, Milomir Topic

Dozenten: Prof. Roland Egli, Prof. Günter Nagel

Industriepartner TRUMPF Grüsch AG Elektrowerkzeuge, Grüsch

Gianluca La Rocca

Milomir Topic

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Entwicklung eines Moduls zur Reststoffentsorgung an Blechbearbeitungsmaschinen

Die Firma TRUMPF entwickelt unter anderem 2D-Laserschneidmaschinen für die Blechbearbeitung. Für die Reststoffe, welche beim Schneidprozess anfallen, wird zurzeit ein Scharnierförderband verwendet, welches diese Reststoffe aus dem Maschinenraum herausfördert. Ziel dieser Arbeit ist es, mögliche Alternativlösungen mit Fokus auf Kosten und Robustheit zu entwickeln. Die Arbeit beinhaltet den kompletten Weg der Konzeptionie-rung, beginnend mit der Aufnahme des IST-Zustandes, der Ideenfindung mit abschliessender Nutzwertanalyse, einer Konzeptdetaillierung bis hin zur Defnition der möglichen Risiken und der Absicherung durch Versuche.

Studierende(r): Dario Lendi, Timo Pally

Dozenten: Prof. Roland Egli, Prof. Dr. Josef Althaus

Industriepartner TRUMPF Maschinen Grüsch AG, Grüsch

Dario Lendi

Timo Pally

Gianluca La Rocca

Milomir Topic

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Montagekonzept für die Formlitzenwicklung

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Montagekonzept für die Formlitzenwicklung

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit einer Automationslösung für die Produktion von Elektromotoren mit neuartiger Wicklung für die Firma BRUSA Elektronik AG. Mit dem neu entwickelten Montagekonzept sind grundlegende Erkenntnisse für eine Vollautomatisierung der Fertigung von leistungsstarken E-Motoren erzielt worden. Am Beginn wurde das Verhalten der Wicklung genauer analysiert. Dazu wurden verschiedene Messaufbauten gebaut und das Verhalten ausgewertet. Mit den gewon-nen Resultaten wurden verschiedene Lösungskonzeptvarianten erarbei-tet und bewertet.

Die favorisierte Lösung wurde anschliessend in eine Fertigungsanlage umgesetzt. Bei der Anlage wurde grosser Wert auf Flexibilität, Zugänglich-keit und eine wirtschaftliche Umsetzung gelegt. Einzelne Teilfunktionen sind autonom und können einfach ausgetauscht werden. Auf einer Anlage kann der Wickelkopf fertig verarbeitet werden. Das innovative Montage-konzept sieht eine Einbindung in eine Fertigungslinie vor. Ziel der Anlage sind weitere Erkenntnisse, welche schlussendlich in die Grossserienpro-duktion dieser Motoren in der Automobilbranche einfliessen werden.

Studierende(r): Jonas Bürcher, Ueli Scherrer

Dozenten: Prof. Roland Egli, Prof. Dr. Maximilian Stöck

Industriepartner BRUSA Elektronik AG, Sennwald

Jonas Bürcher

Ueli Scherrer

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SUNCAR-Elektrobagger: Stossfeste Batterie mit Thermomanagement

Von der Sonne auf die Baustelle – So lautet das Motto dieser Arbeit. Im Vorjahr wurde in einer Zusammenarbeit zwischen der ETHZ und der NTB ein 15 Tonnen Bagger auf einen batteriebetriebenen Elektrobagger um-gebaut. Dieser Demonstrator beweist einen autonomen Betrieb von 8 Stunden. Der Energieverbrauch wurde um Faktor 3 gesenkt. In 10 Jahren können 180‘000 Liter Diesel bzw. 450‘000 kg CO2 eingespart werden. Die Resonanz am Markt ist so gut, dass eine Serienproduktion angestrebt wird. Diese Arbeit legt die Basis für diese Serienproduktion. Das Heck des Baggers, mit Batterie und Stossstange, wurde völlig neu konstruiert und berechnet.

Bei vergleichbaren Leistungsdaten wurde der Bagger um 20 cm gekürzt und die Robustheit wesentlich verbessert. In den Container wurde zusätz-lich ein Thermomanagement integriert. Im Gegensatz zum Demonstrator sind zusätzlich fast alle Hochvolt-Komponenten im Heck untergebracht. Eine konsequente Berücksichtigung der Fertigungstechnologien redu-ziert die Fertigungskosten. Dieses Ergebnis wurde in enger Zusammen-arbeit mit einem zweiten Team erreicht, das für die vordere Hälfte des Baggers verantwortlich war.

Studierende(r): Manuel Ilg, Simon Simbürger, Seyyid Özdemir

Dozenten: Prof. Dr. Maximilian Stöck , Gerhard Rizzo

Industriepartner ETH, Suncar, Zürich

Manuel Ilg

Simon Simbürger

Seyyid Özdemir

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Software für die Planung von optimalen Routen beim Red-Bull-Air-Race

Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Software zu erstellen, die Piloten eines Red Bull Air Races dabei unterstützt, ihre Rennen zu planen und auszu-werten. Die Herausforderung beim Planen besteht darin, Flugrouten zu finden, welche die Hindernisse mit möglichst geringen Zeitverlusten über-winden, ohne dabei die Rennregeln zu verletzen. Der Routenplaner er-möglicht dem Benutzer die Positionierung von Rennhindernissen, die zur Konstruktion von Rennstrecken dienen. Diese können anschliessend per Knopfdruck miteinander zu einem Pfad verbunden werden, der aus ver-schiedenen Kurventypen besteht. Der Flugpfad kann im Anschluss unter Berücksichtigung der Windrichtung und –stärke simuliert werden, um dar-aus die Flugzeit und Beschleunigungskräfte angezeigt zu bekommen. Da-nach kann der Benutzer seine geplante Route anpassen und abspeichern.

Im Visualisierer können geplante sowie durch Sensoren aufgezeichnete Flüge gleichzeitig in der dazugehörigen Landschaft dreidimensional als bandförmige Flugspuren dargestellt werden. Der Aufbau der Landschaft ist das Ergebnis der Kombination öffentlich verfügbarer Datenquellen für Höhenwerte und Luftbilder.

Studierende(r): Amedeo Amato, Nahuel Perez

Dozenten: Prof. Dr. Michael Schreiner, Patrick Nüesch


Amedeo Amato

Nahuel Perez

Manuel Ilg

Simon Simbürger

Seyyid Özdemir

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SUNCAR-Elektrobagger: Integration eines elektrohydraulischen Antriebssystems

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SUNCAR-Elektrobagger: Integration eines elektrohydraulischen Antriebssystems

Von der Sonne auf die Baustelle – so lautet das Motto dieser Arbeit. Im Vorjahr wurde in einer Zusammenarbeit zwischen der ETHZ und der NTB ein 15t Bagger auf einen batterie-betriebenen Elektrobagger umgebaut. Dieser Demonstrator beweist einen autonomen 8 Stundenbetrieb. Der Energieverbrauch wurde um Faktor 3 gesenkt. In 10 Jahren können 180‘000 Liter Diesel bzw. 450‘000 kg CO2 eingespart werden. Die Resonanz am Markt ist so gut, dass eine Serienproduktion angestrebt wird. Diese Arbeit legt die Basis für diese Serienproduktion. Die vordere Hälfte des Baggers wurde völlig neu konstruiert und berechnet. Für die Systemintegration aller Elektrokomponenten und der elektrohydrauli-schen Antriebseinheit wurden robuste und servicefreundliche Lösungen erarbeitet.

Die drastische Reduktion des Energieverbrauchs erforderte eine Neugestaltung des Thermomanagements. Die Karosserie musste neu aufgebaut werden. Eine konsequente Berücksichtigung der Fertigungstechnologien senkt die Fertigungskosten. Diese Arbeit wurde in enger Zusammenarbeit mit einem zweiten Team erstellt, das für das Heck mit Batterie und Stossstange verantwortlich war. Dozenten: Prof. Dr. Maximilian Stöck, Mathias Schön

Industriepartner ETHZ, Suncar, Zürich

Michel Hilpertshauser

Dominic Jenny

Philipp Wegmann

Studierende

Christoph Brülisauer

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Strömungssimulationen zur Untersuchung von Auftriebshilfen beim Leichtflugzeug FK-12 Comet

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Strömungssimulationen um das Laminarflügelprofil des Flugzeugs FK12 Comet S1. Sie geht der Frage nach, wie die Flügelprofile modifiziert werden können, damit sie bessere Langsamflugeigenschaften aufweisen. In dieser Arbeit wird als erstes die Modifikation des Flügelprofils mit einer anderen Landeklappe betrachtet, welche beim neuen Flugzeugmodell S2 umgesetzt wurde. Die Ergebnisse zeigen den positiven Einfluss der Landeklappen auf die Langsamflugei-genschaften.

Als zweites wird das Aufrüsten des Flügels S1 mit Vortexgeneratoren be-trachtet. Vortexgeneratoren sind einfache geometrische Teile, welche auf der Flügeloberfläche platziert werden. Bei dieser Untersuchung wird eine Parameterstudie durchgeführt, um die Vortexgeneratoren optimal auszu-legen. In den Ergebnissen ist die Wirkung deutlich zu erkennen und es können auch Rückschlüsse auf die richtige Auslegung gezogen werden. Die Strömungsuntersuchungen werden mit ANSYS-CFX durchgeführt; da-bei ist speziell das verwendete Gamma-Re-Theta- Modell zu erwähnen. Dieses empirische Modell ermöglicht eine Abbildung des Umschlags von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht.

Studierende(r): Tim Federer, Ramon Zoller

Dozenten: Prof. Dr. Michael Schreiner, Prof. Dr. Christoph Würsch


Tim Federer

Ramon Zoller

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ComBone Communication Processor

Im Auftrag von Variosystems AG wurde auf der Basis des BeagleBone Black ein günstiger Kommunikationsrechner entwickelt. BeagleBone Black (BBB) ist ein vollwertiger low-cost Linux Computer mit Open-Sour-ce-Plänen, um den Computer nachzubauen. Mit einem Cape, einer auf-steckbaren Platine für den BBB-Klon, wurde dieser mit WLAN, Bluetooth Low Energy, GSM/GPRS und Touchscreen erweitert. Das Cape ist zudem mit dem originalen BBB kompatibel. Die Kombination des BBB mit dem Cape wird im Folgenden ComBone genannt.

Wichtig bei der Entwicklung war die Modularität des ComBones. Damit zukünftig massgeschneiderte ComBones erstellt werden können, wurde die Hardware des ComBones in Module aufgeteilt. So können bei gros-sen Stückzahlen unbenötigte Module weggelassen und so Kosten ge-spart werden. Der ComBone kann als Plattform für das Internet-der-Dinge (IoT) verwendet werden. Er kann direct oder über Bluetooth mit Sensoren kommunizieren und über LAN, WLAN oder GSM-Netz die Daten in einer Cloud ablegen.

Studierende(r): Marcel Gehrig, Egemen Yesil

Dozenten: Prof. Laszlo Arato, Prof. René Pawlitzek

Industriepartner Julian Specker, Variosystems AG, Steinach

Marcel Gehrig

Egemen Yesil

Tim Federer

Ramon Zoller

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Hochgeschwindigkeitsabscherung in der Pressmaschine

Um den stetig steigenden Anforderungen der Kunden an kaltumgeform-ten Bauteilen gerecht zu werden, ist die Firma SFS Intec bestrebt, ständig technologische Weiterentwicklung sowie Prozessoptimierung zu betrei-ben. Die Schnittfläche eines Drahtabschnittes in einer Pressmaschine ist entscheidend für die resultierende Qualität des fertigen Bauteiles. Mo-mentan gibt es bei diesen Anlagen keine Möglichkeiten auf den Abscher-vorgang Einfluss zu nehmen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde das Abschermodul unter Betrachtung der Firmenbedürfnisse, sowie auf der Basis von theoretischen Grundlagen neu entworfen.

Das Resultat basiert auf einem Kurvenscheibenantrieb mit einer Ham-mer-Amboss-Konstruktion. Diese lässt einen impulsartigen Kraftverlauf mit deutlich erhöhter Abschergeschwindigkeit zu. Durch den veränderten Bewegungsablauf soll die Abscherqualität verbessert werden. Zusätzlich wird für Versuche, die Grundlage für eine einfach modifizierbare Absche-rung geschaffen. Dadurch können auf Bedürfnisse aus anderen Entwick-lungsbereichen einfacher eingegangen werden.

Studierende(r): Patric Bänziger

Dozenten: Prof. Dr. Josef Althaus, Roger Strässle

Industriepartner SFS intec AG, Heerbrugg

Patric Bänziger

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Vibrationsverhalten von Kunststoff Steckverbindern mit Elastomer Dichtungen

Hirschmann Automotive hat sich als Lieferant für Steckkontaktsysteme das Ziel gesetzt, im internationalen Wettbewerb einen Spitzenplatz ein-zunehmen und diesen weiter auszubauen. Dabei ist es entscheidend, die Kundenforderungen möglichst frühzeitig zu erfüllen. In den letzten Jahren hat die Vibrationsfestigkeit immer mehr an Bedeutung gewonnen und ist Hauptthema dieser Bachelorarbeit. Um Optimierungspotentiale erkennen zu können, muss zuerst das System verstanden und in seine wesentli-chen Parameter zerlegt werden. Dies geschieht mit geeigneten Laborver-suchen sowie theoretischen Überlegungen und Berechnungsmodellen.

Da es sich bei Hirschmann Automotive um die erste Arbeit in diese Rich-tung handelt, werden einige Randbedingungen, wie beispielsweise Ka-belverlegung oder Temperatur, nicht berücksichtigt. Die aus den einzel-nen Versuchen und Modellen gewonnen Ergebnisse werden zunächst in ein Simulationsmodel implementiert und anschließend mit einem Versuch am Gesamtmodel gegenübergestellt und somit verifiziert. Damit ist es in Zukunft möglich, Schwachstellen bezüglich Vibrationsfestigkeit bereits in der Designphase zu erkennen und zu beheben.

Studierende(r): Klaus Plangger

Dozenten: Prof. Dr. Josef Althaus, Kristian Murkovic

Industriepartner Hirschmann-Automotive, Rankweil, Österreich

Klaus PlanggerPatric Bänziger

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Webcam im Kühlschrank

Diese Bachelorarbeit ist eine Machbarkeitsstudie, welche sich mit der Weiterentwicklung des Kühlschranks befasst. Ziel der Arbeit ist es, einen Kühlschrank für die Firma V-ZUG Kühltechnik AG mit Intelligenz und Ka-meras auszustatten. Damit soll dem Benutzer ermöglicht werden, zu jeder Zeit und ortsunabhängig, seine Produkte im Kühlschrank über ein Smart-phone oder Tablet sehen zu können. Wichtiger Bestandteil dabei ist die Suche und Auswertung verschiedener Lösungswege, sowie das Auswäh-len und Umsetzten des Besten anhand eines Prototyps.

Das Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung eines Programms für die Bildakquisition und Bildverarbeitung, um dem Endverbraucher möglichst informative Bilder präsentieren zu können. Zusätzlich zum Prototyp und dem Bildverarbeitungsprogramm wurde eine Webapplikation entwickelt, welche die Bilder dem Benutzer zur Verfügung stellt. Ergebnis der Arbeit ist, dass ein intelligenter Kühlschrank kein Wunschtraum ferner Zukunft ist, sondern schon heute technisch umgesetzt werden kann.

Studierende(r): Stefano Balestra, Rens Janssens

Dozenten: Prof. Dr. Carlo Bach, Prof. René Pawlitzek

Industriepartner V-Zug Kühltechnik, Arbon

Stefano Balestra

Rens Janssens

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Optimierung einer Rohrkupplung durch Simulation und Test

Die Firma Straub Werke AG in Wangs stellt Rohrkupplungen her. Die Rohre werden durch Zahnsegmente zusammengehalten, welche nach der Mon-tage der Kupplung mechanisch in die Rohre eindringen. Für eine dichte Verbindung der Rohre sorgt eine Dichtmanschette aus EPDM Elastomer. Die Kupplungen wurden so konstruiert, dass die Zähne bei Belastung durch den Innendruck verstärkt auf die Rohre gepresst werden. Vereinzelt kann es vorkommen, dass diese Eindringung nicht stattfindet und demzu-folge die axiale Zugfestigkeit der Kupplung nicht gewährleistet ist.

Das Ziel der Bachelorarbeit ist, die Eindringung des Zahnes in das Rohr besser verstehen zu können. Dazu wurden anhand von praktischen Ver-suchen und FEM-Simulationen erforscht, wie eine „optimale“ Zahngeo-metrie aussieht. Es wurde das Eindringverhalten von verschiedenen Zahngeometrien mit unterschiedlichen Radien simuliert. Die Simulations-ergebnisse wurden durch einen praktischen Versuchsaufbau, in welchem ein Zahn mit Hilfe einer Hydraulikpresse in ein Rohr gedrückt wurde, über-prüft. Durch die Arbeit wird das Funktionsprinzip der Kupplung besser ver-standen. Mit diesem Wissen und den vorgeschlagenen Versuchen kann eine verbesserte Lamellengeometrie produziert werden.

Studierende(r): Jonas Cahenzli, Andreas Hofer

Dozenten: Prof. Dr. Josef Althaus, Kristian Murkovic

Industriepartner Straub Werke AG, Wangs

Jonas Cahenzli

Andreas Hofer

Stefano Balestra

Rens Janssens

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Steuerungs-Software eines schnellen Hochpräzisionsroboters basierend auf EEROS

EEROS steht für “Easy, Elegant, Reliable Open and Safe robotic software framework“ und ist eine an der NTB entwickelte Software für die Robo-terprogrammierung. Es wird angestrebt EEROS in naher Zukunft in der Industrie und Ausbildung einzusetzen. Deshalb wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit eine Anwendung an einem Delta Roboter namens “Met-robot“ realisiert. Die Software wurde hierbei von Grund auf neu auf dem EEROS Framework entwickelt. Das erstaunliche Potential des Metrobots sind seine hohe Dynamik und Präzision von auf wenigen Mikrometern.

Für diese Anforderungen werden die neu entwickelten Servo Drives der Firma Hexagon Drives & Controls eingesetzt. Als Demonstration wird mit einer Akupunkturnadel, die zweimal so dick wie ein menschliches Haar ist, in unterschiedliche Formen eingetaucht. Die Nadel kann dann die Form mit hoher Geschwindigkeit abfahren. Dabei berührt die Nadel die Seitenwände nicht. Einige Formen besitzen dabei eine Breite, die zwei Mal so dick wie der Nadeldurchmesser selbst ist.

Studierende(r): Eric Breitenstein, Thomas Rastija

Dozenten: Prof. Dr. Urs Graf, Prof. Einar Nielsen

Industriepartner HTC Hexagon Technology Center GmbH, Heerbrugg

Eric Breitenstein

Thomas Rastija

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Institut für Energiesysteme

Energierückgewinnung in der Kunststoffindustrie

Für die Greiner Packaging AG wurde ein Dampfprozess namens Sleeven untersucht. Beim Sleeven wird ein dünner Kunststoffschlauch durch Er-wärmen mittels Dampf auf den Becher aufgeschrumpft und der Restdampf tritt nach dem Prozess an die Umgebung aus. Ziel der Arbeit war es, die Energie des Restdampfes zu nutzen, um den Energiebedarf der Dampfer-zeugung zu reduzieren. In einem ersten Schritt wurde der Prozess genau-er untersucht, es wurden Messungen durchgeführt, um das Potenzial der Energierückgewinnung genauer beziffern zu können. Basierend auf den Messungen wurden Varianten erarbeitet und das Potential abgeschätzt.

Obwohl sich ein Prozess mit einer Hochtemperaturwärmepumpe im Va-kuum am idealsten erwies, wird aus wirtschaftlichen Gründen die Abgabe der Wärme an das Fernwärmenetz empfohlen. Die Energie des Restdamp-fes kann somit sinnvoll genutzt werden, jedoch wird der Energiebedarf der Anlage nicht gesenkt.

Studierende(r): Markus Fuchs, Dominique Schönauer

Dozenten: Prof. Stefan Bertsch, PhD, Dr. Daniel Gstöhl

Industriepartner Greiner Packaging AG, Diepoldsau

Markus Fuchs

Dominique Schönauer

Eric Breitenstein

Thomas Rastija

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Drahtloses Ethical Hacking von Kreditkarten

Kreditkarten mit NFC-Zeichen enthalten einen Mikrochip mit unverschlüs-selten Informationen. Die Funkübertragung der Daten hat nicht genügend Sicherheitsmerkmale, um vor Missbrauch zu schützen. Gegen solche An-griffe hat unser Industriepartner Brainsource GmbH eine Abschirmfolie entwickelt. Es wurde ein Auslesegerät entwickelt und gebaut, mit dem möglichst grosse Distanzen überwunden werden können. Wir konzent-rierten uns auf den Bau von Antennen, den entsprechenden Anpassschal-tungen, sowie die Auslegung der Verstärkerumgebung. Eine getrennte Empfangsantenne und Verstärker tragen wesentlich zur Reichweite bei. Das geforderte Minimum konnte übertroffen werden. Das Antennenfeld hatte eine recht gleichmässige Verteilung und erreichte in einer Entfer-nung von 50 cm die geforderte H-Feldstärke.

Damit konnte eine NFC-Karte ausgelesen werden, wenn sie nahe bei der Empfangsantenne positioniert ist. Mit einer Antenne in Türrahmengrösse konnten auch mit grossem Aufwand weder die festgelegte Resonanzfre-quenz erreicht, noch ein genügend starkes Feld aufgebaut werden. Dies zeigt für unsere eingesetzten Mittel die Grenzen der NFC-Technik auf.

Studierende(r): Lukas Hauer, Simon Heule

Dozenten: Prof. Adrian Weitnauer, Prof. Guido Piai

Industriepartner BrainSource GmbH, Steini 7, 6383 Dallenwil

Lukas Hauer

Simon Heule

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Signalverarbeitung und Data Mining in der Impedanz-Zytometrie

Die Firma Amphasys AG hat ein Durchflusszytometer entwickelt, mit welchem biologische Zellen in einem Mikrokanal durch ein elektrisches Wechselfeld geführt werden. Aufgrund unterschiedlicher Impedanze-nänderungen, können so Zellen nach Grösse, Vitalität, etc. voneinander getrennt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, einen neuen Algorithmus zu entwerfen und zu implementieren, der die Zellsignale in den hochaufge-lösten Impedanzzeitreihen adaptiv, d.h. ohne Tuning-Parameter, und in Echtzeit erkennt. Zudem sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie die so abgeleiteten Impedanzwerte effizient klassifiziert werden können.

Durch die Anwendung adaptiver Filter und statistischer Signalverarbei-tungsmethoden konnte ein trennscharfer und echtzeitfähiger Algorithmus implementiert werden, der Zellpulse im Impedanzsignal ohne benutzer-definierte Parameter robust erkennt. Zur Trennung der Zelltypen wurden die resultierenden Impedanzwerte mittels eines Gaussian-Mixture-Models modelliert und mit dem EM-Algorithmus getrennt.

Studierende(r): Simon Castelberg, Sebastian Lang

Dozenten: Prof. Dr. Klaus Frick, Prof. Adrian Weitnauer

Industriepartner Amphasys AG, Technopark Lucerne, 6039 Root

Simon Castelberg

Sebastian Lang

Lukas Hauer

Simon Heule

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Institut für Ingenieurinformatik

Cloud Management of Power Generators

Die Stromgeneratoren der Firma Metallwarenfabrik Gemmingen GmbH & Co. sollen ihre Betriebsdaten wie beispielweise Temperatur, Ölstand oder Kraftstoffverbrauch an eine Datenbank in der Cloud senden. Eine web-basierte Applikation wertet die Daten aus und stellt diese gemäss den Kundenbedürfnissen dar. Ebenfalls sollen die Generatoren mit diver-sen Befehlen wie z.B. Start/Stopp ferngesteuert werden. Zur Realisie-rung werden verschiedenste Technologien eingesetzt wie z.B. Java, http, JavaScript, AJAX, JSON, GSM und die Google App Engine (GAE).“ Das ganze Projekt ist eine typische 3-tier application mit der Web-Seite als Frontend, dem Google App Engine Datastore als Backend und Servlets als Business-Logic.

Die Vorteile dieser Arbeit sind klar ersichtlich: weltweite Kontrolle über die Generatoren, frühzeitiges Erkennen von Fehlern/Servicetätigkeiten/Ausfällen, führen von Statistiken über alle Generatoren, um diverse Opti-mierungen am Produkt vorzunehmen. Diese Bachelorarbeit zeigt die Zu-kunft der modernen Industrie durch das Internet of Things (IoT) und ihrer Machine-to-Machine Anwendungen auf.

Studierende(r): Claudio Löschhorn, Simon Stähli

Dozenten: Prof. René Pawlitzek, Prof. Dr. Carlo Bach

Industriepartner Metallwarenfabrik Gemmingen & Variosystems,

Claudio Löschhorn

Simon Stähli

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3D-Printing – no limits?

In der Bachelorarbeit „3D-Printing – no limits“ wird mittels additiver Fer-tigung ein Festkörpergelenk entwickelt, welches für die Ausrichtung optischer Systeme Verwendung findet. Zudem werden Grenzen aufge-zeigt, welche sich bei den additiven Fertigungsverfahren ergeben. Als Ausgangslage dient ein optisches Strahlführungssystem. Zu Beginn der Konzeptphase wurden mit Hilfe eines morphologischen Kastens drei ver-schiedene Lösungswege erarbeitet, wobei sich in einer späteren Phase nur einer klar durchsetzte. Um die nötigen Erkenntnisse zu erlangen, wur-den verschiedene Tests durchgeführt. Neben der Planung und Fertigung der Testaufbauten war auch die Auswertung ein wichtiger Teil. Das Gelenk wurde auf Grund der vorhandenen Skizzen mittels CAD fortlaufend rea-lisiert.

Für die Auslegung kam neben den erlangten Er-kenntnissen auch die Si-mulationssoftware Ansys FEM zum Einsatz. Zum Schluss wurden neben dem Rahmen der additiven Fertigungsverfahren auch Tipps zur Gestaltung und zum Print von FDM- bzw. SLS-Bauteilen aufgezeigt. Das Ganze wurde mit einer Sammlung an Erkenntnis-sen abgerundet.

Studierende(r): Benjamin Büsser, Manuel Schnider

Dozenten: Prof. Roland Egli, Kristian Murkovic


Benjamin Büsser

Manuel Schnider

Claudio Löschhorn

Simon Stähli

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Institut für Ingenieurinformatik

Etüdentrainer

Der Etüdentrainer ist eine einfach benutzbare Windows-Applikation, wel-che es Musizierenden ermöglicht, Rhythmik und Intonation gezielt zu trainieren. Die Noten einer Etüde – Etüden sind Übungsstücke, um Fer-tigkeiten auf dem Instrument zu verbessern – können über das Format MusicXML vorgegeben werden. Der Etüdentrainer zeigt diese Noten in der üblichen Notenschrift an. Zusätzlich werden die verlangten Tonhöhen als Toleranzbalken über den Noten dargestellt. Mit dem integrierten Met-ronom wird das Tempo vorgegeben und eingezählt. Die gespielten Töne werden mithilfe des Mikrofons sofort ausgewertet und als Tonhöhenver-lauf eingezeichnet. Die Toleranzbalken färben sich grün bis rot und geben laufend eine klare Rückmeldung über den Erfolg des Gespielten.

Diese Bachelor-Arbeit zeigt auf, dass ein Notenstück als SOLL mit dem gespielten IST verglichen und anschaulich dargestellt werden kann. Die leicht verständliche Rückmeldung über das Gespielte erlaubt dem Mu-sizierenden, Schwachstellen im eigenen Spiel zu erkennen und sich auf seinem Instrument zu verbessern.

Studierende(r): Alwin Büchler, Roman Ledergerber

Dozenten: Prof. Dr. Andreas Zogg, Prof. Dr. Carlo Bach


Alwin Büchler

Roman Ledergerber

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Kühlsimulation für additiv gefertigte Spritzgusswerkzeuge

Die BSF Bünter AG ist ein Feinmechanikbetrieb, der seit knapp drei Jah-ren auch das Laser-Cusing anbietet. Mit diesem 3D-Druck-Verfahren für Metalle können unter anderem Spritzgusswerkzeuge mit komplexen, konturnahen Kühlkanälen aufgebaut werden. Statt aus geraden Bohrun-gen können diese Wasserleitungen auch aus verschlungenen, parallelen Gängen bestehen, die keine Totwasser-Gebiete mehr aufweisen. Dank dieser konturnahen Kühlung kann die kostendominierende Zykluszeit enorm reduziert und das Kunststoffteil regelmässiger abgekühlt werden. Dies sorgt für ein qualitativ hochwertigeres Spritzgussteil bei gleichzeitig tieferen Kosten.

In dieser Arbeit wurde das konventionelle Kühlsystem analysiert und durch eine konturnahe Kühlung ersetzt. Mittels Finiter Elemente Simulati-on konnte das neue Werkzeug mit dem alten verglichen und die prozentu-ale Verbesserung rechnerisch nachgewiesen werden. Ausserdem wurde das Simulationsprogramm zuvor validiert, indem eine Messung mit einem eigens dafür gebauten Messaufbau durchgeführt und mit den Ergebnis-sen der Simulation verglichen wurde.

Studierende(r): Fabian Graber

Dozenten: Prof. Dr. Christoph Würsch, Prof. Dr. Michael Schreiner

Industriepartner BSF AG, Heerbrugg

Fabian GraberAlwin Büchler

Roman Ledergerber

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Spacefiller: Ein Würfel wächst und schrumpft und interagiert mit seiner Umgebung

Das Künstlerpaar Pors & Rao realisiert kinematisch bewegte Objekte, die den Betrachter beobachten, auf ihn reagieren, sich bewegen und so mit dem Zuschauer interagieren. Damit verbinden diese Kunstwerke Kunst mit Interaktion und anspruchsvoller Technologie. Ein neues Projekt von Pors & Rao ist der Spacefiller. Es handelt sich um einen riesiger Würfel, der Besucher erkennt und auf sie reagiert. Er hat dabei verschiedene Ver-haltensmuster, einmal verhält er sich schüchtern, das andere Mal atmet er ruhig oder dann hat er eine konstante Grösse aus Sicht des sich nähern-den Betrachters.

Er kann sich ungefähr um das Zweifache seiner Höhe und um das Achtfa-che seines Volumens ausdehnen. In geschlossenem Zustand hat er eine Kantenlänge von 1.2 Metern und vollständig geöffnet 2,2 Meter. Im Rah-men der Bachelorarbeit wurde die Mechanik des Spacefillers entwickelt und realisiert. Die Konstruktion besteht aus 45 überlappenden Platten, die sich über eine Vielzahl von Führungen und Antriebselementen auf kom-plexe Art und Weise zueinander bewegen.

Fabio Gfeller

Studierende(r): Fabio Gfeller

Dozenten: Prof. Einar Nielsen, Prof. Vincenzo Parisi

Industriepartner Pors & Rao, Bangelor India, Bangalore, Indien

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Power Factor Corrector mit digitaler Regelung

Aufgabe dieser Bachelorarbeit war die Entwicklung eines neuen Power Factor Corrector Front-Ends (PFC), welches mittels eines FPGAs digital geregelt wird. Für die PFC Hardware wurde ein neues Konzept mit einem Interleaved Boost-Konverter ausgearbeitet und entsprechend eine neue digitale Regelung entworfen. Die Anforderung war unter anderem, über einen Eingangsspannungsbereich von 85V bis 264V einen Leistungsfak-tor von 97% zu erreichen. Die Dauerleistung beträgt 800W bei 85V bzw. 1000W ab 120V Eingangsspannung, die Spitzenleistung 3000W für drei Sekunden. Das Hardwaremodul besteht aus zwei aufeinander steckba-ren Modulen: Leistungs- und Regelungsmodul.

Das Leistungsmodul beinhaltet die Leistungszelle, das Regelungsmodul, die Signalaufbereitung und das FPGA. Die beiden Platinen sind galva-nisch voneinander entkoppelt. Die analogen Signale werden über eine hochohmige Widerstandskette mit anschliessender Verstärkerschaltung auf einen Analog-Digitalwandler übertragen, der sich auf dem Regelungs-modul befindet. Die digitalen Signale werden über einen digitalen Isolator auf das Leistungsmodul übertragen. Die Implementierung der Funktionen erfolgte mittels VHDL.

Studierende(r): Thomas Bischof, Bernhard Girardi, Benjamin Gort

Dozenten: Prof. Kurt Schenk, PhD, Prof. Dr. Rainer Pickhardt

Industriepartner OMICRON Electronics GmbH, Klaus, Österreich, Klaus, Österreich

Thomas Bischof

Bernhard Girardi

Benjamin Gort

Fabio Gfeller

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649Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

Elektronik zu Luftsauerstoffmessgerät

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung einer Elektronik für einen miniaturisierten Sauerstoffsensor für medizinische Anwendun-gen. Die Messung basiert auf der Phosphoreszenz-Eigenschaften eines Ruthenium haltigen Films. Die Phosphoreszenz Antwort korreliert dabei mit der Sauerstoffkonzentration der unmittelbaren Umgebung. Der Film wird mit einer sinusförmig modulierten blauen LED beleuchtet, worauf die Phosphoreszenz rötliches Licht emittiert. Das Phosphoreszenz-Signal beinhaltet in seiner Amplitude und Lebensdauer die Information, wie viel Sauerstoff sich in der Umgebung befindet.

Die entwickelte Elektronik besteht aus drei Modulen, einem modulierba-ren LED-Treiber, einem Fotodiodendetektor mit einstellbarem Transimpe-danzverstärker und einem Hauptmodul mit einem leistungsfähigen 32-bit Mikrokontroller. Der gesamte Sensor wurde so entwickelt, dass er in ein handliches Gehäuse von 60x60x30 mm3 passt. Erste Messungen mit dem miniaturisierten Aufbau zeigen erfolgsversprechende Resultate in Bezug auf Signalqualität und Auflösung.

Noe Tscharner

Studierende(r): Noe Tscharner

Dozenten: Prof. Dr. Urs Moser, Prof. Stefan Rinner

Industriepartner CSEM Landquart, Landquart

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Automatisierung einer Dosiereinrichtung, kontinuierliche Messung der Bremskraft

Schienenfahrzeuge bewegen sich bei jedem Wetter im Freien. Um bei Testfahrten, z.B. Bremsprüfung, die verschiedenen Bedingungen simu-lieren zu können, muss der Reibkoeffizient zwischen Rad und Schiene gezielt verändert werden. Bisher wurde dazu ein manuell gesteuertes System eingesetzt, das Wasser oder eine von Hand gemischte Seifen-lösung auf die Schienen sprüht. Ziel war es, ein System zu entwickeln, das die automatisierte Dosierung der auszubringenden Menge erlaubt und den gewünschten Seifenanteil automatisch dazu mischt. Das System soll mit verschiedenen Seifenkonzentrationen umgehen können und die Fördermenge proportional zur aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs anpassen.

Die zur Regelung eingesetzte LabVIEW Real-Time-Software muss ausser-dem die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen und mit anderen Systemen kommunizieren können. Mittels mehrerer Pumpen und Ventile wurde ein System entwickelt, das die genannten Anforderungen er-füllt. Zur Rege-lung werden PID-Regler eingesetzt, bei der Auslegung steht deren Ro-bustheit im Fokus. Das realisierte Dosiersystem wurde bei Testfahrten erfolgreich erprobt und steht bereits bei der SBB im Einsatz.

Studierende(r): Marc Biedermann, Volker Hartwich

Dozenten: Prof. Dr. Rainer Pickhardt, Prof. Dr. Jürgen Kirchhof

Industriepartner SBB Personenverkehr, Bremse & Antrieb, Bern

Marc Biedermann

Volker Hartwich

Noe Tscharner

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Potentialtrennender DC-DC Wandler für mobilen Charger für Elektrofahrzeuge

Die heutigen Elektrofahrzeuge haben ein Hochleistungs-Ladegerät im Fahrzeug integriert. Diese Ladegeräte sind relativ schwer und benötigen Platz. Daher wird man sich in naher Zukunft von diesem Konzept distan-zieren und die Hochleistungs-Ladegeräte zuhause oder an Tankstellen verbauen. Dies wird zu einer Effizienzsteigerung zukünftiger Fahrzeuge führen. Da dieser Konzeptwechsel ein längerer Prozess darstellt, der sich über mehrere Jahre hinzieht, braucht es eine Zwischenlösung. Der von uns entwickelte DC-DC-Wandler ist eine Teilschaltung eines mobilen La-degeräts für Elektrofahrzeuge. Der DC-DC-Wandler muss möglichst klein sein, wobei ein Wirkungsgrad bei Volllast von über 97% gefordert ist.

Die Schaltung wird von einem 400V Zwischenkreis gespeist und versorgt eine Fahrzeugbatterie mit einer Leistung von 1800W. Die Ausgangsspan-nung liegt zwischen 300V und 450V. Die Topologiewahl fiel zu Gunsten eines LLC-Resonanzkonverters aus, da sich mit dieser Schaltung das Ef-fizienzziel am besten erreichen lässt. Dieses Ladegerät wird im Fahr-zeug mitgeführt und wird eingesetzt, wenn sich kein stationäres Hoch-leistungs-Ladegerät in unmittelbarer Nähe befindet. Das Ladegerät kann an jeder herkömmlichen Steckdose betrieben werden, was wiederum die Leistungsklasse von knapp 2kW bestimmt.

Studierende(r): Roman Scheuss, Ireno Wälte

Dozenten: Prof. Kurt Schenk, PhD, Prof. Vincenzo Parisi

Industriepartner BRUSA Elektronik AG, Sennwald

Roman Scheuss

Ireno Wälte

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Umformsimulation im Bereich Einformung

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde der Einformprozess zur Herstel-lung von Stahlrohren mittels FE-Simulationen analysiert. Ziel der Arbeit ist, die Einformung vom flachen Stahlband bis hin zum Schlitzrohr abzu-bilden und das Potential der Simulation im Bereich der Rohreinformung aufzuzeigen. Anhand einer Netzstudie konnte dargestellt werden, dass für die Qualität der Berechnungsergebnisse die Vernetzung im Bereich der Bandkante wichtig ist. Mit ausreichend feiner Vernetzung kann der reale Einformprozess genau abgebildet werden.

Dies zeigt die messtechnische Verifikation der Simulationsergebnisse. Hierfür wurde ein Stück des bereits teilweise eingeformten Stahlbandes aus der Produktionsanlage entnommen, dessen Kontur an unterschiedli-chen Positionen mittels Koordinatenmessgerät vermessen und derjenigen der Simulation gegenübergestellt. Mit Hilfe der Simulation konnte eine Grundlage hin zu einem detaillierteren Prozessverständnis geschaffen werden. Dadurch wird es zukünftig möglich sein, eine schonende Einfor-mung des Rohres bei gleichzeitig reduzierter Belastung der Werkzeuge sowie der Produktionsanlage zu realisieren.

Studierende(r): Michael Dietsche

Dozenten: Prof. Dr. Michael Schreiner, Marco Lüchinger

Industriepartner Jansen AG, Oberriet

Michael DietscheRoman Scheuss

Ireno Wälte

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Neuentwicklung eines medizinischen Linearantriebs

Die Firma SKF entwickelt und vertreibt Linearantriebe, die in medizini-schen Produkten wie Betten für Krankenhäuser eingesetzt werden. Nun soll die nächste Generation von Geräten entwickelt werden, in einer aktu-ellen Technologie, die für die nächsten 10 Jahre verfügbar ist. Die Linear-antriebe sollen Bewegungsprofile abfahren können und eine zeitgemäße Kommunikationsfähigkeit aufweisen. Zudem sollen die Herstellkosten der Baugruppen um 40% gesenkt werden. Als Antrieb wurde bislang ein bürs-tenbehafteter Gleichstrommotor mit Getriebe verwendet.

Auf Wunsch der Firma SKF soll die neue Generation getriebelos funktio-nieren, um den Wirkungsgrad des Systems zu erhöhen. Die Bewegungen sollen nach einem Softstart, eine konstante Geschwindigkeit aufweisen und ebenfalls durch ein Softstopp gebremst werden. Als Bedienung ist lediglich ein Taster für die Auf- und Ab-Bewegung vorgesehen. Begrenzt wird die Hubhöhe mittels zwei Endschalter. In Rahmen dieser Bachelor-arbeit wurde ein passender Elektromotor identifiziert und ein Funktions-muster des Antriebssystems aufgebaut. Ein geeigneter DSP dient als Kern des Systems.

Studierende(r): Marco Federer, Michael Thoma

Dozenten: Prof. Guido Piai, Prof. Einar Nielsen

Industriepartner Martin Scholer, SKF Actuation System (Liestal) AG, Liestal

Marco Federer

Michael Thoma

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Smart Textile Assembling - Elektronik auf Textil

Diese BA ist eine Machbarkeitsanalyse zur Herstellung einer textilen Lei-terplatte. Auf Basis eines Gewebes mit eingewobenen, isolierten Drähten soll durch einen laserbasierten Abisolierprozess und anschliessendem Löten ein Schaltkreis auf einem Textil erstellt werden. Zuerst musste ge-klärt werden, ob eine vollmantelflächige Abisolation bei einseitiger Be-arbeitung möglich ist. In der Lötbarkeitsuntersuchung ist klar geworden, dass dies nicht notwendig ist, da eine ausreichende Haftung an den bear-beiteten Drähten ohne Beizen oder Schutzatmosphäreneinsatz gegeben ist, da selbst vollständig abisolierte und umlötete Drähte bei sehr gerin-gen Zugkräften aus dem Gewebe gelöst werden und einen Komponen-tenschutz benötigen.

Die Leitfähigkeit zwischen zwei sich kreuzenden, verlöteten Drähten konnte anhand einer Widerstandsmessung gezeigt werden. Letztendlich wurde ein Demonstrator-Schaltkreis erstellt, was allerdings durch den Ge-webeverzug erschwert wurde. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Abisolationskonzept die notwendigen Kriterien erfüllt, um als Serienlösung in Betracht zu kommen.

Studierende(r): Moritz Herrmann

Dozenten: Prof. Dr. André Bernard, Prof. Einar Nielsen

Industriepartner Sefar AG, Heiden

Moritz HerrmannMarco Federer

Michael Thoma

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663Institut für Mikro- und Nanotechnologie

Magnetgreifer

Kurzfassung Ziel der Arbeit ist es, die grundsätzliche Machbarkeit einer magnetischen Anordnung und Transports von ferromagnetischen Parti-keln mit Abmessungen von 200-900 µm zu erörtern. Es sollen in der An-ordnung laterale Auflösungen von ein bis zwei Partikelgrössen erreicht werden. Mit Untersuchungen wird gezeigt, dass eine magnetische Lösung physikalisch realisierbar ist. Des Weiteren werden Fragen und Schwierig-keiten bezüglich der Lösung der Aufgabe aufgezeigt. Hieraus ergibt sich, welche Funktionsprinzipien grundsätzlich in Erwägung gezogen werden können.

Mittels Berechnungen, Simulationen und Versuchen wird belegt, dass es mit einem Planarelektromagneten prinzipiell möglich ist, die Partikel ma-gnetisch mit einer lateralen Auflösung von 1000 µm anzuordnen. Hierbei ist die Anziehung zwischen Partikel und Magnet bis zu einem Abstand von 1000 µm, von Magnet bis Partikelmittelpunkt, gewährleistet. Mit Hilfe eines Demonstrators aus Zylinderelektromagneten wird veranschaulicht, dass das prinzip funktioniert. Als letzter Schritt wird ein Magnetgreiferkon-zept mit Planarelektromagneten zur Realisierung der Aufgabe entwickelt. Diese Arbeit soll demnach als Vorlage zur Weiterführung des Projekts die-nen.

Kay Ackermann

Studierende(r): Kay Ackermann

Dozenten: Prof. Dr. Rudolf Buser, Prof. Dr. Martin Gutsche

Industriepartner Hilti AG, Schaan, Fürstentum Liechtenstein

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Einführung von IT Servicemanagement Prozessen nach ITIL

Ein Systemtechnik Student, der Prozesse einführt? Das ist sicherlich eine der ersten Fragen, die man sich beim Lesen des Titels dieser Bachelor-Ar-beit stellt. Dieser Bericht beweist, dass ein Systemtechnik Student genau die richtige Person für solch eine Aufgabe sein kann. Prozessmanagement verlangt Verständnis von komplexen Abläufen und deren Zusammenhän-ge. Die Kombination aus finanztechnischen Abläufen und IT Service Ma-nagement Prozessen ergibt eine sehr spannende Mischung bei der die Bedürfnisse aller Ebenen einer Unternehmung zusammenkommen.

In dieser Arbeit werden Wege entwickelt, welche ITIL Prozesse wie Inci-dent oder Change Management an eine bereits bestehende ERP Lösung koppeln. Eine ausgeklügelte Zeiterfassungslösung hilft dem Mitarbei-tenden dabei all seine Tätigkeiten an einem Ort zu verwalten. Diverse Schnittstellen helfen die Aktualität aller beteiligten Systeme sicherzustel-len. Diese neu entwickelte Lösung steigert nicht nur den Komfort für die Mitarbeitenden sondern auch die Service Qualität gegenüber dem Kun-den. Sämtliche Aktivitäten sind jederzeit nachvollziehbar und können in-dividuell ausgewertet werden.

Studierende(r): Benjamin Scheiwiler

Dozenten: Urs Kappeler, Beat Bigger

Industriepartner F+L System AG, Industriestrasse 1, Altstätten

Benjamin Scheiwiler

Kay Ackermann

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Bachelorstudium Systemtechnik: Studienrichtungen und Zusatzqualifikation

Im Bachelor-Studium Systemtechnik schaffen Sie sich mit den gemeinsamen Grund-lagenmodulen ein solides Fundament, auf dem Sie aufbauen können. Die Wahl der Studienrichtung gibt die Richtung vor, in welche sich Ihr Studium, aber auch Ihre berufliche Zukunft entwickeln soll. Sechs Studienrichtungen stehen zur Auswahl.

Studienrichtung Maschinenbau

Für den Berufseinstieg als Ingenieurin oder Ingenieur bie-tet Ihnen die Systemtechnik-Studienrichtung Maschinenbau äusserst weit gefächerte Möglichkeiten. Gerade wegen des Grundlagenwissens in Elektronik und Informatik sind Sie nicht nur für klassische Maschinenbaupositionen, sondern auch für interdisziplinäre Aufgabenstellungen hervorragend vorbereitet. Im Rahmen des Studienganges erlernen Sie alle Bereiche der mechanischen Produktentwicklung, von Idee und Konzept über Konstruktion, Berechnung und Simulation bis zu Fertigung und Service.

Studienrichtung Ingenieurinformatik

Als Studierende der Systemtechnik-Studienrichtung Ingenieu-rinformatik befinden Sie sich an der Schnittstelle zwischen In-formatik und Ingenieur wissenschaften. Das Aufgabenspektrum spannt sich vom Entwurf und der Realisierung komplexer ein-gebetteter Systeme mit parallelen Abläufen, harten Echtzeitan-forderungen und spezifischer Hardwareentwicklung bis hin zu vernetzten, verteilten, objekt- und komponentenorientierten Software-Applikationen auf unterschiedlichsten Plattformen wie Mikrocontrollern, Mobilgeräten, Windows- und Linux-Rechnern.

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Studienrichtung Elektronik und Regelungstechnik

In der Systemtechnik-Studienrichtung Elektronik und Re-gelungstechnik befassen Sie sich mit analoger und digi-taler Schaltungstechnik, Leistungselektronik sowie Leiter-platten-Design. Sie lernen, hochintegrierte Bauteile wie FPGAs einzusetzen, Mikrocontroller zu programmieren und Sensorsysteme zu bauen. Sie verstehen die Unter-schiede zwischen Steuern und Regeln und können auch anspruchsvolle Algorithmen und Verfahren einsetzen. Mit Signalverarbeitung holen Sie das Verdeckte aus ver-rauschten Signalen heraus und können in Mikrosekunden auf Veränderungen reagieren.

Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme

Als Absolvent / -in der Systemtechnik-Studienrichtung In-formations- und Kommunikationssysteme werden Sie zu einer Fachperson für die praxisorientierte Softwareent-wicklung mit Fokus Web und mobile Applikationen so-wie der Kommunikationstechnik mit Fokus Internet und IP-basierte Unternehmensnetze. Anders gesagt: Sie wer-den zur Internet-Ingenieurin / zum Internet-Ingenieur. Die Studie «ICT-Fachkräftesituation Bildungsbedarfsprognose 2020» des Verbandes ICT Berufsbildung Schweiz geht von 25 000 zusätzlichen Stellen im Bereich ICT für die Schweiz bis im Jahr 2020 aus. Gute Zukunftsperspektiven für Sie.

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Studienrichtung Mikrotechnik

Die Systemtechnik-Studienrichtung Mikrotechnik spricht Stu-dierende an, die Interesse haben an Herstellungsmethoden kleinster Systembauteile, wie sie für Mobil telefone, in Autosteu-erungen, in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt, der industriellen Fertigung und in der alltäglichen Technik verwen-det werden. Sie lernen, für nahezu jede Branche neue Systeme zu entwickeln, von Grund auf bis zur Produktion. Dafür erhalten Sie sowohl Grundlagenwissen der Ingenieurdisziplinen wie z. B. Physik als auch spezifisches Wissen in modernen Technologien.

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Studienrichtungen und Zusatzqualifikation

Im Bachelor-Studium Systemtechnik schaffen Sie sich mit den gemeinsamen Grundlagenmodulen ein

solides Fundament, auf dem Sie aufbauen können. Die Wahl der Studienrichtung gibt die Richtung vor,

in welche sich Ihr Studium, aber auch Ihre berufliche Zukunft entwickeln soll. Fünf Studienrichtungen

stehen zur Auswahl.

Studienrichtung Maschinenbau

Für den Berufseinstieg als Ingenieurin oder Ingeni-

eur bietet Ihnen die Systemtechnik-Studienrichtung

Maschinenbau äusserst weit gefächerte Möglich-

keiten. Gerade wegen des Grundlagenwissens

in Elektronik und Informatik sind Sie nicht nur für

klassische Maschinenbaupositionen, sondern auch

für interdisziplinäre Aufgabenstellungen hervor-

ragend vorbereitet. Im Rahmen des Studiengan-

ges erlernen Sie alle Bereiche der mechanischen

Produktentwicklung, von Idee und Konzept über

Konstruktion, Berechnung und Simulation bis zu

Fertigung und Service.

Studienrichtung Mikrotechnik

Die Systemtechnik-Studienrichtung Mikrotechnik

spricht Studierende an, die Interesse haben an

Herstellungsmethoden kleinster Systembauteile,

wie sie für Mobil telefone, in Autosteuerungen,

in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt,

der industriellen Fertigung und in der alltäglichen

Technik verwendet werden. Sie lernen, für nahezu

jede Branche neue Systeme zu entwickeln, von

Grund auf bis zur Produktion. Dafür erhalten Sie

sowohl Grundlagenwissen der Ingenieurdisziplinen

wie z. B. Physik als auch spezifisches Wissen in

modernen Technologien.

Studienrichtung Photonik

Unter Photonik versteht man die Verbindung aus

optischen Technologien und Elektronik. Ob im

Computer, im Smartphone, in modernen

mikroinvasiven Operationssystemen, in der

Raumfahrt, in der Navigation oder in der

Kommunikation – überall sind photonische

Studienrichtung Ingenieurinformatik

Als Studierende der Systemtechnik-Studienrich-

tung Ingenieurinformatik befinden Sie sich an der

Schnittstelle zwischen Informatik und Ingenieur-

wissenschaften. Das Aufgabenspektrum spannt

sich vom Entwurf und der Realisierung komplexer

eingebetteter Systeme mit parallelen Abläufen,

harten Echtzeitanforderungen und spezifischer

Hardwareentwicklung bis hin zu vernetzten,

verteilten, objekt- und komponentenorientierten

Software-Applikationen auf unterschiedlichsten

Plattformen wie Mikrocontrollern, Mobilgeräten,

Windows- und Linux-Rechnern.

Studienrichtung Elektronik und Regelungstechnik

In der Systemtechnik-Studienrichtung Elektronik

und Regelungstechnik befassen Sie sich mit ana-

loger und digitaler Schaltungstechnik, Leistungs-

elektronik sowie Leiterplatten-Design. Sie lernen,

hochintegrierte Bauteile wie FPGAs einzusetzen,

Mikrocontroller zu programmieren und Sensorsys-

teme zu bauen. Sie verstehen die Unterschiede

zwischen Steuern und Regeln und können auch

anspruchsvolle Algorithmen und Verfahren einset-

zen. Mit Signalverarbeitung holen Sie das Verdeck-

te aus verrauschten Signalen heraus und können in

Mikrosekunden auf Veränderungen reagieren.

Studienrichtung Informations- und

Kommunikationssysteme

Als Absolvent / -in der Systemtechnik-Studienrich-

tung Informations- und Kommunikationssysteme

werden Sie zu einer Fachperson für die praxis-

orientierte Softwareentwicklung mit Fokus Web

und mobile Applikationen sowie der Kommunika-

tionstechnik mit Fokus Internet und IP-basierte

Unternehmensnetze. Anders gesagt: Sie werden

zur Internet-Ingenieurin / zum Internet-Ingenieur. Die

Studie «ICT-Fachkräftesituation Bildungsbedarfs-

prognose 2020» des Verbandes ICT Berufsbildung

Schweiz geht von 25 000 zusätzlichen Stellen im

Bereich ICT für die Schweiz bis im Jahr 2020 aus.

Gute Zukunftsperspektiven für Sie.

BAchEloR-StuDIuM SyStEMtEchnIK

Zusatzqualifikation als Produkt-

und Projektingenieur

Im Verlauf der ersten Phase des Studienganges

können sich die Studierenden für die optionale

Zusatzqualifikation zum Produkt- und Projektinge-

nieur anmelden. Die Ausbildung erfolgt in Form

von Wahlmodulen während der zweiten und dritten

Phase des Studienganges. Erfolgreich qualifizierte

Detaillierte Infos zu den einzelnen Studienrichtungen finden Sie in den separaten

Broschüren sowie im Web unter www.ntb.ch /ingenieurstudium.

Produkt- und Projektingenieure planen, realisieren

und leiten komplexe Projekte an der Schnittstelle

von Entwicklung, Management und Anwendung.

Weitere Informationen zur Zusatzqualifikation fin-

den sich in der entsprechenden Detailbroschüre.

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Komponenten und Systeme zu finden.

Mit der Systemtechnik-Studienrichtung

Photonik treten Sie ein in diese faszinierende

Welt der Zukunft, die Ihnen Chancen in allen

Industriebranchen bietet. Photonikspezialisten

sind heute gefragt wie nie zuvor.

NEU ab Herbst 2015: Studienrichtung Photonik

Unter Photonik versteht man die Verbindung aus optischen Technologien und Elektronik. Ob im Computer, im Smartphone, in modernen mikroinvasiven Operationssystemen, in der Raum-fahrt, in der Navigation oder in der Kommunikation – überall sind photonische Komponenten und Systeme zu finden. Mit der Systemtechnik-Studienrichtung Photonik treten Sie ein in diese faszinierende Welt der Zukunft, die Ihnen Chancen in allen In-dustriebranchen bietet. Photonikspezialisten sind heute gefragt wie nie zuvor.

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Zusatzqualifikation als Produkt- und Projektingenieur

Im Verlauf der ersten Phase des Studienganges können sich die Studierenden für die optionale Zusatzqualifikation zum Produkt- und Projektingenieur anmelden. Die Ausbildung erfolgt in Form von Wahlmodulen während der zweiten und dritten Phase des Studienganges. Erfolgreich qualifizierte Produkt- und Projekt-ingenieure planen, realisieren und leiten komplexe Projekte an der Schnittstelle von Entwicklung, Management und Anwen-dung. Weitere Informationen zur Zusatzqualifikation finden sich in der entsprechenden Detailbroschüre.

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MEISTERNSIE IHREZUKUNFT

MASTERSTUDIEN-

GÄNGE AN DER NTB

Master of Science FHO in

Engineering (MSE)

Das Master-Studium dauert drei Semester, wenn es in Vollzeit absolviert wird oder entsprechend länger als berufsbeglei-tender Studiengang. Es richtet sich an hoch motivierte Bachelor-Absol venten mit einem sehr guten Abschluss.

Parallel zu den allgemeinen Theorie-mo-dulen, die zentral in Zürich, Bern oder Lausanne gehalten werden, arbeiten die Masterstudierenden an Projekten im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung innerhalb einer sogenannten Master Research Unit (MRU) mit.

Die NTB bietet das MSE-Studium mit einem breiten Themengebiet an:

Forschungsschwerpunkte Mikro- und Nanotechnologie

– Mikrosysteme – Photonische Systeme – Biomedizinische

Systeme – Simulation von

Systemen – Prozesse und Werkstoffe

Forschungssschwerpunkte Systemtechnik, Automation und Produktion

– Mechanik – Automation – Robotik – Elektronik

– Informatik – Eingebettete Systeme – Bildverarbeitung – Leistungselektronik

– Wärme- und Kältetechnik

Internationale Masterangebote

In Zusammenarbeit mit deutschen und österreichischen Hochschulen bietet die NTB auch Masterstudiengänge nach inter-nationalem Recht an:

Master of Science in Micro- und Nano-technology Kooperationsstudiengang der NTB, ZHAW, EMPA und der Fachhochschule Vorarlberg

Master of Engineering in Mechatronik Kooperationsstudiengang der NTB und der Hochschule Konstanz

Weiterbildungsmaster

Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme

Master of Advanced Studies FHO in Mechatronik

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Preisspender

Ein herzliches Dankeschön für die zur Verfügung gestellten Förderpreise:

Eine Initiative innovativerUnternehmen zusammen mit Hochschulpartnerin NTB.

– Super! Sie erhalten einen Lohn während des Praktikumsjahres– Fünf renommierte Firmen bieten die Chance auf Praktikumsplätze– Sie gehören bereits zum Team der Hochschule NTB– Sehr grosse Nähe zur berufl ichen Praxis– Das Praktikumsjahr ist Voraussetzung für die Zulassung zum Ingenieur-Studium an der NTB

Partnerfi rmen

Hochschulpartnerin

Ein Flair für die Technik? Nach der Matura einsteigen.

www.praktikumsjahr.ch

ntb_praktikumsjahr_A3.indd 1 07.05.13 15:17

Unsere drei Standorte

Die NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs ist Mitglied der

FHO Fachhochschule Ostschweiz und bietet das dreijährige Vollzeit- und

das vierjährige berufsbegleitende Bachelor-Studium Systemtechnik an

den drei Standorten Buchs, St. Gallen und Chur an. Auf Wunsch können

Studierende auch Module von den drei Studienorten kombinieren.

NTB Campus Buchs

NTB Studienzentrum St. Gallen NTB Standort Chur

NTB Campus Buchs

NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs

NTB Campus Buchs

Werdenbergstrasse 4

9471 Buchs

Tel. +41 81 755 33 11

[email protected]

NTB Studienzentrum St. Gallen

Schönauweg 4, Postfach

9013 St. Gallen

Tel. +41 81 755 32 00

[email protected]

NTB Standort Chur

HTW Chur (Kooperationspartner)

Hochschule für Technik und Wirtschaft

7004 Chur

www.htwchur.ch

FHO Fachhochschule Ostschweiz www.ntb.ch/ingenieurstudium

Documents

Abschlussarbeiten 2015: Bachelor of Science FHO in Systemtechnik