Open Access

Angesichts der Energiekrise wird Power-to-Gas als einzige praktische Lösung für die saisonübergreifende Langzeitspeicherung von Energie und als Antwort auf die schwankende und wachsende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien angesehen. Die Grundlage dieser Technologie ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser mittels Elektrolyse Stacks, die aus mehreren Zellen bestehen. Bei der Entwicklung dieser Zellen wird die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) als zerstörungsfreie Methode zur Überwachung des Betriebszustandes eingesetzt. Diese Methode erlaubt es, bestimmte Phänomene von Aktivierungs- und Degradationsprozessen nicht nur einer bestimmten Zelle, sondern auch den Zellkomponenten zuzuordnen. Über ein Ersatzschaltbild können die Veränderungen empirisch über die Komponentenwerte ermittelt und dokumentiert werden. Da EIS-Messungen meist an Einzelzellen beziehungsweise kleinen Stapeln erfolgen, sind bis auf wenige Ausnahmen keine Geräte zur Messung von Stapeln mit einer Stromaufnahme größer als 30 A am Markt erhältlich. Um diese Einschränkung zu umgehen, wurde im Zuge des EU-Projektes Recycalyze (ID: 861960) von der HyCentA Research GmbH ein eigener Aufbau zur Gewinnung der Messdaten entwickelt. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Datenverarbeitung und Auswertung dieser Messungen. Dazu wird die Frequenzanalyse hinsichtlich der Genauigkeit in Abhängigkeit von der Messdauer und Phänomenen wie spektralen Leckagen untersucht. Außerdem wird der Einfluss verschiedener Fenster verglichen und bewertet. Um die Auswirkungen auf die Membranelektrodenanordnung (MEA) zu zeigen, werden einfache Ersatzschaltbilder simuliert und gezeigt. Die Veränderung der Bauteilwerte kann bestimmte Effekte zeigen, die im Nyquist Plot aufgezeigt und mit gemessenen Impedanzkurven verglichen werden können. Die Frequenzanalyse, sowie die grafische Aufbereitung und Archivierung erfolgt in der Programmiersprache JULIA. Zur Validierung des Messaufbaus und der Datenauswertung wurde eine Messung mit einem marktüblichen Produkt, bei geringer Stromdichte, erfolgreich durchgeführt. Mit diesem Messaufbau und der Datenauswertung kann die HyCentA Research GmbH Messungen in einem Leistungsbereich anbieten, die bisher nicht möglich waren.

Das Unternehmen SSI SCHÄFER ist ein weltweit operierender Generalunternehmer im Bereich der Auslegung, Planung und Realisierung von schlüsselfertigen Logistikzentren. Eine zentrale Bedeutung in der Intralogistik spielt die Fördertechnik mit den entsprechenden Produktlösungen und Komponenten, zu denen auch der Stopper zählt. Im Wesentlichen wird der Stopper dazu verwendet, um das Fördergut auf der Fördertechnik exakt zu positionieren und am Absturz zu hindern. Realisiert werden diese Forderungen durch den Einsatz einer versenkbaren, mechanischen Barriere auf Basis eines pneumatischen Aktors. Ziel dieser Arbeit war einen rein elektrisch funktionierenden Stopper zu konzipieren und zu konstruieren, der die Vorgaben hinsichtlich gleichbleibender Leistungsfähigkeit, nicht größer werdendem Bauraum und Einhaltung des Kostenziels erfüllt. Die Auswahl des Konzeptes für den elektrischen Hubmechanismus fußt auf der Analyse der zuvor ausgearbeiteten Varianten. Im Anschluss erfolgten die Detailkonstruktion inklusive Auslegung des Antriebs sowie die Kalkulation der Baugruppe. Den Abschluss bildet ein Gesamtkostenvergleich der pneumatischen und elektrischen Ausführung mit dem Ergebnis, dass die Rentabilitätsschwelle erst nach einer Betriebsdauer von ca. 4,5 Jahren erreicht wird. Das Resultat ist eine abgeschlossene Konstruktion, die eine um 20 % höhere Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Hubzeit aufweist und den Bauraum nicht relevant vergrößert. Einzig die kalkulierten Kosten überschreiten den Zielpreis um 10%. Mit der Umsetzung eines Prototypen erfolgt eine Evaluierung der Konstruktion und in weiterer Folge eine Überprüfung des elektrischen Hubmechanismus im Dauertest. Die Erweiterung des Produktportfolios um den elektrischen Stopper bietet die Möglichkeit entweder Teilbereiche einer Anlage oder komplette Systeme gänzlich ohne Pneumatik zu realisieren.

In den letzten Jahren hat der Leichtbau im Automobilbau zunehmend an Bedeutung gewonnen. Neue Fügetechnologien in der Fahrzeugproduktion, der wachsende Einsatz von Leichtbauwerkstoffen und die Wettbewerbsfähigkeit sind für den Automobilzulieferer MAGNA Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG klare Herausforderungen für die Zukunft. Das Verfahren des Widerstandspunktschweißens bei Aluminiumlegierungen erfordert daher gegenüber der konventionellen Anwendung von Stahllegierungen eine gründlichere Betrachtung. Ziel dieser Masterarbeit ist es, mehrere Widerstandspunktschweißverfahren von Aluminiumlegierungen auf ihre Eignung und Effizienz zu überprüfen. Nach der Erarbeitung von konzeptionellen Anforderungen und einer intensiven Marktrecherche, werden verschiedene Technologien mithilfe von Prüfverfahren untersucht. Abschließend ist eine wirtschaftliche Betrachtung zwischen dem Verfahren des Widerstandspunktschweißens und einem ausgewählten mechanischen Kaltfügeverfahren zu erstellen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren DeltaCon 320 in einer ersten Absicherungsphase die Kriterien für den Einsatz in der Fahrzeugproduktion erfüllt und die Kosten-Bewertung vielversprechende Resultate liefert. Außerdem kann die effiziente Anwendung von Widerstandspunktschweißen gegenüber Stanznieten mittels praktischen Versuchen bestätigt werden. Die Erkenntnisse der Masterarbeit bilden eine wesentliche Grundlage dafür, dass zukünftig Widerstandspunktschweißverfahren von Aluminiumlegierungen in der Fahrzeugproduktion bei MAGNA Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG eingesetzt werden können. Zur Überprüfung für den prozesssicheren und serientauglichen Einsatz sind weitere Untersuchungen geplant.

Steigende Konkurrenz für Dienstleistungsunternehmen im Bereich Elektrotechnik-Planung erfordert kürzere Projekt-Durchlaufzeiten sowie einen hohen Qualitätsstandard der Dokumentation. Darüber hinaus steigt die Anzahl an Engineering-Tools, was dazu führt, dass hoher Ressourcenaufwand sowie plattformspezifische Fehlerbehebung notwendig ist. Zusätzlich ist die Nachverfolgung von Basisdaten-Änderungen ein wichtiger Umstand, um schnelle Reaktion im Planungsprozess zu garantieren. Das Ziel dieser Masterarbeit ist, Pläne für verschiedene Engineering-Umgebungen unter Zuhilfenahme einer abstrakten Herangehensweise zu generieren, um plattform-spezifische Arbeitsschritte zu minimieren. Die Durchführung basiert auf dem modellgetriebenen Entwicklungsansatz. Dazu wird der aktuelle Planungsprozess untersucht und die darin enthaltenen Dokumente identifiziert. Auf Basis derer wird ein neuer, modellgetriebener Planungsprozess entwickelt, mit einem plattform-unabhängigen Modell als Hauptbestandteil. Die Prozessqualität wird anhand des Erfüllungsgrades der Anforderungen festgelegt. Mit dem ersten Testprojekt, das im Zuge dieser Arbeit erstellt wird, lässt sich das Potenzial zur Reduzierung von Entwicklungsaufwand sowie Projekt-Durchlaufzeiten bereits erkennen. Um diesen modellgetriebenen Planungsprozess effizient anwenden zu können, müssen jedoch Großprojekte damit umgesetzt werden. In der aktuellen Situation ist dieser Prozess nicht anwendbar, da keine Projekte dieser Größenordnung im Unternehmen geplant sind. Jedoch kann der Prozess als Leitfaden für die Planung elektrotechnischer Anlagen dienen.

Wenn man abends in einem Großraumbüro im Lichtkegel der Schreibtischlampe arbeitet und rundherum Finsternis herrscht, kann das negative Auswirkungen auf die Psyche des Arbeitenden haben. Um dies zu verhindern, soll mit Hilfe von kabellosen Positionsaustauschs aller Leuchten eines Raumes eine Lichtwolke um den aktiven Arbeitsplatz erzeugt werden. Ein Softwaremodul berechnet über die Dämpfung eines ausgesendeten Signals den Abstand und entscheidet, welche Leuchten eingeschaltet werden. Deshalb werden Übertragungseigenschaften von Ultraschall und Infrarot mit Hilfe von Sender- und Empfängerschaltungen getestet und ausgewertet. Der Signalverlauf wird in halben Meterschritten bis zu einer Distanz von zehn Meter aufgezeichnet und in einem Korrelationsdiagramm visualisiert. Daraus ist erkennbar und wird durch das Ergebnis einer Bewertungsmatrix mit vier Bewertungskriterien unterstrichen, dass der Signaltyp Infrarot die bessere Wahl für diese Anwendung ist.