Smart Electric Drives Production: Intelligentes Richten von Flachdraht für die Produktion elektrischer Traktionsantriebe durch Sensorintegration und maschinelle Lernverfahren (BA/PA/MA/HiWi; verschiedene Schwerpunkte)

Bildquellen: BMW AG

Motivation: 

Für die deutsche Automobilindustrie bietet der Wandel hin zur Elektromobilität einige Risiken, aber auch etliche Chancen. So werden es vor allem Lösungen des hiesigen Maschinen- und Anlagenbaus sein, die die Batteriekosten reduzieren, Leichtbau ermöglichen und die Produktion von Elektromotoren verbessern. Eine der Herausforderungen bei Elektromotoren der neusten Generation besteht in der präzisen Herstellung sogenannter Hairpins – massive, lackisolierte Kupferflachdrähte, die gerichtet, stellenweise abisoliert, abgelängt und zu dreidimensionalen Spulen geformt und verschweißt werden müssen. 

Die Hairpinstatorproduktion ist von einer Überlagerung mehrerer, nichtlinearer Effekte geprägt. So haben vorgelagerte Prozessschritte, allen voran das Richten, einen hohen Einfluss auf das Ergebnis nachfolgender Biege- und Schränkoperationen. Im Rahmen eines angelaufenen Industrieprojekts soll daher untersucht werden, inwiefern sich geometrische Abweichungen, veränderte Materialzusammensetzungen und Schadstellen mittels geeigneter Sensorik, z.B. Kraftaufnehmern oder optischen Sensoren, detektieren lassen. Durch eine sensorisierte Richtstrecke ließen sich Schwankungen des Eingangsmaterials anhand von Messdaten, etwa unter Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz, approximieren und durch intelligentes Nachstellen der Richtrollen kompensieren. 

Aufgabenstellungen: 

Im Rahmen dessen leiten sich verschiedene Aufgabenstellungen für Bachelor-/Projekt- und Masterarbeiten ab, welche die Integration von Sensoren, die Anpassung von Konstruktionen sowie die Durchführung von Versuchsreihen adressieren. Der genaue Schwerpunkt kann je nach Interesse und Vorkenntnissen im Zuge eines persönlichen Gesprächs festgelegt werden. Eine mögliche Aufgabenstellung wäre: 

  • Einarbeitung in die Grundlagen der Hairpin-Statorproduktion, insb. des Richtens 
  • Identifikation, Bewertung und Vergleich verschiedener Lösungen zur Inline-Messung relevanter Prozessgrößen 
  • Konstruktive Anpassung der bestehenden Richtstrecke zur Integration der ausgewählten Sensorlösungen 
  • Implementierung der ausgewählten Sensorlösungen und Validierung derer anhand praktischer Versuchsreihen 
  • Statistische Auswertung der gewonnenen Messdaten zur Korrelation von Prozess- und Qualitätsgrößen (je nach Schwerpunkt und Art der Arbeit unter Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz, insb. des Maschinellen Lernens) 

 Voraussetzungen und Bewerbung: 

  • Interesse an der Produktion elektrischer Traktionsantriebe sowie Sensorik 
  • Freude an praktischer Arbeit wie der Einrichtung von Sensorik und der Durchführung von Experimenten 
  • Selbständige und gewissenhafte Arbeitsweise, gerne auch in direktem Kontakt zum Industriepartner 
  • Bewerbungen vorzugsweise per E-Mail mit Lebenslauf, aktueller Fächerübersicht und Nennung des bevorzugten Themenkomplexes an beide Ansprechpartner, d.h. marcel.baader@faps.fau.de und andreas.mayr@faps.fau.de (in CC)

Ansprechpartner: 

Marcel Baader, M.Sc.
Andreas Mayr, M.Sc., M.Sc.

Einblick in die Produktion von elektrischen Traktionsantrieben bei BMW: 

 

Kategorien:

Forschungsbereich:

Elektromaschinenbau

Art der Arbeit:

Bachelorarbeit, Diplomarbeit, Hauptseminar, Masterarbeit, Projektarbeit, Studienarbeit

Studiengang:

Energietechnik, Informatik, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Medizintechnik, Wirtschaftsingenieurwesen

Technologiefeld:

Additive Fertigung, Aufbau und Verbindungstechnik, Fertigungsregelung und Intralogistik, Handhabungstechnik, Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen, Medizintechnik, Planung und Simulation, Energy and Ecology, Software Engineering und Deployment, Innovatives Qualitätsmanagement