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Ausgangssituation:

Beim induktiven Kompaktieren primärisolierter Hochfrequenzlitzen (HF-Litzen) werden während des Prozesses umfangreiche Maschinen- und Induktionssystemdaten erfasst. Diese Daten enthalten potenziell die Information, mit der die resultierende Verbindungsqualität bereits während des Prozesses prädiziert werden kann, was eine Grundvoraussetzung für eine spätere Inline-Qualitätsüberwachung im industriellen Kontext darstellt.

Aus mehreren bereits abgeschlossenen Versuchsreihen am Lehrstuhl liegt ein umfangreicher Datenpool vor, dessen systematische Konsolidierung und Modellierung jedoch noch aussteht. Ziel der Arbeit ist es, aus diesen Bestandsdaten ein datenbasiertes Prozessmodell abzuleiten, das die Korrelation zwischen Prozesssignalen und Verbindungsqualität herstellt und damit die Basis für eine prozessbegleitende Qualitätsüberwachung schafft.

Der Umfang der Arbeit umfasst dabei folgende Arbeitsinhalte:

• Literaturrecherche
  • Methoden der datenbasierten Prozessmodellierung in der Fügetechnik
  • Signalbasierte Qualitätsprädiktion bei Fügeprozessen
• Datenkonsolidierung
  • Sichtung und Vereinheitlichung der bestehenden Maschinen- und Induktionssystemdaten aus mehreren Versuchsreihen
  • Bewertung der Datenqualität, Identifikation von Lücken und Inkonsistenzen
• Feature-Engineering und Modellentwicklung
  • Extraktion prozessrelevanter Merkmale aus Kraft-Weg-Verläufen, Generatorleistungsdaten und Pyrometriesignalen
  • Aufstellung statistischer und maschineller Lernmodelle zur Prädiktion von Kompaktierungsgrad, elektrischem Widerstand und Fehlprobenrate
• Validierung
  • Bewertung der Modellgüte mittels Kreuzvalidierung und Hold-out-Analysen
  • Identifikation der prädiktivsten Prozessmerkmale (Feature Importance)
• Bewertung & Dokumentation
  • Erarbeitung eines Konzepts zur Inline-Anwendbarkeit der entwickelten Modelle
  • Formulierung von Empfehlungen für eine spätere prozessbegleitende Qualitätsüberwachung

Voraussetzungen zur Bewerbung:

• Studiengang: Studium des Maschinenbaus, der Mechatronik, der Elektrotechnik, des Wirtschaftsingenieurwesens, IPEM, oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs
• Fachkenntnisse: Sichere Programmierkenntnisse in Python; Grundlagen in Statistik und Datenanalyse; idealerweise erste Erfahrungen mit maschinellen Lernverfahren
• Arbeitsweise: Strukturierte, analytische und eigenständige Arbeitsweise; Bereitschaft, sich in domänenspezifische Prozessdaten und produktionstechnische Zusammenhänge einzuarbeiten
• Sprachkenntnisse: Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Bewerbungen mit Lebenslauf und aktuellem Notenspiegel bitte per E-Mail an: miriam.eichinger@faps.fau.de

Ausgangssituation:

Induktive Ladepads für elektrische Fahrzeuge erfordern hochzuverlässige und effiziente Kontaktierungen, insbesondere bei der Verwendung von primärisolierten HF-Litzen aus Aluminium. Aluminium bietet Vorteile wie geringes Gewicht und gute Leitfähigkeit, stellt jedoch besondere Anforderungen an die Kontaktierung aufgrund seiner Oxidationsanfälligkeit und mechanischen Eigenschaften. Ziel ist es, die Machbarkeit und Zuverlässigkeit der Kontaktierung zu demonstrieren.

Der Umfang der Arbeit umfasst dabei folgende Arbeitsinhalte:

• Literaturrecherche: Untersuchung bestehender Kontaktierungstechniken für Aluminiumlitzen.

• Konzeptentwicklung: Proof of Concept, der die Kontaktierung von HF-Litzen qualifiziert.

• Versuchsdurchführung: Testen der Kontaktierungen unter realistischen Bedingungen (z. B. Temperaturzyklen, Strombelastung) und Bewertung der elektrischen und mechanischen Stabilität.

• Dokumentation: Auswertung der Ergebnisse und Erstellung einer detaillierten Dokumentation einschließlich Empfehlungen für die weitere Entwicklung.

 

Voraussetzungen zur Bewerbung:

• Fachkenntnisse: Grundkenntnisse in Elektrotechnik und Materialwissenschaften, sowie Interesse an experimenteller Arbeit.

• Arbeitsweise: Selbstständige, strukturierte und präzise Arbeitsweise sowie Teamfähigkeit.

• Sprachkenntnisse: Gute Deutschkenntnisse in Wort und Schrift; Englischkenntnisse sind von Vorteil für die Literaturrecherche.

 

Bewerbungen mit Lebenslauf und aktuellem Notenspiegel bitte per E-Mail an:

miriam.eichinger@faps.fau.de

 

Sollten Sie in die engere Auswahl kommen, werden Sie per Mail kontaktiert. Ein Anruf ist nicht notwendig.

Ausgangssituation:

Das induktive Kompaktieren ist ein vielversprechendes Verfahren zur direkten, kontaktelementfreien Verbindung primärisolierter Hochfrequenzlitzen (HF-Litzen) für Anwendungen wie induktive Ladepads und elektrische Antriebe. Durch das Zusammenspiel aus induktiver Werkzeugerwärmung und mechanischem Verpressen wird die Litze form- und teilweise stoffschlüssig kompaktiert und dabei zugleich die Primärisolation thermisch entfernt.

Während für Prozess für Kupferlitzen bereits ein erster Proof-of-Concept vorliegt, treten bei Aluminiumlitzen werkzeugseitige Herausforderungen auf, insbesondere starke Adhäsionseffekte am Werkzeug, ungleichmäßige Gratbildung und eine erhöhte Fehlprobenrate. Erste Untersuchungen am Lehrstuhl haben gezeigt, dass alternative Werkzeuggeometrien sowie Hartstoffbeschichtungen für Kupferlitzen deutliche Prozessverbesserungen bewirken. Die Übertragung dieser Erkenntnisse auf Aluminium und die Ableitung einer robusten Prozessauslegung für Al-HF-Litzen stehen aus.

Der Umfang der Arbeit umfasst dabei folgende Arbeitsinhalte:

• Literaturrecherche
  • Werkzeugbeschichtungen für Umform- und Fügeprozesse mit Aluminium
  • Stand der Forschung zum Kontaktieren von HF-Litzen
• Versuchsplanung
  • Konzeption einer Versuchsmatrix für alternative Werkzeuggeometrien und Hartstoffbeschichtungen
  • Festlegung des Parameterraums und der Bewertungskriterien
• Versuchsdurchführung
  • Systematische Kompaktierversuche an Aluminium-HF-Litze am bestehenden Versuchsstand
  • Metallographische Probenpräparation und Dokumentation des Werkzeugzustands
• Auswertung
  • Quantifizierung von Kompaktierungsgrad, elektrischem Widerstand und Fehlprobenrate mittels Lichtmikroskopie, 3D-Laserscanning-Mikroskopie und Vierleitermessung
  • Statistische Auswertung der Versuchsergebnisse
• Bewertung & Dokumentation
  • Vergleichende Bewertung der untersuchten Werkzeugkombinationen
  • Ableitung einer Best-Practice-Empfehlung für die weiterführende Verfahrensentwicklung

Voraussetzungen zur Bewerbung:

• Studiengang: Studium des Maschinenbaus, der Mechatronik, des Wirtschaftsingenieurwesens, IPEM oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs
• Fachkenntnisse: Grundkenntnisse in Werkstoffkunde und Fertigungstechnik; Interesse an experimenteller Laborarbeit und metallographischer Probenpräparation
• Arbeitsweise: Strukturierte, sorgfältige und eigenständige Arbeitsweise; Bereitschaft, sich in metallographische Probenpräparations- und Auswertungsmethoden einzuarbeiten
• Sprachkenntnisse: Gute Deutschkenntnisse in Wort und Schrift

Bewerbungen mit Lebenslauf und aktuellem Notenspiegel bitte per E-Mail an: miriam.eichinger@faps.fau.de

Hintergrund
Die Fertigung elektrischer Antriebe, wie etwa Hairpin-, Continuous-Hairpin- oder Axialflussmaschinen, erfordert eine präzise Kontrolle von Material und Prozess. Ein zentraler Schritt ist das Richten von Flachdraht, das bislang auf festen Parametern und Erfahrungswissen basiert. Dabei werden Schwankungen im Material nur unzureichend berücksichtigt. Das Ziel besteht darin, diesen Prozess mithilfe moderner Sensorik, Messtechnik und innovativer Regelungsansätze weiterzuentwickeln, um die Produktionsqualität effizient zu steigern.

 

Mögliche Aufgabenstellungen
Studentische Arbeiten können zu einem der folgenden Themen erarbeitet werden:

• Integration eines Interferometers zur Isolationsschichtdickenmessung
• Modellierung und Simulation des Richtprozesses
• Weiterentwicklung einer flexiblen, mechanischen Abisolierstation für Flachdraht
• SPS-Programmierung einer Schwenkbiege-Anlage zum 2D-Biegen von Flachdraht

Die detaillierten Inhalte und Aufgabenstellungen werden in einem persönlichen Gespräch besprochen.

 

Anforderungsprofil

• Interesse an der Produktion elektrischer Traktionsantriebe
• Je nach Themengebiet sind Grundkenntnisse in Konstruktion, Messtechnik, Programmierung, Datenanalyse (KI/ML) oder Regelungstechnik erforderlich.
• Freude an praktischer Arbeit (Versuchsreihen, Messtechnik, Anlagenaufbau)
• Analytisches, strukturiertes und selbstständiges Arbeiten
• Teamfähigkeit und Kommunikationsstärke
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift

 

Bewerbung
Bitte senden Sie Ihre Bewerbung mit

• Lebenslauf
• Aktuellem Notenspiegel
• Angabe der bevorzugten Aufgabenstellung

per E-Mail an anja.preitschaft@faps.fau.de

Wichtig: Bewerbungen ohne konkrete Nennung eines Themenbereichs können leider nicht bearbeitet werden.

Siemens Energy bietet aktuell eine Masterarbeit zur Analyse und Simulation einer Automatisierungslösung für die Blechbearbeitung zur Optimierung von Prozessen und Qualität an. Die Arbeit wird im Werk für Großtransformatoren in Nürnberg durchgeführt. Weitere Informationen unter:

https://jobs.siemens-energy.com/en_US/jobs/FolderDetail/292057

Die Auslegung von Toroidalmagnetfeldern ist eine zentrale Grundlage für zahlreiche Anwendungen in der Energietechnik und Magnetentwicklung, insbesondere im Umfeld supraleitender Systeme und zukünftiger Fusionsanlagen. Dabei müssen Feldverteilungen, Geometrieeinflüsse, Randbedingungen und Auslegungsparameter in geeigneten Simulationsumgebungen zuverlässig abgebildet und bewertet werden. Insbesondere bei komplexen Spulengeometrien, gekrümmten Leiterverläufen und hohen Anforderungen an Feldqualität, Nachvollziehbarkeit und Modellgüte sind systematische Analyse und Validierung der verwendeten Simulationswerkzeuge von großer Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist die Analyse bestehender Simulationsumgebungen zur Auslegung von Toroidalmagnetfeldern. Der Fokus liegt auf dem strukturierten Verständnis der zugrunde liegenden Modelle, der Bewertung von Parametereinfluss und Aussagekraft sowie der Untersuchung der Eignung der Umgebung für die magnetische Auslegung und den späteren Einsatz im Forschungskontext.

Aufgabenstellung

• Einarbeitung in die bestehenden Simulationsumgebungen, die physikalischen Grundlagen von Toroidalmagnetfeldern und die relevanten Randbedingungen der magnetischen Auslegung
• Analyse des Aufbaus der Simulationsumgebung hinsichtlich Modellstruktur, Eingangsgrößen, Randbedingungen und Ergebnisdarstellung
• Untersuchung der zugrunde liegenden Annahmen, Vereinfachungen und Grenzen der verwendeten Modellierung
• Durchführung systematischer Simulationsstudien zur Bewertung des Einflusses wesentlicher Auslegungsparameter auf Feldverteilung und Feldcharakteristik
• Analyse der Sensitivität gegenüber geometrischen, elektrischen und magnetischen Eingangsgrößen
• Bewertung der Aussagekraft und Plausibilität der Simulationsergebnisse anhand physikalischer Zusammenhänge und gegebenenfalls verfügbarer Referenzdaten
• Identifikation möglicher Schwachstellen, Unsicherheiten oder Verbesserungspotenziale innerhalb der Simulationsumgebung
• Erarbeitung von Ansätzen zur strukturierten Nutzung, Erweiterung oder methodischen Verbesserung der Umgebung für zukünftige Auslegungsaufgaben
• Dokumentation der Ergebnisse sowie Aufbereitung der gewonnenen Erkenntnisse für die weitere Nutzung im Team

Anforderungen

• Gute Kenntnisse in Elektrotechnik, Mechatronik, Physik, Maschinenbau oder einem verwandten technischen Bereich
• Interesse an elektromagnetischen Fragestellungen, numerischer Simulation und physikalischer Modellbildung
• Grundkenntnisse in mathematischer Modellierung und technischer Auswertung
• Sehr gute Programmierkenntnisse, idealerweise in Python, C++, Matlab oder einer vergleichbaren Umgebung
• Erfahrungen mit Simulationstools oder elektromagnetischen Berechnungen
• Strukturierte, eigenständige und sorgfältige Arbeitsweise sowie Teamfähigkeit
• Sehr gute Deutsch und/oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Weitere Informationen

Weitere Informationen und Details sind bei den genannten Mitarbeitern erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden Sie bitte mit aktuellem Notenauszug, relevanten Zeugnissen, Sprach Level Nachweis bei nicht muttersprachlichem Deutsch oder Englisch sowie Lebenslauf per E Mail. Ich werde mich zeitnah rückmelden.

Kamera und KI gestützte Roboterprozesse eröffnen neue Möglichkeiten für die präzise und flexible Fertigungsprozesse. Insbesondere bei der Handhabung biegeschlaffer Bauteile, geometrischen Toleranzen und hohen Anforderungen an Prozesssicherheit, Wiederholgenauigkeit und Robustheit sind konventionelle, rein vorgeplante Abläufe nur eingeschränkt geeignet. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines kamera und KI gestützten Roboterprozesses zur zuverlässigen Erkennung, Lagebewertung und automatisierten Einbringung paralleler Drähte in Statornuten. Der Fokus liegt auf der durchgängigen Verbindung von Bildverarbeitung, intelligenter Prozessentscheidung und robotischer Ausführung einschließlich geeigneter Schnittstellen, Validierungsstrategien und Bewertung der Prozessfähigkeit.

Aufgabenstellung

• Einarbeitung in den bestehenden Versuchsaufbau, die Prozessanforderungen und die Randbedingungen der Drahteinbringung in Statornuten
• Analyse des Ist Zustands hinsichtlich Drahtlage, Toleranzen, relevanter Fehlerbilder und bisheriger Handhabungsstrategien
• Konzeption eines kamera gestützten Systems zur Erkennung und Bewertung der Drahtposition sowie der relevanten Prozessmerkmale
• Entwicklung geeigneter KI basierter Ansätze zur Detektion, Klassifikation oder Lagebewertung der Drähte und zur Unterstützung der Prozessentscheidung
• Auslegung und Implementierung eines robotergestützten Prozesses zur automatisierten Einbringung paralleler Drähte in Statornuten
• Entwicklung geeigneter Strategien zur Bahnplanung, Korrekturbewegung und robusten Prozessführung bei Abweichungen im realen Aufbau
• Integration der Bildverarbeitung und KI Verfahren in die bestehende Roboter und Steuerungsumgebung
• Inbetriebnahme und experimentelle Validierung des Gesamtsystems hinsichtlich Erkennungsqualität, Wiederholgenauigkeit, Prozessstabilität und Robustheit
• Dokumentation der Ergebnisse sowie Aufbereitung der entwickelten Methoden für die weitere Nutzung im Team

Anforderungen

• Gute Kenntnisse in Robotik, Automatisierung, Mechatronik oder einem verwandten technischen Bereich
• Interesse an Bildverarbeitung, maschinellem Lernen oder KI gestützten Verfahren in der Produktion
• Grundkenntnisse in Programmierung, idealerweise in Python oder C++
• Erfahrungen mit ROS, Kamera Systemen, Machine Vision oder der Verarbeitung von Sensordaten sind von Vorteil
• Strukturierte, eigenständige und sorgfältige Arbeitsweise sowie Teamfähigkeit
• Sehr gute Deutsch und/oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Weitere Informationen

Weitere Informationen und Details sind bei den genannten Mitarbeitern erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden Sie bitte mit aktuellem Notenauszug, relevanten Zeugnissen, Sprach Level Nachweis bei nicht muttersprachlichem Deutsch oder Englisch sowie Lebenslauf per E Mail. Wir werden uns zeitnah rückmelden.

Aufgabenstellung:

Im Kontext der Elektromotorenfertigung für schienengebunden Fahrzeuge haben sich diverse Motorkonzepte etabliert, welche vorwiegend auf massiveren Flachleitern beruhen. Deren Handhabung und Einbringung stellt auf Grund ihrer großen Biegesteifigkeit, gepaart mit der erforderlichen Formgebung, eine große Herausforderung dar. Auf Grund vergleichsweise geringen Stückzahlen sind gegenwärtig einige Prozessschritte manuelle gelöst. Deren Automatisierung stellt eine große Herausforderung innerhalb der Transformation der Mobilität im 21. Jahrhundert dar.

Ziel dieser studentischen Arbeit ist es, simulativ zu untersuchen, wie sich das eingesetzte Nutgrundpapier während der Formgebung durch stempelbasierte Werkzeuge und der während der Montage in das Blechpaket verhält. Wichtig sind hierzu auftreten und benötigte Kräfte seitens der ausführenden Maschine, aber auch der Einfluss einer eingebrachten Perforation auf das Papier selbst.

Die Arbeit beinhaltet folgende Schwerpunkte:

• Einarbeitung in die Statorfertigung für Schienenfahrzeuge
  • Eigenheiten der Wicklungsmontage
  • Nutgrundisolation
• Einarbeitung in den Themenkomplex Simulation
• Simulative Abbildung des Status Quo im Formgebungsprozess
  • Falzung & Perforation
  • Montage
• Knappe Abbildung des Spulenfügeprozesses
• Simulative Abbildung des Papierverhaltens
  • Während des Auftrennens
  • Während der Faltung
  • Während der Deckschiebermontage
• Ableitung von Prozesspotentialen

 

Persönliche Voraussetzungen:

• Interesse an Fertigungsprozessen im Bereich Elektromaschinen
• Grundlegende Kenntnisse der Funktionsweise und des Aufbaus eines E-Motors
• Konstruktives Geschick (CAD)
• Erfahrungen mit Simulation
• Eigenständige Arbeitsweise
• Deutsch und Englisch in Wort und Schrift

Der Beginn kann ab sofort erfolgen. Eine grundlegende Vorarbeit ist vorhanden.

Weitere Informationen und Details sind beim genannten Mitarbeiter erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden Sie bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail oder über das Anfrageformular. Wir werden zeitnah rückmelden.

 

Aufgabenstellung:

Im Kontext der Elektromotorenfertigung für schienengebunden Fahrzeuge haben sich diverse Motorkonzepte etabliert, welche vorwiegend auf massiveren Flachleitern beruhen. Deren Handhabung und Einbringung stellt auf Grund ihrer großen Biegesteifigkeit, gepaart mit der erforderlichen Formgebung, eine große Herausforderung dar. Auf Grund vergleichsweise geringen Stückzahlen sind gegenwärtig einige Prozessschritte manuelle gelöst. Deren Automatisierung stellt eine große Herausforderung innerhalb der Transformation der Mobilität im 21. Jahrhundert dar.

Ziel dieser studentischen Arbeit ist es, strukturiert der Frage nachzugehen, inwieweit Falz- und Schneidkräfte Einfluss auf die Qualität der Nutgrundauskleidung haben. Neben der eingesetzten Prozesskraft sollen auch über die Geometrien der Werkzeuge weitere Erkenntnisse erlangt werden. Übergeordnetes Ziel ist, eine endlose Nutauskleidung herzustellen, welche eine innovative Spulenmontage ermöglicht.

Die Arbeit beinhaltet folgende Schwerpunkte:

• Einarbeitung in den Statorfertigung für Schienenfahrzeuge
  • Fertigungsprozess Stator
  • Zusammenspiel des statorseitigen Isolationssystems
  • Zweck und Funktion der Nutgrundisolation
• Konzeptentwürfe für Teillösungen
  • Untersuchungen verschiedener Falzparameter und -geometrien
  • Untersuchung verschiedener Schnittparameter und – geometrien
  • Aufnahme von Kraft/Wege-Kurven mittels Prüfmaschinen
• Überführung der Erkenntnisse in ein geeignetes Werkzeug
  • Untersuchung der Prozesseignung von gängigen Isolationspapieren
  • Validierung der eigenen Entwicklungen
• Implementierung in den Versuchsaufbau
  • Funktionsnachweis
  • Automatisierungsnachweis

Persönliche Voraussetzungen:

• Interesse an Fertigungsprozessen im Bereich Elektromaschinen
• Grundlegende Kenntnisse der Funktionsweise und des Aufbaus eines E-Motors
• Konstruktives Geschick (CAD)
• Handwerkliches Geschick
• Interesse an der Arbeit mit Maschinen und Analgen
• Deutsch und Englisch in Wort und Schrift

Der Beginn kann ab sofort erfolgen. Eine grundlegende Vorarbeit ist vorhanden.

Weitere Informationen und Details sind beim genannten Mitarbeiter erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden Sie bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail oder über das Anfrageformular. Wir werden zeitnah rückmelden.

 

Ausgangslage:

Mit der fortschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeuge steigt auch die Nachfrage nach komfortablen, sicheren und in den Alltag integrierbaren Lademöglichkeiten. Kontaktlose Energieübertragungssysteme ermöglichen Szenarien wie „Road Charging“ und „Opportunity Charging“. Weitere Vorteile sind ein gesteigerter Ladekomfort für den Anwender sowie eine geringere Angriffsfläche für Vandalismus. Folglich ist für die nächsten Jahre eine gesteigerte Nachfrage nach induktiven Energieübertragungssystemen für Elektromobile zu erwarten. Allerdings stehen bislang keine Verfahren zur Verfügung, die eine wirtschaftliche Fertigung induktiver Energieübertragungssysteme in hoher Stückzahl ermöglichen.

Mögliche Aufgabenstellung

Verlegen, Kontaktieren und Isolieren sind die drei wichtigsten Schritte zur Herstellung eines induktiven Energieübertragungssystems. Die Verfahren sollen durch geeignete Maßnahmen für die industrielle Fertigung befähigt werden. Neben praktischen Versuchen ist auch der prototypische Aufbau von Demonstratoren vorgesehen. Mögliche Aufgabenstellungen können sein:

• Einarbeiten in die Technologien für die kontaktlose Energieübertragung
• Analyse von verschiedenen Systemaufbauten der Marktbegleiter
• Adaption bestehender Konzepte aus dem Elektromaschinenbau auf den neuen Anwendungskontext
• Entwicklung und Konzeption geeigneter Vorrichtungen und Aufbau von Demonstratorsystemen

Hinweise und Bewerbung:

• Bearbeitung der Aufgaben im studentischem Team
• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
• Bewerbungen bitte per E-Mail mit Lebenslauf und aktueller Fächerübersicht an info@seamless-energy.com

Ansprechpartner:

Maximilian Kneidl
Maximilian Kneidl, M.Sc. info@seamless-energy.com