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Sensoren und sensorgestützte Technologien zur Demontage von Lithium-Ionen-Batteriesystemen – Methodische Analyse
Ausgangssituation
Der rapide Anstieg der Elektrofahrzeugflotte weltweit, von ca. 1 Million Fahrzeuge (2015) auf über 40 Millionen (2024), führt zu einer wachsenden Menge an gebrauchten Lithium-Ionen-Batterie-Systemen (LIB), die am Ende ihres Nutzungslebens einer hochwertigen Verwertung zugeführt werden müssen. Die EU-Batterieverordnung (EU) 2023/1542 schreibt ab 2030 Rückgewinnungsraten von mindestens 90 % für Lithium, 95 % für Kobalt und Nickel sowie 70 % für aktive Kathodenmaterialien vor und setzt damit hohe Anforderungen an vorgelagerte Demontageprozesse.
Eine gezielte, kaskadenförmige Demontage von Batteriepacks, entlang der Ebenen Pack → Modul → Zelle → Elektrode, ist Voraussetzung für die Erzeugung sortenreiner Materialfraktionen, wie sie für diverse Recyclingverfahren benötigt werden. Aktuelle industrielle Recyclingverfahren (Pyrolyse, direktes Schreddern) erzielen jedoch deutlich geringere Materialreinheiten (< 60 %) als eine tiefe Demontage (≥ 97 %).
Die größten Herausforderungen bei der automatisierten Demontage entstehen durch die hohe Architekturenvielfalt kommerzieller Batteriepacks: von modularen Cell-to-Module-Designs (C2M, z. B. VW ID.3, BMW i3) über zelldirekte Cell-to-Pack-Konzepte (CTP, z. B. BYD Blade, CATL Qilin) bis hin zu strukturell integrierten Lösungen (z. B. Tesla 4680 Structural Pack). Diese Vielfalt erfordert den gezielten Einsatz verschiedenster Sensortechnologien entlang der gesamten Demontagekaskade, um Prozessführung, Qualitätskontrolle und Sicherheitsüberwachung zu gewährleisten.
Für die systematische Bewertung und Weiterentwicklung sensorgestützter Demontageprozesse wird eine fundierte Literaturgrundlage benötigt, die bestehende Sensortechnologien klassifiziert, Leistungskennzahlen (KPIs) quantifiziert und Handlungsempfehlungen für die industrielle Umsetzung ableitet. Besonders relevant sind dabei u. a.:
- Elektrodenanalytik mittels Hyperspektralkameras (HSI) zur Materialklassifikation (NMC, LFP, NCA)
- Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) zur Zustandsbewertung (SOC, SOH) vor und während der Demontage
- 3D-Lasertriangulation und strukturiertes Licht zur geometrischen Erfassung und Prozessführung
- Kraft-Momenten-Sensorik für adaptives Füge- und Trennverhalten
- Thermografische Überwachung zur Detektion von Thermal-Runaway-Vorstufen
- Gassensorsysteme (MOX, PID) zur Erkennung von Elektrolytdämpfen und HF-Ausgasung
- Röntgen-/CT-Bildgebung zur zerstörungsfreien Zellzustandsanalyse
Aufgabenstellung
Im Rahmen der Abschlussarbeit soll eine systematische Konzeptionierung sensorgestützter Technologien für die Demontage von Lithium-Ionen-Batteriesystemen erfolgen. Dabei sind insbesondere folgende Arbeitsschritte vorgesehen:
- Systematische Literaturrecherche nach PRISMA-Richtlinien zu Sensortechnologien in der Batteriedemontage (Datenbankrecherche: Web of Science, Scopus, IEEE Xplore; Zeitraum 2010–2026)
- Klassifikation und Bewertung relevanter Sensortechnologien hinsichtlich Messgenauigkeit, Taktzeit, Sicherheitsanforderungen und industrieller Reife
- Charakterisierung der Demontagekaskade (Pack → Modul → Zelle → Elektrode) mit Fokus auf Prozessoperationen, Tooling-Anforderungen und Gefahrenprofilen je Ebene
- Entwicklung eines quantitativen KPI-Rahmens zur Bewertung der Demontageperformance
- Geometrische Charakterisierung kommerzieller Batteriepacks zur Quantifizierung von Skalierungsverhältnissen
- Trade-off-Analyse zwischen Demontagetiefe, Materialreinheit, Prozessdurchsatz und wirtschaftlicher Effizienz – differenziert nach Zellchemie
- Ableitung von Handlungsempfehlungen für die industrielle Integration von Sensorsystemen sowie für Standardisierungsansätze in automatisierten Demontageanlagen
Potenzielle Arbeitspakete
- Einarbeitung in das Themengebiet Batteriedemontage, Recyclingverfahren und Sensortechnik
- Durchführung der systematischen Datenbankrecherche und Aufbau eines Literaturkorpus
- Analyse und Klassifikation bestehender Sensortechnologien für LIB-Demontageanwendungen
- Entwicklung und Validierung des KPI-Rahmens anhand von Fallstudien aus der Literatur
- Geometrische Auswertung von Teardown-Daten kommerzieller Batteriepacks
- Quantitative Trade-off-Analyse: Demontagetiefe vs. Materialreinheit vs. Prozessdurchsatz
- Dokumentation der Ergebnisse in wissenschaftlicher Form (strukturiertes Reviewpapier mit Tabellen und Abbildungen)
Vorkenntnisse
- Grundkenntnisse in Batterietechnologien oder Produktionstechnik
- Interesse an Messtechnik, Automatisierung und sensorgestützter Prozessüberwachung
- Erfahrung mit Literaturrecherche und wissenschaftlichem Schreiben
- Grundkenntnisse in Statistik und Datenauswertung (z. B. für KPI-Analyse und Metaanalysen) von Vorteil
- Kenntnisse in gängigen Office- oder Analysewerkzeugen
- Selbstständige, strukturierte und analytische Arbeitsweise
- Interesse an angewandter Forschung im Bereich Elektromobilität, Kreislaufwirtschaft und Produktionstechnik
- Sicherer Umgang mit wissenschaftlicher Literatur und englischsprachigen Fachpublikationen
(Eine themenspezifische Einarbeitung in Sensortechnologien und Batteriedemontage erfolgt bei Bedarf zu Beginn der Arbeit.)
Voraussetzungen
- Begeisterung für das Themenfeld Batterierecycling, Elektromobilität und Produktionstechnik
- Hohe Motivation, Eigeninitiative und Bereitschaft zur intensiven Literaturarbeit
- Strukturierte, analytische und kritisch-wissenschaftliche Arbeitsweise
- Teamfähigkeit und Offenheit für Rückmeldungen
Beginn: Ab sofort oder nach individueller Absprache möglich
Sonstiges:
- Bearbeitung der Arbeit kann größtenteils im Home-Office erfolgen
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit (BA / PA / MA) angepasst werden
- Die Arbeit ist überwiegend als Literatur- und Analysearbeit konzipiert; ggf. ist eine Kooperation mit Industriepartnern möglich
Bewerbung
- Bewerbung mit Lebenslauf und aktueller Fächerübersicht bitte per E-Mail an Thomas Hanf (kein Anschreiben erforderlich)
- Nähere Informationen über Umfang und genaue Ausrichtung der Arbeit gerne im persönlichen Gespräch
- Wichtig: Eine reine KI-Bewerbung führt zum sofortigen Ausschluss beim Bewerbungsprozess.
Simulative und praktische Bestimmung des thermo-mechanischen Verzugs bei der additiven Metallisierung keramischer Substrate
Ausgangssituation:
Einen vielversprechenden Ansatz zur additiven, ressourcen- und energieschonenden Herstellung leistungselektronischer Baugruppen bietet das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) von auf keramischen Substraten aufgebrachten Metallpulvern zur Funktionalisierung des Schaltungsträgers. Die Kombination der Vorteile des Laserstrahls, wie dem gezielten Energieeintrag oder der feinen Strukturbreite und der einfachen Handhabung, ermöglichen eine Flexibilisierung der Leiterbildstruktur, Minimierung der Strukturfeinheiten bei gleichzeitiger Option großflächige Strukturen zu generieren und birgt darüber hinaus die Möglichkeit einer 2,5D Funktionalisierung. Bei der Metallisierung von keramischen Substraten durch den laserbasierten Aufbau von Pulver gibt es allerdings auch technologische Hürden wie die Rissbildung in der Keramik in Folge der hohen thermischen Gradienten oder der Verzug des keramischen Grundmaterials.
Aufgabenstellung:
In der Arbeit soll der Bauteilverzug anhand von thermo-mechanischen Finite-Elemente-Analysen in Ansys-Workbench modelliert und parametriert simuliert werden. Der Verzug soll anschließend in praktischen Studien mit verfügbarer Anlagentechnik am Lehrstuhl validiert und zur Verbesserung des Modells genutzt werden. Die Untersuchungen sollen in einer Handlungsempfehlung zur doppelseitigen Metallisierung von keramischen Substraten mittels SLM basierend auf den Untersuchungen abgeleitet werden.
- Recherche zur thermo-mechanischen Modellbildung des selektiven Laserschmelzen mittels Ansys Workbench
- Weiterentwicklung bestehender Modelle, v. a. hinsichtlich
- Diskretisierung in Raum und Zeit
- Thermischer und mechanischer Randbedingungen
- Materialmodellen zur Berücksichtigung nicht-linearer Zusammenhänge
- Durchführung von Simulationsstudien
- Validierung und Modelloptimierung anhand experimenteller Untersuchungen
- Dokumentation der Arbeit
Bewerbung:
Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an christoph.hecht@faps.fau.de.
Herstellung leistungselektronisch belastbarer Kupfer-Titan-Schichtverbunde auf keramischen Substraten mittels selektivem Laserschmelzen
Ausgangssituation:
Einen vielversprechenden Ansatz zur additiven, ressourcen- und energieschonenden Herstellung leistungselektronischer Baugruppen bietet das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) von auf keramischen Substraten aufgebrachten Metallpulvern zur Funktionalisierung des Schaltungsträgers. Die Kombination der Vorteile des Laserstrahls, wie dem gezielten Energieeintrag oder der feinen Strukturbreite und der einfachen Handhabung, ermöglichen eine Flexibilisierung der Leiterbildstruktur, Minimierung der Strukturfeinheiten bei gleichzeitiger Option großflächige Strukturen zu generieren und birgt darüber hinaus die Möglichkeit einer 2,5D Funktionalisierung. Um allerdings keramische Substrate und kupferbasierte Werkstoffe stoffschlüssig fügen zu können, müssen aktive Elemente wie Titan legiert werden. Da Kupfer-Titan-Legierungen allerdings eine geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweisen, soll ein Schichtverbund mit einer zusätzlichen additiv mittels SLM gefertigten Kupfermetallisierung generiert werden.
Aufgabenstellung:
Im Rahmen der Arbeit sollen daher Kupfer-Titan-Schichtverbunde durch selektives Laserstrahlschmelzen verarbeitet und hinsichtlich ihrer metallurgischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften charakterisiert werden. Dabei ist der Einfluss unterschiedlicher Prozessgrößen (Laserleistung, Schraffurabstand oder Verfahrgeschwindigkeit) auf das Prozessergebnis (relative Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Härte, Gefüge) zu ermitteln.
- Recherche zum Thema Multimaterialdruck mittels SLM
- Praktische Belichtungsstudien zur Fertigung von Kupfer-Titan-Schichtverbunden auf keramischen Aluminiumoxidsubstraten
- Charakterisierung der generierten Proben hinsichtlich mechanischer, metallurgischer und elektrischer Eigenschaften
- Dokumentation der Arbeit
Beginn:
Der Umfang kann entsprechend der zu verfassenden Arbeit angepasst werden. Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an christoph.hecht@faps.fau.de
BA/PA/MA – Extern – Tesla Automation – Diverse Themen
Hier geht’s zur Ausschreibung: Abschlussarbeiten Tesla Automation
Mögliche Themen:
- Carrier-Wechsel – Konzeptionierung eines Transportsystems mit reduzierter Wechselzeit der Werkstückträger
- Erkannte Anomalien klassifizieren und anhand dieser Cluster eine FMEA erstellen
- FEM-Simulation und Berechnungstool von Achsen
- Standardisierung von X-Y Achssystemen
- Optimierung der Transportsicherheit und -effizienz von Maschinengestellen
- Standardisiertes Referenz-Carrier System
- Optimierung des Lagerbestands mittels Online-Erfassung
Für weitere Themen könnt ihr gerne das Recruitment Team kontaktieren.
Konzeption und Umsetzung einer Automatisierung für die Montage eines Uhrenarmbands
Motivation der Arbeit:
Bist du an Automatisierung interessiert? Möchtest du die Gelegenheit nutzen, Technik und Luxus miteinander zu verbinden? Dann bietet dir FAPS gemeinsam mit Wellendorff die Chance, im Rahmen einer Masterarbeit beides zu vereinen. Der derzeitige Montageprozess für Luxusuhrenarmbänder erfolgt noch in aufwendiger Handarbeit und ist sehr zeitintensiv. Gemeinsam mit Wellendorff soll eine Automatisierungslösung für die Montage eines Uhrenarmbands entwickelt werden.
Das zu automatisierende Uhrenarmband ist im folgenden Video dargestellt: https://www.youtube.com/shorts/9Zsf866l4Aw
Ziel der Arbeit:
-
Die Realisierung erfolgt durch die Adaption eines Bestückungsautomaten (Pick-and-Place) am FAPS,
der üblicherweise für die Bestückung von SMD-Bauteilen eingesetzt wird. -
Wichtige Aspekte für die Automatisierung:
- stabile und präzise Aufnahme der Einzelteile
- geeignete Zuführsysteme
- korrekte Reihenfolge der Montageschritte
- hohe Positionsgenauigkeit im Bestückungsprozess
-
Bei einem Luxusuhrenarmband sind Präzision und Ästhetik zentral, daher müssen die Teile besonders
schonend gehandhabt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. -
Diese Lösung soll flexibel gestaltet sein, um auch andere Armbandtypen mit unterschiedlichen
Abmessungen und Geometrien der Einzelteile verarbeiten zu können.
Aufgaben / Arbeitspakete:
- Einarbeitung in die Bestückungsanlage anhand von Bauteilen mit ähnlicher Geometrie
- Analyse des aktuellen Montageprozesses durch Austausch mit Wellendorff in Pforzheim
-
Konzeptionierung eines Automatisierungskonzepts zur Montage des Uhrenarmbands
auf Basis eines detaillierten Montageplans -
Umsetzung der Automatisierungsansätze, einschließlich:
- Auswahl und Integration geeigneter Zuführsysteme für die Einzelteile (z. B. Vibrations-, Paletten-/Nester- oder Tray-Zuführung)
- Definition geeigneter Fügetechniken für das Zusammenfügen der Einzelteile
- Evaluierung und Implementierung passender Aufnahmen für die Bauteile
- Durchführung des automatisierten Montageprozesses und Bewertung der Verbesserungen anhand definierter Kennzahlen (KPIs)
- Nachweis der Übertragbarkeit des Konzepts auf weitere Bauteilgeometrien und
unterschiedliche Armbandgrößen - Dokumentation der Arbeit
Rahmenbedingungen:
- Wir vergüten die Masterarbeit mit 600 € pro Monat und Studierendem.
-
Die Laufzeit der Masterarbeit beträgt sechs Monate
(voraussichtlich 01.04.2026 bis 30.09.2026). -
Die Bearbeitung erfolgt am FAPS, ergänzt durch Austausch und praxisnahe Einblicke
in weitere Fertigungsprozesse bei Wellendorff in Pforzheim.
Anforderungen:
Wir suchen einen hochmotivierten und qualifizierten Studierenden mit idealerweise folgenden Voraussetzungen:
- Studium im Bereich Maschinenbau, Mechatronik, Automatisierungstechnik, Produktionstechnik o. Ä.
- Praxisnah, Tüftler, fähig & motiviert
- Gute deutsche Sprachkenntnisse für Kommunikation und Dokumentation
- Interesse an einer möglichen Übernahme durch Wellendorff nach erfolgreichem Abschluss des Projektes für zukünftige Weiterentwicklungen
Wir bieten:
- Praxisnahe Masterarbeit am FAPS mit hoher industrieller Relevanz.
- Arbeiten an einem Luxusprodukt mit sehr hohen Qualitätsanforderungen.
- Enge Zusammenarbeit mit Wellendorff sowie praxisnahe Einblicke in weitere Fertigungsprozesse.
- Bei erfolgreichem Abschluss und gegenseitigem Interesse besteht die Möglichkeit eines Einstiegs bzw. einer Übernahme durch Wellendorff für zukünftige Weiterentwicklungen.
Bewerbung
- Email an koksiong.siah@faps.fau.de oder manuela.ockel@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel
Degradationsmechanismen laserfunktionalisierter Metalloberflächen und deren Einfluss auf Oberflächenenergie und -chemie
Ausgangssituation
Scannergeführte Laserstrahlung ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur gezielten und lokal aufgelösten Modifikation von Oberflächen. Neben der Strukturierung können durch den Laserprozess Verunreinigungen sowie Oxid- und Deckschichten selektiv entfernt oder gezielt verändert werden, ohne signifikanten Wärmeeintrag in das Substrat.
Laserfunktionalisierte Oberflächen zeigen jedoch häufig ein zeitabhängiges Alterungsverhalten, das sich unter anderem in Änderungen der Oberflächenenergie und der chemischen Zusammensetzung äußert. Diese Veränderungen werden durch Umgebungseinflüsse wie Luft, Feuchtigkeit oder Temperatur beeinflusst und sind für zahlreiche technische Anwendungen von hoher Relevanz. Ein fundiertes Verständnis dieser Degradations- und Alterungsmechanismen ist daher essenziell, um laserbasierte Oberflächenprozesse gezielt und reproduzierbar einsetzen zu können.
Aufgabenstellung
Ziel der Arbeit ist die experimentelle Untersuchung und Charakterisierung der Alterung bzw. Degradation laserbehandelter Oberflächen. Im Fokus stehen Leiterplattenmaterialien (Kupfer) sowie metallische Werkstoffe wie Stahl und Aluminium.
Untersucht wird, wie sich die Oberflächenenergie und die Oberflächenchemie nach der Laserbearbeitung in Abhängigkeit der Zeit sowie unter definierten Umgebungseinflüssen verändern. Dabei soll der Zusammenhang zwischen physikalischer Oberflächenstruktur, chemischer Zusammensetzung und Benetzungsverhalten systematisch analysiert werden. Hierzu soll eine kontrollierte Alterungsumgebung aufgebaut und genutzt werden.
Arbeitsschwerpunkte
-
Einarbeitung in den Stand der Technik zur laserbasierten Oberflächenfunktionalisierung und Oberflächenalterung
-
Laserbearbeitung von Kupfer-, Stahl- und Aluminiumoberflächen mit einem gepulsten Ytterbium-dotierten Faserlaser
-
Untersuchung zeitlicher Alterungseffekte sowie von Umgebungseinflüssen auf laserbehandelte Oberflächen
-
Bestimmung der Oberflächenenergie mittels Kontaktwinkelmessungen
-
Charakterisierung der Oberflächenmorphologie und -chemie mittels
-
Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und EDX
-
Profilometrie
-
-
Vergleich mit
- Analyse des Zusammenhangs zwischen Oberflächenstruktur, chemischer Zusammensetzung und Oberflächenenergie
-
Dokumentation und wissenschaftliche Auswertung der Ergebnisse
[BA/PA] Strukturierte Literatur- und Marktanalyse zu Gleichstromnetzen in Gebäuden
Ausgangssituation:
Mit dem steigenden Anteil dezentraler Erzeuger (PV-Anlagen), Batteriespeicher, Wärmepumpen und moderner Haushaltsgeräte wächst das Interesse an DC-Netzstrukturen im Wohngebäudebereich. Am Lehrstuhl FAPS besteht umfangreiche Expertise im Bereich industrieller DC-Netze. Dieses Forschungsfeld soll nun auf Residential-Use-Cases erweitert werden, um Synergien, Herausforderungen und Potenziale im Energiewendekontext zu analysieren.
Ziel der Arbeit:
Ziel dieser Studienarbeit ist eine strukturierte Literaturrecherche zu DC-Netzen in Wohngebäuden. Dabei sollen bestehende Forschungsergebnisse, Technologien und Konzeptstudien systematisch erfasst, kategorisiert und hinsichtlich Effizienz, Sicherheit, Kosten, Normung und Integration erneuerbarer Energien bewertet werden.
Aufgaben:
- Entwicklung einer Suchstrategie (Datenbanken, Keywords, Ein-/Ausschlusskriterien)
- Systematische Recherche und Analyse relevanter Literatur und Industrieaktivitäten
- Klassifikation der Konzepte (z. B. Gebäudenetzarchitekturen, PV-Direkteinspeisung, Speicherintegration, Schutzkonzepte, DC-Loads)
- Vergleich von AC- und DC-Gebäudenetzen hinsichtlich Effizienz, Kosten und Betriebssicherheit
- Identifikation von Forschungslücken und Potenzialen für zukünftige Projekte am FAPS
Voraussetzungen:
- Interesse an Gebäudeenergieversorgung, PV-Systemen und DC-Technologien
- Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
- Gute Deutsch- und Englischkenntnisse
Studiengang:
Wirtschaftsingenieurwesen, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Energietechnik, Informatik o. ä.
Art der Arbeit:
Bachelorarbeit / Projektarbeit
Weitere Informationen und Details sind beim genannten Mitarbeiter erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail. Wir werden uns zeitnah zurückmelden.
[BA/PA/MA] Strukturierte Literatur- und Marktanalyse zu Gleichstromnetzen in Datacentern
Ausgangssituation:
Am Lehrstuhl FAPS steht ein umfassender DC-Demonstrator für industrielle Gleichstromnetze zur Verfügung, in dem bereits Themen wie Netzstabilität, Schutzkonzepte und Energieeffizienz erforscht werden. Das Forschungsfeld soll nun um den Bereich der DC-Netze in Datacentern erweitert werden, da Rechenzentren weltweit vor steigenden Energieanforderungen stehen und DC-Architekturen zunehmend in den Fokus rücken.
Ziel der Arbeit:
Im Rahmen der Studienarbeit soll eine strukturierte Literaturrecherche zu DC-Netzen in Datacentern durchgeführt werden. Es sollen aktuelle wissenschaftliche Publikationen, industrielle Whitepapers und Normen identifiziert, systematisch ausgewertet und hinsichtlich Architektur, Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheitsaspekten analysiert werden. Die Ergebnisse sollen das bestehende Forschungsumfeld am FAPS ergänzen und Potenziale für zukünftige Arbeiten im Zusammenhang mit dem DC-Demonstrator aufzeigen.
Aufgaben:
- Entwicklung einer Suchstrategie (Datenbanken, Keywords, Ein-/Ausschlusskriterien)
- Systematische Recherche und Analyse relevanter Literatur und Industrieaktivitäten
- Kategorisierung der Quellen
- Analyse der Anwendbarkeit industrieller DC-Konzepte auf Datacenter-Netze
- Ableitung von Forschungslücken und Handlungsempfehlungen
Voraussetzungen:
- Interesse an Energieversorgungssystemen und Datacenter-Technologien
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Gute Deutsch- und Englischkenntnisse
Studiengang:
Wirtschaftsingenieurwesen, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Energietechnik, Informatik o. ä.
Weitere Informationen und Details sind beim genannten Mitarbeiter erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail. Wir werden uns zeitnah zurückmelden.
Konzeption und Umsetzung einer Automatisierung für die Montage eines Uhrenarmbands
Motivation der Arbeit:
Bist du an Automatisierung interessiert? Möchtest du die Gelegenheit nutzen, Technik und Luxus miteinander zu verbinden? Dann bietet dir FAPS gemeinsam mit Wellendorff die Chance, im Rahmen einer Masterarbeit beides zu vereinen. Der derzeitige Montageprozess für Luxusuhrenarmbänder erfolgt noch in aufwendiger Handarbeit und ist sehr zeitintensiv. Gemeinsam mit Wellendorff soll eine Automatisierungslösung für die Montage eines Uhrenarmbands entwickelt werden.
Das zu automatisierende Uhrenarmband ist im folgenden Video dargestellt: https://www.youtube.com/shorts/9Zsf866l4Aw
Ziel der Arbeit:
-
Die Realisierung erfolgt durch die Adaption eines Bestückungsautomaten (Pick-and-Place) am FAPS,
der üblicherweise für die Bestückung von SMD-Bauteilen eingesetzt wird. -
Wichtige Aspekte für die Automatisierung:
- stabile und präzise Aufnahme der Einzelteile
- geeignete Zuführsysteme
- korrekte Reihenfolge der Montageschritte
- hohe Positionsgenauigkeit im Bestückungsprozess
-
Bei einem Luxusuhrenarmband sind Präzision und Ästhetik zentral, daher müssen die Teile besonders
schonend gehandhabt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. -
Diese Lösung soll flexibel gestaltet sein, um auch andere Armbandtypen mit unterschiedlichen
Abmessungen und Geometrien der Einzelteile verarbeiten zu können.
Aufgaben / Arbeitspakete:
- Einarbeitung in die Bestückungsanlage anhand von Bauteilen mit ähnlicher Geometrie
- Analyse des aktuellen Montageprozesses durch Austausch mit Wellendorff in Pforzheim
-
Konzeptionierung eines Automatisierungskonzepts zur Montage des Uhrenarmbands
auf Basis eines detaillierten Montageplans -
Umsetzung der Automatisierungsansätze, einschließlich:
- Auswahl und Integration geeigneter Zuführsysteme für die Einzelteile (z. B. Vibrations-, Paletten-/Nester- oder Tray-Zuführung)
- Definition geeigneter Fügetechniken für das Zusammenfügen der Einzelteile
- Evaluierung und Implementierung passender Aufnahmen für die Bauteile
- Durchführung des automatisierten Montageprozesses und Bewertung der Verbesserungen anhand definierter Kennzahlen (KPIs)
- Nachweis der Übertragbarkeit des Konzepts auf weitere Bauteilgeometrien und
unterschiedliche Armbandgrößen - Dokumentation der Arbeit
Rahmenbedingungen:
- Wir vergüten die Masterarbeit mit 600 € pro Monat und Studierendem.
-
Die Laufzeit der Masterarbeit beträgt sechs Monate
(voraussichtlich 01.12.2025 bis 31.05.2026). -
Die Bearbeitung erfolgt am FAPS, ergänzt durch Austausch und praxisnahe Einblicke
in weitere Fertigungsprozesse bei Wellendorff in Pforzheim.
Anforderungen:
Wir suchen einen hochmotivierten und qualifizierten Studierenden mit idealerweise folgenden Voraussetzungen:
- Studium im Bereich Maschinenbau, Mechatronik, Automatisierungstechnik, Produktionstechnik o. Ä.
- Praxisnah, Tüftler, fähig & motiviert
- Gute deutsche Sprachkenntnisse für Kommunikation und Dokumentation
- Interesse an einer möglichen Übernahme durch Wellendorff nach erfolgreichem Abschluss des Projektes für zukünftige Weiterentwicklungen
Wir bieten:
- Praxisnahe Masterarbeit am FAPS mit hoher industrieller Relevanz.
- Arbeiten an einem Luxusprodukt mit sehr hohen Qualitätsanforderungen.
- Enge Zusammenarbeit mit Wellendorff sowie praxisnahe Einblicke in weitere Fertigungsprozesse.
- Bei erfolgreichem Abschluss und gegenseitigem Interesse besteht die Möglichkeit eines Einstiegs bzw. einer Übernahme durch Wellendorff für zukünftige Weiterentwicklungen.
Bewerbung
- Email an koksiong.siah@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel
Modellierung der Lasermaterialbearbeitung von Oberflächen in der Elektronikproduktion
Ausgangssituation:
Scannergeführte Laserstrahlung ist ein effizientes Mittel, um Oberflächeneigenschaften schnell und ortsaufgelöst modifizieren zu können. Neben der Strukturierung von Funktionsoberflächen können auch Verunreinigungen durch Ablation ohne signifikanten Wärmeeintrag abgetragen werden. Die Anwendung von Laserstrahlung bietet daher eine flexibel anwendbare Möglichkeit Oberflächeneigenschaften elektronischer Bauteile örtlich hoch aufgelöst einstellen zu können, welche neben einer besseren Umweltverträglichkeit auch eine Antwort auf die steigende Variantenvielfalt elektronischer Baugruppen sein kann.
Aufgabenstellung:
Um die Oberflächenzustände in der Elektronikproduktion gezielt einstellen zu können, sollen in dieser Arbeit Prozessmodelle erarbeitet werden, welche die Effekte der Stellgrößen (Laserfluenz, Spurbreitenabstand, Pulsabstand, Wellenlänge, etc.) auf die Oberflächeneigenschaften abbilden. Hierzu sind in einer Literaturrecherche Prozessmodelle zu recherchieren und zu bewerten. Entsprechende Modelle sollen anschließend in einem Berechnungstool parametriert implementiert und basierend auf Literaturwerten erprobt sowie anhand praktischer Belichtungsstudien validiert werden. Die praktischen Studien werden dabei auf Kupferoberflächen von gewalzten Blechen und leistungselektronischen Metall-Keramik-Substraten (DCBs) durchgeführt.
Arbeitsschwerpunkte:
- Recherche, Bewertung und Auswahl von Prozessmodellen zur Beschreibung der Laserbearbeitung von Oberflächen
- Implementierung von Prozessmodellen
- Erprobung der Implementierung anhand von Literaturwerten
- Validierung der Prozessmodelle in praktischen Belichtungsstudien mit einem kurzgepulsten nahinfraroten Faserlaser
- Identifikation von Prozessfenstern zur Einstellung von gewünschten Oberflächenzuständen (Oberflächenrauigkeiten, Oberflächenenergien, Oxidationsgrad)
- Dokumentation der Arbeit
Die Untersuchungen finden am Standort Auf AEG in Nürnberg statt. Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail.
