Open Access

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Konzeptionierung eines Brennstoffzellensystems (BZS) für das vierrädrige Elektrofahrzeug „Innvelo 4“. Das Fahrzeug soll zukünftig als Forschungs- und Schulungsplattform im Bereich der Wasserstoffmobilität eingesetzt werden. Die Konzeptionierung des BZS erfolgt auf Basis eines vorgegebenen Brennstoffzellen-Stacks und einer durch den Auftraggeber definierten Anforderungsliste. Im ersten Schritt wurde der Systemaufbau für das zu konzeptionierende BZS entwickelt. Dazu wurden verschiedene Aufbauprinzipien für die Teilsysteme eines BZS betrachtet und das für das vorliegende BZS geeignetste Prinzip ausgewählt. Der entwickelte Systemaufbau enthält alle für den Betrieb des BZS benötigten Komponenten und verfügt zudem über zusätzliche Messsensorik. Die Beschaffenheit der benötigten Komponenten wurde mittels Literaturrecherche spezifiziert. Auf Basis des Systemaufbaus und der darin enthaltenen Komponenten wurde anschließend eine Komponentenrecherche durchgeführt. Dazu wurden die für die Auslegung der Komponenten relevanten Parameter berechnet. Abschließend wurde ein Packagekonzept für die Integration des BSZ in das Fahrzeug „Innvelo 4“ erstellt und erfolgreich im CAD umgesetzt. Auf Basis der Ergebnisse dieser Abhandlung liegt dem ICM das funktionsfähige Konzept des zu konzeptionierenden BZS vor.

In der Automobilindustrie erlangt die elektronische Vernetzung einen immer größer werdenden Einfluss. Ein Fahrzeug ohne Hardware und entsprechende Softwarekomponenten ist aktuell nicht mehr denkbar. Im Motorsport kann die elektronische Datenverarbeitung zum Beispiel den Fahrer bei seinen Aufgaben unterstützen und entlasten und die Performance des Fahrzeugs steigern, außerdem können Änderungen am Setup des Fahrzeuges innerhalb kürzester Standzeiten oder teilweise auch während der Fahrt durchgeführt werden. Jedoch benötigt jede Software auch eine ausreichend dimensionierte Hardware, um ausgeführt zu werden. Des Weiteren wird versucht mit möglichst wenig und leichter Hardware unter maximaler Ausnutzung der Rechenleistung die gesamten notwendigen Softwarefunktionen verzögerungs- und fehlerfrei auszuführen. In dieser Arbeit wird die Grundlage der elektrischen / elektronischen Systeme für ein Rennfahrzeug geschaffen, flexibel die Funktionen der Software nach den Vorgaben des Entwicklers zu verteilen. Dabei wird das Ausgangssystem eines Rennfahrzeuges analysiert und auf Basis dieses Systems ein Konzept erstellt. Im Konzept werden die Punkte der Vernetzung zwischen den verschiedenen Steuergeräten betrachtet, die Rechenleistung erweitert, die Methoden zur Verteilung der Softwarefunktionen betrachtet und dabei auf das zeitkritische Verhalten von Signalen geachtet. Bei den Methoden wird im Anschluss ein Softwaretool entworfen, was mit den Daten der Systemanalyse einen gemeinsamen Schedule für die Echtzeitbetriebssysteme der Steuergeräte erzeugt. Dieses Softwaretool setzt auf die Optimierung, um den Schedule zu erstellen und nutzt dabei Solver, die im mehrdimensionalen Raum das Problem des Lastausgleiches lösen. Zusätzlich werden die Steuergeräte erweitert und vernetzt, dass für den Anwender die Arbeit mit diesen Steuergeräten als ein Steuergerät ermöglicht. Das erstellte System wird danach mit entsprechenden Tests auf gewissen Prüfständen evaluiert und auf die Anforderungen überprüft. Die daraus erfolgten Daten zeigen auf, dass das Konzept in der Realität umsetzbar ist und die Rechenkapazität des Rennfahrzeuges erhöht. Damit kann die Performance mit neuen Ideen für Softwarefunktionen gesteigert werden.

In Deutschland werden viele verschiedene Maßnahmen zur medizinischen Rehabilitation nach Verletzungen angewandt. Aufgrund des hohen Bedarfs an solchen Maßnahmen sind insbesondere neue therapeutische Ansätze stets interessant für die Akteure im Gesundheitswesen. Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, das neue Behandlungskonzept Baro-Trainer im Weichteilmanagement am Heinrich-Braun-Klinikum (HBK) Zwickau auf seine Wirksamkeit zu untersuchen und zu evaluieren. Der Baro-Trainer ist ein Gerät der Firma Hypoxi® und stellt eine Kombination aus Fahrradergometer und Wechseldruckkammer dar. Es wurde vermutet, dass der Einsatz dieses Gerätes zur Rehabilitation die Wundheilung durch einen verbesserten Regenerationsstoffwechsel fördert und das Abschwellen der geschädigten Strukturen unterstützt. Für die Untersuchung wurden zehn Patienten mit Weichteilverletzungen an den unteren Extremitäten untersucht. Zur Untersuchung dienen drei verschiedene Methoden bzw. Messysteme: die wöchentliche Umfangsmessung der unteren Extremitäten und wöchentliche Kameraaufnahmen mit einer Hyperspektralkamera als Kernbestandteile, sowie ergänzende Messungen des vegetativen Nervensystems durch Ermittlung der Herzratenvariabilität im Abstand von etwa zwei Wochen. Im Rahmen dieser Anwendungsbeobachtung wurden die jeweiligen Ergebnisse der Patientenuntersuchungen miteinander verglichen bzw. ausgewertet. Auf Basis dieser Erkenntnisse konnte folglich ein Gesamturteil zu dem neuen Behandlungskonzept gefällt werden: Die Behandlung mit dem Baro-Trainer war bei allen Patienten erfolgreich und die anfänglichen Vermutungen wurden bestätigt. Es gibt jedoch Unterschiede in Bezug auf die Wirksamkeit bei der Förderung der Wundheilung zwischen Rauchern und Nichtrauchern, was Raum für weitere Untersuchungen bietet. Das Therapiekonzept wird aufgrund der positiven Ergebnisse am HBK fortgesetzt und die Behandlung soll ausgeweitet werden. Die vorliegende Arbeit kann hierbei als Grundlage für künftige Untersuchungen mit größeren Patientengruppen, beispielsweise im Rahmen einer Studie mit einer Vergleichsgruppe ohne Baro-Trainerbehandlung, dienen.

Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Auswahl, Integration und Qualifizierung eines Remote-Laserschweißsystems im Laserschweißlabor der thyssenkrupp Automation Engineering GmbH am Standort Chemnitz. Ziel der Arbeit soll es sein, ein laserunabhängiges System zu entwickeln, welches nahtlos in die vorhandene Infrastruktur des Labors integriert werden kann, um Batteriekontakte effizient und präzise zu schweißen. Eine Einbindung des RLSS erfolgt unter Berücksichtigung der vorhandenen Ressourcen des Laserschweißlabors. Dazu gehört die Schnittstellenauslegung zwischen Steuerkarte, SPS, Roboter und dem Laser. Die Elektrokonstruktion des Labors wird entsprechend erstellt. Des Weiteren umfasst die Arbeit auch die Installation und Programmierung der Schnittstellen zwischen den erwähnten Komponenten, um eine Remote-Steuerung des Schweißprozesses zu ermöglichen. Anschließend sollen erste Schweißprogramme erstellt werden, die speziell auf das Schweißen von Batteriekontakten zugeschnitten sind. Dazu müssen verschiedene Schweißparameter, wie Laserleistung und Schweißgeschwindigkeit, ermittelt werden. Zusätzlich soll in das System eine externe Kamera integriert werden, um die Lage der Zellverbinder zu ermitteln. Dadurch wird eine Echtzeit Anpassung der Prozessparameter ermöglicht, was die Qualität des Schweißprozesses weiter verbessern soll. Hierbei wird untersucht, inwieweit das System in der Lage ist, Schweißvorgänge in Echtzeit anzupassen und zu optimieren, um etwaige Abweichungen im Material oder Positionierung zu kompensieren. Abschließend erfolgt eine Beurteilung der Fähigkeit des Remote-Laserschweißsystems im Hinblick auf „Welding on the fly“, um die Effektivität des gesamten Ablaufs zu verbessern. Die Diplomarbeit soll zur Weiterentwicklung der Laserschweißtechnologie im Bereich der Batteriekontaktierung beitragen und aufzeigen, wie ein hochpräzises und effizientes Schweißsystem in die bestehende Laborumgebung integriert werden kann.