Studentische Arbeiten

Wir bieten stets eine Vielzahl von offenen studentischen Arbeiten (Studienarbeiten, Bachelorarbeiten, Masterarbeiten, Diplomarbeiten, Teamprojektarbeiten und Projektstudien) zu folgenden Themengebieten:

• Konstruktion
• Simulation
• Antriebstechnik
• Programmierung

Nachfolgende Aufgabenstellungen bieten wir aktuell an. Weitere Aufgabenstellungen sind nach Absprache mit den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls auch denkbar.

FE-Schraubensimulation: Netzgenerierung und -bewertung

Inhalte der Arbeit:

• Entwicklung parametrisierter FE-Vernetzer für Schrauben und Muttern
• Durchführung einfacher FE-Schraubensimulationen
• Bewertung der Netzqualität

Untersuchung der tribologischen Eigenschaften diamantähnlicher Kohlenstoffschichten

Inhalte der Arbeit:

• Beschichtung von Folien auf einer PVD/PACVD-Beschichtungsanlage
• Tribologische Charakterisierung sowie LSM-Aufnahmen
• Programmierung einer automatisierten Versuchsauswertung (Python oder Matlab)

Untersuchung von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten für die Anwendung in triboelektrischen Nanogeneratoren

Inhalte der Arbeit:

• Recherche zu vielversprechenden Schichtdotierungen
• Beschichtung von Folien auf einer PVD/PACVD-Beschichtungsanlage
• Tribologische Charakterisierung und Versuchsauswertung

Entwicklung von stickstoffmodifizierten HiPIMS MoS₂-Schichten

Inhalte der Arbeit:

• Recherche zu existierenden Beschichtungskonzepten
• Beschichtung von Proben auf einer PVD/PACVD-Beschichtungsanlage
• Schichtcharakterisierung (Tribologie, mech. Eigenschaften, Haftung, …)

Entwickeln eines .stl zu .step Konverters

Inhalte der Arbeit:

• Evaluation eines Ansatzes mittels Kurvenskelets
• Fitten von Grundkörpern (Kugeln, Würfel, Zylinder, … )  entlang des Kurvenskelettes
• Überführen der Grundkörper zu einer .step-Datei

Numerische Differenzierung partieller Differentialgleichungen mit Mathematica und AceGen

Voraussetzungen und Inhalte:

• Programmierkenntnisse
• Einarbeitung in Mathematica und die automatische Codegenerierung mit AceGen
• Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse zur Lösung verschiedener FE-Probleme

Design und Durchführung einer Studie zu FEM und Z88

Inhalte der Arbeit:

• Einarbeitung in wissenschaftliches Studiendesign
• Planung und Ausarbeitung einer Studie zum Thema „Fokusermittlung für Nutzer-Assistenz bei der Finite-Elemente-Analyse (FEA)“
• Studiendurchführung im Rahmen der FAN
• Auswertung und Aufbereitung der Studienergebnisse

Fine-Tuning eines LLMs auf FEM-spezifisches Fachwissen

Inhalte der Arbeit:

• Identifizierung von Zielen KI-gestützter Simulationsassistenz
• Datenakquise für das Fine-Tuning eines KI-Modells
• Durchführung des Fine-Tunings mit den zuvor gewonnenen und aufbereiteten Daten
• Kritische Evaluation des spezialisierten KI-Modells

FEM-Kontaktsimulation einer selbstsichernden Schraubverbindung am Beispiel des Self-Lock-Gewindesystems

Inhalte der Arbeit:

• Gegenüberstellung verschiedener Verfahren zur Simulation von Schraubenverbindungen
• Übertragung der Ergebnisse auf das Self-Lock-Gewindesystem und Vergleich mit herkömmlichen Schraubenverbindungen
• Ermittlung der Lastverteilung über die Gewindegänge und Visualisierung der Ergebnisse

Numerische Untersuchung einer Schneckenradwelle mit Klemmverbindung

Inhalte der Arbeit:

• Modellaufbau und Simulation unter realistischen Betriebsbedingungen
• Ermittlung von lokalen Beanspruchungen bzw. Spannungsmaxima
• Bewertung der Stützfunktion von Ritzelwelle und Schrumpfscheibe im Gesamtsystem

FEM-Vorverarbeitung durch NLP-Agenten-Workflows

Inhalte der Arbeit:

• Entwicklung eines LLM-basierten Agenten-Workflows
• Nutzung natürlicher Sprache und CAD-Daten (STEP) zur Generierung von FE-Eingabedateien
• Evaluierung der Effizienz und Praxistauglichkeit

LLM-gestützte Annotation von STEP-Modellen zur AP-konformen Vorbereitung automatisierter FEM-Workflows

Inhalte der Arbeit:

• Normrecherche & Relevanzprüfung (AP 203, 214, 242; AP 209 für FEA)
• Interoperabilitätsanalyse (Creo, Catia, Solidworks, sowie OpenCascade)
• Prototypische Umsetzung eines LLM-basierten Workflows zur STEP-Annotation
• Ableiten von Empfehlungen für nachgelagerte FEM-Workflows

Generative Design in CAD und CAE Anwendungen

Inhalte der Arbeit:

• Auswahl mehrere Softwareanwendungen die Generative Design anbieten
• Umfang und Einsatz von KI- und ML-Methoden in den Softwareanwendungen
• Auswahl eines geeigneten Anwendungsfalls, sowie geeigneter Randbedingungen

Modellierungsansatz zur Vorhersage der Bauteilnachhaltigkeit im Produktionsumfeld mithilfe digitaler Simulationen

Inhalte der Arbeit:

• Physik-basierte Simulationen und maschinelles Lernen
• Hybride Modellierung und Datenanalyse
• Nachhaltige Bauteilentwicklung

Entwicklung eines Emissionsspektrometers für die Plasmaanalyse in PVD/PECVD-Prozessen

Inhalte der Arbeit:

• Entwicklung eines Sensors mit Anlagenintegration
• Validierung an einer PVD/PECVD-Anlage

Entwicklung eines Tribometers zur Langzeitverschleißmessung

Inhalte der Arbeit:

• Entwicklung und Aufbau eines Tribometers
• Validierung anhand eines tribologischen Modellsystems

Mathematisches Federmodell zur Berechnung der Fugenpressung in Pressverbänden für breite Lastkollektive

Inhalte der Arbeit:

• Aufstellen des erweiterten mathematischen Federmodells zur Fugenpressungsberechnung
• Entwickeln eines Methodenträgers zur Ansteuerung des Modells und des Z88-Einflusszahlenlösers und Validierung

Entwicklung einer Methode zur statistischen Messunsicherheitsbewertung in Tribometerversuchen

Inhalte der Arbeit:

• Erstellen eines statistischen Modells für die Bewertung von Tribometerversuchen
• Experimentelle Validierung

Optimierung des tribologischen Verhaltens additiv gefertigter Metalle

Inhalte der Arbeit:

• Additive Fertigung von Proben und deren Präparation
• Experimentelle Untersuchungen (tribologisch, mechanisch, Mikrostruktur)
• Statistische Versuchsauswertung

Untersuchung von Fill-In-Effekten in direkten Sparse-Gleichungslösern zur Optimierung der FEA in Z88

Inhalte der Arbeit:

• Recherche zu relevanten Parametern der Systemmatrix, die den Umfang des Fill-ins im Kontext direk-ter Lösungsverfahren maßgeblich beeinflussen (z. B. Matrixstruktur, Bandbreite, Sparsity).
• Vergleich und Bewertung bekannter Permutationsmethoden (Minimum Degree, Nested Dissection, …).
• Entwicklung oder Einsatz von Verfahren zur Abschätzung des resultierenden Fill-Ins.

Spline-basierte Geometriekorrektur FE-diskretisierter Kontaktflächen für die Finite-Elemente-Analyse

Inhalte der Arbeit:

• Rekonstruktion der FE-Kontaktflächen mit Splines
• Modellaufbau und Anwendung auf verschiedene Pressverbände

Thermische Spaltbedingungen im Hinblick auf instationäre Simulationen

Mögliche Inhalte der Arbeit:

• Auswahl eines geeigneten Zeitschrittverfahrens für den Anwendungsfall
• Untersuchung der TSB in Bezug auf das gewählte Zeitschrittverfahren
• Demonstration der Methode an einem Minimalbeispiel

Untersuchung von HiPIMS Haftschichten in DLC-Schichtsystemen für die Verbesserung des tribologischen Verhaltens

Inhalte der Arbeit:

• Recherche zu existierenden Beschichtungskonzepten
  
• Beschichtung von Proben auf einer PVD/PACVD-Beschichtungsanlage
• Tribologische Charakterisierung und Versuchsauswertung
  

Verwendung von großen Sprachmodellen zur Automatisierung von Konstruktionsaufgaben

Inhalte der Arbeit:

• Umsetzen eines LLM-gestützten Chatbots in Python
  
• Automatisierte Modellerzeugung
• Validierung mit analytischer Lösung nach Decker
  

Optimierung von Metamaterialien im Leichtbau durch Anpassung der Verbindungsknoten in Gitterstrukturen

Inhalte der Arbeit:

• Formoptimierung von Gitterstrukturen für eine bessere Lebensdauer
  
• Entwickeln eines Ansatzes zur Prognose der Zeitfestigkeit basierend auf FE-Ergebnissen
• Herstellen von 3D-gedruckten Probekörpern und experimentelle Validierung der Ansätze