BA18 - NTB BACHELORARBEITEN 2018 - NTB Buchs
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NTB
Interstaatliche Hochschule
für Technik Buchs
FHO Fachhochschule Ostschweiz
M
U RSTUDIU K
IE NI
INGEN TEMTECH
SYS 8
E ITE N 201
ARB
AC H ELOR
B
BA18
1 of Science FHO in Systemtechnik
Bachelor
Willkommen
Liebe Leserin,
lieber Leser
Digitaler Zwilling, Virtual Reality, Sprachsteuerung:
Das sind nur einige der Themen aus dem Bereich
Digitalisierung, welche an der NTB nicht nur
Rektor besprochen, sondern auch aktiv bearbeitet werden.
Lothar Ritter
Dipl.Math.ETH Im Rahmen ihrer Ingenieurausbildung zum
«Bachelor of Science FHO in Systemtechnik» haben
sich unsere Absolventinnen und Absolventen
im Vollzeitstudium oder im berufsbegleitenden
Studium an den NTB Studienorten Buchs, St. Gallen
und Chur beste Voraussetzungen erarbeitet, um
Herausforderungen der physischen wie auch der
virtuellen Welt von morgen zu meistern.
Studiengangleiter Wenn Sie beispielsweise wissen möchten, wie
Dr. Michael C. Wilhelm Bremsen den Fortschritt beschleunigen kön-
nen, sollten Sie die öffentliche Präsentation
der Diplomarbeiten besuchen. Die Möglichkeit
bieten wir Ihnen an zwei Nachmittagen, entwe-
der im NTB Studienzentrum St. Gallen oder am
NTB Campus Buchs. Auch dieses Jahr basieren
die meisten Abschlussarbeiten auf aktuellen
Aufgabenstellungen unserer Industrie- und KMU-
Partner.
3
Inhalt
Vorwort 3
Studienrichtungen der Systemtechnik 6
HoloLens-Anwendung zur Konzeption und Präsentation hochwertiger
Möbelinnenausstattungen 8
«Cafeteria I4.0» Sprachsteuerung 9
Konzeptentwicklung eines hochleistungs Y-Antriebes 10
NTB-spezifische Erweiterung für Amazon‘s Alexa Sprachassistenten 11
Automatisierung in der Chicorée-Produktion 12
MTF Messplatz für Kamerasensoren 13
Innovatives Greiferkonzept für einen Palettierroboter 14
Konzeptionierung einer Innenschleifmaschine 15
Erweiterung und Modernisierung der Webapplikation der Wetterstation Arbon 16
Entwicklung einer elektromechanischen Bremse für Elektrofahrzeuge 17
VR-Torkel: Erleben einer Weinpresse in Virtual Reality 18
Untersuchung von Vibrationen an einer Holzschleifmaschine 19
Gesamtkonzept für die Herstellung von Scherenlagerbolzen 20
Untersuchung von Querschwingungen bei der
Stationseinfahrt einer Seilbahn 21
Entwicklung eines IoT Sensornetzwerks 22
Linearvereinzelung extern zugeführter Butzen in einer Kaltumformpresse 23
Softwaretool zur Quantifizierung der thalamo-corticalen Reserve basierend auf
MR-Aufnahmen des Gehirns 24
Universelles Informationsdisplay 25
Festival Monitoring über “The Things Network” und das “Web Thing API” 26
Aufbau eines Datawarehouses 27
Automatisierung Optikblock-Verklebung von Schweisshelmen 28
Entwicklung eines Predictive Maintenance Systems für mobile
Arbeitsmaschinen 29
Modellierung und Optimierung der Strömung in einem Durchflussmessrohr 30
Pepper‘s Ghost: Entwicklung und Aufbau eines Projektionssystems
für Pseudo-Hologramme 31
4
E-Mobilität: Kühlplatte für das Thermomanagement einer Lithium-Ionen Batterie 32
Batteriegehäuse für die Elektromobilität 33
Testeinheit für Druckgussmaschinen 34
Einsatz eines digitalen Zwillings im Bereich der Prozessüberwachung 35
Simulation und Verifikation einer Vorspannungsmessvorrichtung 36
Empfängerknoten zur Blitzerkennung 37
Optimierung der Aerodynamik des Heckbereichs von LKWs
– Konzipierung, Simulation und Validierung 38
ÖV Journey Planning 39
Braille Point Gateway 40
RaPos: Optimierte Ortung für Schienenfahrzeuge 41
Funktionsmechanismus von Trockenbauschrauben 42
Präzise Bestimmung von Kittkeilen durch Interferometrie 43
Virtual Reality in der Industrie, mit angewandter Abbildung eines
immersiven Arbeitsprozesses 44
Windparkoptimierung mittels Künstlicher Intelligenz 45
Entwicklung einer Künstlichen Intelligenz zum Einsatz im Motorsport 46
MagicMushroom-App - mit Deep Learning essbare Pilze erkennen 47
Mikrostrukturierte optische dielektrische Dünnschichten 48
Herstellung und Untersuchung von optischen Mischmaterialien
an der Dual Ion Beam Sputteranlage (DIBS) 49
Herstellung und Charakterisierung optischer Mikrostrukturen
für In-Mold Anwendungen auf Waferlevel 50
Untersuchung des fluiddynamischen Einflusses auf einen Stanzprozess
mittels CFD 51
Visible Light Communication: Die Photonik der Zukunft 52
Entwicklung eines Roboters für die Inspektion von Hochspannungsleitungen 53
Einsatz von Robotics zur Realisierung von Prozessverbesserungen
und Einsparungen 54
Systemtechnik hautnah 55
Entwicklung eines künstlicher Harnsphinkters 56
Blitzortung mit Sensornetzwerk 57
Praktikumsjahr nach der Matura 58
Preisspender/Sponsoren 59
5
TECH
DEINE
ZUKUNFT
Bachelor of Science FHO
in Systemtechnik
Studienrichtung Studienrichtung Studienrichtung
Maschinenbau Mikrotechnik Elektronik und
Regelungstechnik
Im Zeitalter von Compu- Du lernst die Entwick-
ter und Internet werden lungs- und Herstellungs- Elektronik bildet das
mechanische Produkte methoden kleinster Rückgrat aller technischen
immer intelligenter, Systeme – Mikrosysteme Systeme. Du lernst die
enthalten Mikrocontroller, – und deren Systembau- analoge und digitale
Sensoren und Motoren. teile kennen. In Mobil Elektronik für komplexe,
Als moderner Maschinen telefonen, in Fahrzeugen, vernetzte Systeme
bauer bist du am Puls der Medizintechnik, der zu entwickeln und ein
der Zeit: mit Themen Luft- und Raumfahrt, der zusetzen. Mit diesen
aus dem Maschinenbau, industriellen Produktion Fähigkeiten bist du im
zusammen mit dem und in unserem täglichen Arbeitsmarkt gesucht
Grundlagenwissen in Leben sind sie heute und und findest Betätigungs-
Elektronik und Informatik, in Zukunft unverzichtbar. möglichkeiten von der
bist du für klassische Entwicklung und Produk-
Maschinenbau- wie auch tion bis hin zur Beratung
für interdisziplinäre für alle Branchen.
Aufgaben im Bereich
Mechatronik vorbereitet
.
Im Bachelorstudium Systemtechnik schaffen sich Studierende
mit den gemeinsamen Grundlagenmodulen ein solides
Fundament, auf dem sie aufbauen können. Sie können aus
SECHS Studienrichtungen, DREI Standorten auswählen und
selbst entscheiden, ob sie sich BERUFSBEGLEITEND oder im
VOLLZEIT-Studium zum Ingenieur/ zur Ingenieurin ausbilden
möchten.
Studienrichtung Photonik Studienrichtung Studienrichtung
Ingenieurinformatik Informations- und Kom-
Ob im Computer, im
munikationssysteme
Smartphone, in modernen Als Ingenieurinformatiker
Operationssystemen, bist du das Bindeglied Du wirst du zu einer Fach-
in der Raumfahrt, in der zwischen Informatik person für die praxis
Navigation oder in der und Ingenieurwissen- orientierte Softwareent-
Kommunikation – überall schaften. Das Aufgaben wicklung mit Fokus Web
findest du photonische spektrum spannt sich und mobile Applikationen
Systeme, die Elektronik von der Realisierung sowie der Kommunika-
und Licht zu innovativen komplexer eingebetteter tionstechnik mit Fokus
Produkten kombinieren. Systeme mit parallelen Internet und IP-basierte
Mit der Systemtechnik- Abläufen und harten Unternehmensnetze.
Studienrichtung Photonik Echtzeitanforderungen Anders gesagt: Du wirst
eröffnest du dir Chancen bis hin zu vernetzten, Internet-Ingenieur oder
in allen Industriebranchen verteilten, objekt- und Internet-Ingenieurin.
– Photonikspezialisten komponentenorientierten Und sicherst dir beste
sind heute gefragt wie nie Software-Applikationen Zukunftsperspektiven.
zuvor. auf unterschiedlichsten
Plattformen.
INF
HoloLens-Anwendung zur Konzeption und Präsentation
hochwertiger Möbelinnenausstattungen
Die Firma Blum stellt Lösungen zur Verfügung, die das Öffnen und Schliessen
von Schränken ermöglichen und den Bewegungskomfort in allen Wohnberei-
chen erhöhen. Der SPACETOWER ist ein Vorratsschrank der Firma Blum, der
viel Stauraum bietet und den Zugriff auf Staugüter von allen Seiten ermöglicht.
Um die Einsatzmöglichkeiten des Schranks zu präsentieren wird dieser mit für
unterschiedliche Wohnräume charakteristischen Füllgütern befüllt.Bei der in-
dividuellen Gestaltung des SPACETOWERS entsteht ein finanzieller Aufwand.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit besteht darin, eine Applikation für die Micro- Daniel Khüny
soft HoloLens zur digitalen Befüllung eines realen SPACETOWERs zu Entwi-
ckeln. Der reale SPACETOWER wird dabei erkannt, indem eine Schublade des
Schrankes über die Bilderkennung erfasst wird. Das Befüllen wird als Anima-
tion gespeichert und kann als dreidimensionaler Film abgespielt werden. Die
Anwendung wird für externe Betrachter auf einen Bildschirm übertragen.
Christoph Schweiger
Studierende: Daniel Khüny, Christoph Schweiger
Dozenten: Dr. Norbert Frei, Dr. Carlo Bach
Industriepartner Blum
8
INF
«Cafeteria I4.0» Sprachsteuerung
Sprachsteuerungen liegen 2018 im Trend. Viele Personen nutzen sie als
Hilfsmittel, sei es auf ihren Smartphones, in den Autos oder zuhause, als As-
sistenten. Die Technologie entwickelt sich rasant weiter und neue Anbieter
versuchen, den Markt zu erobern. Durch maschinelles Lernen und Daten-
sammlungen werden die Sprachsteuerungen massiv verbessert. Zusätzlich
bieten die Cloud-Plattformen über nicht-standardisierte Schnittstellen ihre
Dienste kostengünstig an. So können Applikationen einfach mit einer Sprach-
steuerung ergänzt werden. Ziel der Bachelorarbeit war, eine Sprachsteuerung
zu entwickeln, die als Alternative zur manuellen Datenerfassung in einem Be- Dario Löhrer
stellprozess der Smart Factory Cafeteria i4.0 verwendet werden kann. Dabei
handelt es sich um einen Showcase für Industrie 4.0. Die Sprachsteuerung
wird dabei als Gadget betrachtet, um die Neugierde der Besucher zu we-
cken. Nach Evaluation im Fachmodul wurde bei der Realisierung auf Goog-
le-Cloud-Plattform-Dienste gesetzt und definiert, dass eine Visualisierung für
die Datenkorrektur zwingend nötig ist.
Sebastian Meier
Studierende: Dario Löhrer, Sebastian Meier
Dozenten: René Pawlitzek, Guido Piai
Industriepartner Verein Cafeteria I4.0, / Solve Engineering, Buchs
9
EMS
Konzeptentwicklung eines hochleistungs Y-Antriebes
Die Firma Saurer Embroidery AG mit Sitz in Arbon (TG) entwickelt seit fast 150
Jahren erfolgreich Stickmaschinen. Der in der Textilbranche vorherrschende
Kostendruck und die steigenden Anforderungen der Kunden aus aller Welt
fordern eine stetige Weiterentwicklung dieser Stickmaschinen. Für die Kunden
der Saurer Embroidery AG ist die Maschinenproduktivität von entscheidender
Bedeutung. Diese zeichnet sich vor allem in der Anzahl der möglichen Stiche
pro Minute aus. Für zukünftige Drehzahlsteigerungen ist es nötig, Unterbau-
gruppen der Stickmaschine neu zu entwickeln. Deshalb soll im Rahmen dieser
Bachelorarbeit ein Konzept für einen neuen, hochdynamischen Y-Antrieb erar- Adrian Hilpertshauser
beitet werden. Nach der Analyse des bestehenden Y-Antriebs wurden diver-
se Konzepte erarbeitet und mittels Leistungsberechnungen ausgewertet. Die
konstruktive Ausarbeitung des daraufhin ausgewählten Konzepts wurde mit
begleitenden Berechnungen und Simulationen zur Komponentenauslegung
durchgeführt. Abschliessend konnte dem Industriepartner ein kosteneffizien-
ter Entwurf übergeben werden.
Studierende: Adrian Hilpertshauser
Dozenten: Dr. Jürgen Prenzler, Roland Egli
Industriepartner Saurer Arbon
10INF
NTB-spezifische Erweiterung für Amazon‘s Alexa
Sprachassistenten
Sprachassistenten sind weit verbreitet, da sie in jedem modernen Smartpho-
ne vorinstalliert sind. Siri, Cortana oder Google Assistant, um nur einige Bei-
spiele zu nennen, werden 2018 noch als Spielereien oder sogar als unnötige
Gimmicks angesehen, könnten aber in der Zukunft zunehmend wichtigere
Funktionen übernehmen. Im Rahmen dieser NTB-internen Arbeit wurde eine
Erweiterung für den Amazon-Sprachassistenten Alexa entwickelt. Nebst der
Erweiterung selbst bildet auch die Beschreibung des Entwicklungsprozesses
einer solchen Erweiterung einen entscheidenden Teil dieser Arbeit. Mithilfe Kevin-Lionel Lässer
dieser Erweiterung soll ein Nutzer die Möglichkeit erhalten, Informationen
über die NTB abfragen zu können. Daher wurden unter anderem Informatio-
nen zu Mitarbeitern, Raumreservierungen, Studiengängen, Studienrichtungen
und dem Menüplan der Cafeteria integriert. Der Aufbau des Systems kann in
drei Komponenten aufgeteilt werden, das Amazon Echo mit der Sprachassis-
tentin Alexa, den Webservice von Amazon, der die Spracherkennung durch-
führt und zuletzt den Raspberry Pi 3, der ein Java-Servlet ausführt und die
Anfragen verarbeitet.
Studierende: Kevin-Lionel Lässer
Dozenten: Dr. Norbert Frei, René Pawlitzek
Industriepartner -
11PWO
Automatisierung in der Chicorée-Produktion
Auf dem landwirtschaftlichen Betrieb von Karl und Silvia Annen wird Chicorée
produziert. Ein in der Chicoréeproduktion aufwändiger Arbeitsschritt ist das
Befüllen von Treibkisten mit Chicoréewurzeln. Das Ziel von Karl und Silvia An-
nen ist es daher, den Aufwand für diesen Arbeitsschritt durch Automatisierung
zu mi- nimieren. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein Konzept entwi-
ckelt, das den Aufbau und die Funktionsweise einer dafür benötigten Auto-
matisie- rungsanlage zeigt. Hauptsächlich thematisiert diese Arbeit jedoch die
Entwicklung einer Bildverarbeitungssoftware für die Klassifikation von Chi-
coréewurzeln. Diese ist ein wesentlicher Bestandteil der Automatisierungs- Urs Annen
anlage und dient dazu, Qualität, Lage und Position der Chicoréewurzeln zu
bestimmen. Für die Bestimmung von Qualität und Lage werden mehrere neu-
ronale Netze entwickelt und evaluiert. Wie Tests zeigen, kann die Qualität der
Wurzeln durch den Einsatz von neuronalen Netzen zu 92.8 % richtig bestimmt
werden. Die Korrektklassifikationsrate bei der Bestimmung der Lage liegt bei
100 %.
Studierende: Urs Annen
Dozenten: Dr. Carlo Bach, Günter Nagel
Industriepartner
12PWO
MTF Messplatz für Kamerasensoren
Eine Bewertung von Kamerasensoren ist heute oft auf die Auflösungsgrenze
beschränkt. Die Modulationstransferfunktion (MTF) wird selten gemessen, ist
aber ein entscheidendes Qualitätsmerkmal einer Kamera. Aus diesem Grund
wurde im Rahmen dieser Arbeit für die Firma Photonfocus AG ein Mess-
platz für Kamerasensoren aufgebaut. Der Messplatz auf Basis eines Twy-
man-Green-Interferometers ermöglicht eine automatisierte Messung der MTF,
indem für jede Frequenz der entsprechende Kontrast berechnet wird. Auch
der Einfluss von pixelinternen Stromquellen auf die MTF kann analysiert wer-
den. Über eine PC-Applikation kann der Messbereich eingestellt, die Messung Roger Keller
gestartet sowie bestehende Messreihen können analysiert werden. Mithilfe
des Messsystems können nicht nur Messungen, sondern auch Optimierungen
der MTF vorgenommen werden. Die MTF kann in beide Sensor-Richtungen
automatisiert und variabel bezüglich der Ortsfrequenzen und Stromquellen-
werte gemessen werden.
Dominik Manser
Studierende: Roger Keller, Dominik Manser
Dozenten: Dr. Carlo Bach, Dr. Carsten Ziolek
Industriepartner Photonfocus AG Lachen
13EMS
Innovatives Greiferkonzept für einen Palettierroboter
Wo früher Mehlsäcke von Hand befüllt, verwogen, verschlossen und auf einem
Wagen palettiert wurden, wird heute alles mithilfe vollautomatisierter Anlagen
produziert. Ein Teil dieser Anlagen übernimmt den Palettierprozess, wobei es
generell zwei Arten von Palettieranlagen, den Palettierautomaten und den
Palettierroboter, gibt. Der Palettierautomat zeichnet sich durch hohe Leistung
und gleichzeitig hohe Palettierqualität aus, ist jedoch mit auch hohen Kosten
und einem hohen Platzbedarf verbunden. Der Palettierroboter weist hingegen
nur einen geringen Platzbedarf bei gleichzeitig hoher Flexibilität auf, jedoch
auch lediglich eine geringe Leistung und niedrige Qualität. Einen der entschei- Malke Acar
denden Einflussfaktoren in Bezug auf die Palettierqualität bilden Greifersyste-
me. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein Greiferkonzept für Palettierr-
oboter entwickelt, das sich, ebenso wie der damit verbundene Greiferprozess,
grundlegend von den auf dem Markt erhältlichen Lösungen unterscheidet.
Der neuentwickelte Greifer wirft die Säcke nicht nur ab, sondern positioniert,
verpresst und verschiebt diese derart, dass die resultierende Qualität mit der
des Palettierautomaten vergleichbar ist.
Mario Urbisaglia
Studierende: Malke Acar, Mario Urbisaglia
Dozenten: Dr. Jürgen Prenzler, Roland Egli
Industriepartner Fa. Bühler Uzwil
14EMS
Konzeptionierung einer Innenschleifmaschine
Die Firma L. Kellenberger & Co. AG ist spezialisiert auf die Entwicklung und
Produktion von numerisch gesteuerten Präzisionsschleifmaschinen und Sys-
temen der mittleren und obersten Technologiestufe. Kellenberger hat 2014
die Firma Voumard übernommen, einen Innenschleifmaschinenhersteller.
Die Baureihen sollen in einer Weiterentwicklung zusammengeführt werden,
weshalb entschieden wurde, die Voumard-Produktreihen durch zwei neue
Maschinen (VOUMARD 1000 und VOUMARD 3000) zu ersetzen. Das Grund-
konzept für die grössere dieser beiden Maschinen wurde im Rahmen dieser
Bachelorarbeit entwickelt, wobei das Ziel besteht, eine hohe Wiederverwen- Aline Paradisi
dung existierender Module zu ermöglichen. Die VOUMARD 3000 wird mit ei-
nem Kreuzschlitten für die X- und Z-Achse aufgebaut, worauf eine B-Achse
mit Revolverschleifkopf mon- tiert wird. Alle Achsen sind hydrostatisch gela-
gert. Der Schleifkopf bietet Platz für vier Spindeln, wahlweise auch für eine
Aussenspindel. Durch Interpolation der Achsen kann auch konisch geschliffen
werden. Es werden zwei Abrichtmöglichkeiten angeboten, eine Abrichtbank
mit Radienabrichter und Formrolle ausserhalb des Schleifbereichs oder eine
Formrolle direkt hinter dem Werkstück. Um das Teilespektrum zu erweitern,
wird die Maschine in zwei Längenausführungen angeboten.
Samuel Weishaupt
Studierende: Aline Paradisi, Samuel Weishaupt
Dozenten: Dr. Jürgen Prenzler, Roland Egli
Industriepartner Fa. Kellenberger St. Gallen
15Chur
Erweiterung und Modernisierung der Webapplikation der
Wetterstation Arbon
Die Software und Hardware der Wetterstation Arbon ist seit Jahren nicht mehr
modernisiert worden, daher wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit sowohl
das Front- als auch das Back-End neu gestaltet. Im Zuge dieser Modernisie-
rung wurde Adobe Flash durch moderne Webtechnologien, wie HTML5, CSS
und JavaScript ersetzt, wobei das Prinzip des responsiven Webdesigns im
Vordergrund stand. Die Handhabung der Daten wurde neu konzipiert, sodass
nun eine REST-Schnittstelle (API) zur Verfügung steht. Weiterhin wurde der Pe-
gelsensor ersetzt und ein Strahlungssensor zur Messung der Sonnenstunden Ladina Bilgery
wurde hinzugefügt. Historische Daten können erstmals über ein interaktives
Dashboard betrachtet werden und der individuelle Benachrichtigungsservice
ermöglicht es, den Benutzer zu informieren, wenn die von ihm vorgegebe-
nen Schwellwerte über- bzw. unterschritten werden. Zuletzt wurde eine War-
teschlange für die Navigation der Webcam erstellt. Insgesamt konnte mithilfe
der Arbeit ein deutlicher Mehrwert für den Dienstleistungsumfang der Wetter-
station erzielt werden.
Thomas Wieling
Studierende: Ladina Bilgery, Thomas Wieling
Dozenten: Ulrich Hauser, Lukas Toggenburger
Industriepartner Interessengemeinschaft Wetterstation Arbon
16EMS
Entwicklung einer elektromechanischen Bremse für Elek-
trofahrzeuge
In dieser Bachelorarbeit wurde das von der Firma thyssenkrupp Presta AG
entwickelte Bremskonzept für ein Elektroauto ausgearbeitet, konstruiert und
einem Funktionstest im Labor unterzogen. In dem hier untersuchten Konzept
geht es um einen Mechanismus für eine elektromechanische Bremse (EMB),
der aus einer Linearbewegung, über die Steifigkeit des Bremssattels, eine
Kraft respektive ein Drehmoment an der Bremsscheibe erzeigt. Das Grund-
prinzip besteht dabei aus zwei Elektromotoren und einer Feder, die die ge-
forderte Linearbewegung generieren. Im Rahmen der Arbeit wird aufgezeigt, Nicolas Allenspach
welche Möglichkeiten das neue Konzept mit sich bringt und wie der kon-
struierte Mechanismus auszusehen hat. Untersuchungen haben gezeigt, dass
die Hertzsche Pressung sowie die Reibung entscheidenden Einfluss auf das
Konzept und dessen Performance haben. Im Labor wurde für das Funktions-
prinzip ein Leistungsnachweis erbracht, wodurch relevante Erkenntnisse bzgl.
des Konzepts und der Unterschiede zwischen Theorie und Praxis, aber auch
allgemein für nachfolgende Arbeiten gewonnen wurden.
Raphael Egeter
Studierende: Nicolas Allenspach, Raphael Egeter
Dozenten: Dr. Josef Althaus, Dr. Jürgen Prenzler
Industriepartner ThyssenKrupp Presta AG Eschen, Liechtenstein
17EMS
VR-Torkel: Erleben einer Weinpresse in Virtual Reality
Ein Torkel ist eine alte Weinpresse, wie sie vor mehreren hundert Jahren im
Bodenseegebiet eingesetzt wurde. Mit ihr wurde aus den Trauben der Trau-
bensaft gepresst. In Nonnenhorn bei Lindau steht noch heute ein über 400
Jahre alter Torkel, welcher bis 1955 im Betrieb war. Ziel dieser Bachelorarbeit
war es, den Torkel über Virtual Reality (VR) dynamisch nachzubilden. Dabei
kann der Betrachter den Torkel über eine VR-Brille betrachten und über einen
nachgebildeten Pressbengel bedienen. Der mechanische Aufbau dient als
Schnittstelle für die Bewegung und die notwendigen Kräfte.
Philippe Croset
Dies erfolgt über einen mechanischen Aufbau, der als Schnittstelle zwischen
VR und Realität dient und dem Besucher ein reales Gefühl geben soll. Der
Besucher kann über den sog. Pressbengel die Spindel drehen. Dabei wird
sich im gleichen Moment die Spindel in der virtuellen Umgebung drehen. Mit
einem Bremssystem werden verschiedene Momente an der Spindel simuliert.
So bekommt der Besucher ein reales Gefühl von den Kräften, welche früher
aufgebracht werden mussten, um den Pressbalken auf und ab zu bewegen.
Der mechanische Aufbau soll schlussendlich in Nonnenhorn beim realen Tor-
kel installiert und bedient werden.
Dominik Traxler
Studierende: Philippe Croset, Dominik Traxler
Dozenten: Dr. Josef Althaus, Laszlo Arato
Industriepartner -
18EMS
Untersuchung von Vibrationen an einer Holzschleifma-
schine
Die Firma Steinemann Technology AG gehört zu den führenden Anbietern von
Holzschleifmaschinen für die Plattenindustrie und ist in 42 Nationen vertre-
ten, wobei der Hauptsitz in St. Gallen liegt. In Zeiten der Industrie 4.0 soll die
neueste Schleifmaschine, Satos TSQ, in Bezug auf Predictive Maintenance
optimiert werden. Das Ziel des Industriepartners besteht darin, mithilfe ge-
eigneter Sensoren Defekte der Maschine frühzeitig erkennen zu können, wo-
bei gleichzeitig eine möglichst geringe Anzahl an Sensoren gefordert wurde.
Zur Realisierung dieser Ziele wurde ein Testmodell mit der FEM analysiert, Adrian Niedermann,
das durch die Durchführung einer messtechnischen Modalanalyse verifiziert
werden konnte. Aufgrund der Ergebnisse konnten mögliche Messpunkte de-
finiert werden, an denen in einer Messung reale Schäden gemessen wurden.
Diese Messung wurde mit LabVIEW durchgeführt. Nach der Auswertung aller
Messungen und Simulationen konnten Konzepte mit lediglich zwei Sensoren
ausgearbeitet werden.
Matthias Schwarz
Studierende: Adrian Niedermann, Matthias Schwarz
Dozenten: Dr. Josef Althaus, Kristian Murkovic
Industriepartner Steinemann Technology AG St. Gallen
19EMS
Gesamtkonzept für die Herstellung von Scherenlagerbol-
zen
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Prozesskette zur Herstellung von Sche-
renlagerbolzen bei der SFS intec AG mit dem Ziel einer Kostenreduktion bei
der Herstellung untersucht. Im ersten Teil der Arbeit werden alle relevanten
Fertigungsprozesse analysiert und anschliessend verschiedene Prozessket-
ten gebildet. Die Hauptprozesse sind dabei der Pressprozess, bei dem ein
Pressrohling hergestellt wird und die zerspanende Zusatzoperation, durch die
das Werkstück abschliessend bearbeitet wird. Es stellt sich heraus, dass vor
allem in dieser Zusatzoperation Potential zur Reduktion der Herstellungskos- Lukas Graf
ten steckt. Mit den bislang verwendeten Maschinen können die geforderten
Kosten allerdings nicht erreicht werden, weshalb ein neues Maschinenkon-
zept entwickelt wird, das durch seinen teilespezifischen Aufbau im Vergleich
zu den bislang verwendeten Maschinen diverse Vorteile bietet. Als Ergebnis
der Arbeit kann festgehalten werden, dass durch die Zusammenstellung einer
geeigneten Prozesskette und die Entwicklung eines teilespezifischen Maschi-
nenkonzepts eine signifikante Preisreduktion erreicht werden kann.
Thomas Mittelholzer
Studierende: Lukas Graf, Thomas Mittelholzer
Dozenten: Roland Egli, Dr. Josef Althaus
Industriepartner SFS Intec AG Heerbrugg
20EMS
Untersuchung von Querschwingungen bei der
Stationseinfahrt einer Seilbahn
Bei der Stationseinfahrt einer Seilbahn wirken erhebliche Belastungen auf die
mechanischen Einrichtungen der Station, sowie die Fahrbetriebsmittel. Diese
wirken sich negativ auf den Fahrkomfort aus. Im Bereich der Dynamik wird in
der Seilbahnindustrie viel durch Versuche ermittelt. Dies ist teuer und oft blei-
ben die besten Lösungen unerkannt. Mittels Mehrkörpersimulation können
kostengünstig Parametervariationen überprüft werden. Erstinstanzlich wurde
das mechanische Ersatzmodell erstellt, um die Ist-Situation mittels Simulation
wiederzugeben. Die Systemgrenze umfasst die Einfahrvorrichtung der Stati- Beat Wäfler
on, das Fahrzeug und das Förderseil. Bei der Berechnung wurden lediglich
Effekte quer zur Fahrtrichtung berücksichtigt. Die Simulation wurde mittels
Messungen abgeglichen, um damit die Realitätstreue zu beurteilen. Die Be-
schleunigungen quer zur Fahrtrichtung aus Simulation und Messung liefern
realitätsnahe Ergebnisse. Das Potenzial von Massnahmen am Modell wurde
mittels den Beschleunigungen in der Kabine bewertet. Umgesetzte Massnah-
men im Modell sind ergänzende Gelenke, Steifigkeiten oder Dämpfungen.
Studierende: Beat Wäfler
Dozenten: Dr. Josef Althaus, Kristian Murkovic
Industriepartner Bartholet Maschinenbau AG Flums
21INF
Entwicklung eines IoT Sensornetzwerks
Glatteis auf den Strassen spielt im Winter eine entscheidende Rolle, wes-
halb, um dem Eis entgegenzuwirken und dessen Bildung zu verhindern, Salz
gestreut wird. Jedoch gibt es kein objektives Entscheidungskriterium, wann
gestreut wird und wann nicht. Die Entscheidung liegt ausschliesslich im Er-
messen des Zuständigen, weshalb im Rahmen dieser Bachelorarbeit Abhilfe
geschaffen soll. Dazu wurde ein System entwickelt, das die Temperatur und
den Restsalzgehalt misst und mithilfe einer Webapplikation graphisch darstellt.
Dieses System besteht aus drei Teilen, Inday Carisch
der Messdose, dem Strassenpfosten
und der Webapplikation. Die Messdose
erfasst die Temperatur des Strassenbe-
lags und sendet diese über Funk an den
Strassenpfosten. Als Übertragungs-
standard kommt LoRa zum Einsatz, das
sich durch Robustheit und Energieeffi-
zienz auszeichnet. Der Strassenpfosten
dient als Relais, empfängt die Daten
der Messdose und leitet sie über Lo-
RaWAN an die Cloud weiter. Des Wei- Moritz Lammerich
teren misst er die Temperatur und die
Luftfeuchtigkeit, um die Erweiterbarkeit
des Systems zu demonstrieren. Die
Webapplikation speichert die Daten,
stellt diese in einer Karte zur Ansicht
dar und steht daher repräsentativ für
die Datenverarbeitung und die Visuali-
sierung der gewonnenen Daten.
Studierende: Inday Carisch, Moritz Lammerich
Dozenten: René Pawlitzek, Dr. Christoph Würsch
Industriepartner Adlos AG Balzers
22EMS
Linearvereinzelung extern zugeführter Butzen in einer
Kaltumformpresse
Die Firma SFS intec AG stellt mithilfe der Kaltmassivumformung Präzisionsteile
für die Automobil- und Elektroindustrie her. Hierbei wird aus einem Drahtab-
schnitt oder aus vorgestanzten Butzen in mehreren Operationen ein Teil ge-
presst, das von einer Stufe zur nächsten weitertransportiert wird, sodass mit
jedem Schlittenhub ein Pressteil entsteht. Würden nun pro Hub zwei Pressteile
gleichzeitig fertiggepresst, entspräche dies einer Produktivitätsverdoppelung
oder entsprechend einer Reduktion von zwei Pressmaschinen auf eine. Dies
stellte das Ziel dieser Arbeit dar. In eine bestehende Kaltumformpresse sollte Sandro Walt
eine Vereinzelung eingebaut werden, die extern zugeführte Butzen vereinzelt
und zur Weiterverarbeitung in die Transportfinger befördert. Dazu wurde ein
Einsatz konstruiert, der in den Werkzeugraum einer Presse eingebaut werden
kann. Die Butzen werden auf der matrizenseitigen Auswerferseite zugeführt
und linear durch den Maschinenkörper befördert. Im Matrizenraum werden sie
anschliessend über zwei rechtwinklig zueinander liegende Schieber verein-
zelt und in die Transportfinger geschoben.
Studierende: Sandro Walt
Dozenten: Roland Egli, Dr. Josef Althaus
Industriepartner SFS Intec AG Heerbrugg
23ICE
Softwaretool zur Quantifizierung der thalamo-corticalen
Reserve basierend auf MR-Aufnahmen des Gehirns
Der Mensch verliert aufgrund natürlicher Alterung, aber auch durch Krank-
heiten laufend Nervenzellen im Gehirn. Die Thalamo-Corticale Reserve (TCR)
beschreibt das Volumenverhältnis von Nervengewebe zu Gehirnwasser und
ist ein Mass für die Hirnatrophie (Gehirnschwund). Bei der Behandlung von
neurologischen Erkrankungen (z. B. Parkinson) mit fokussiertem Ultraschall
haben die Neurologen von SoniModul die Erfahrung gemacht, dass bei zu
weit fortgeschrittener Hirnatrophie keine Verbesserung des Gesundheitszu-
standes eintritt. Bisher wurde die TCR im Vorfeld der Behandlung anhand von Adrian Rechsteiner
MRT-Bildern qualitativ abgeschätzt. Mithilfe des entwickelten Softwaretools
kann die TCR nun automatisiert und quantitativ bestimmt werden. Die Soft-
ware segmentiert anhand der Bilddaten mittels diverser Bildbearbeitungsver-
fahren und eines Machine-Learning-Modells das Grosshirn. Die Pixel des Hirn-
gewebes und der Hirnflüssigkeit werden gezählt und der daraus resultierende
quantitative TCR-Wert wird ausgegeben.
Studierende: Adrian Rechsteiner
Dozenten: Dr. Wolfgang Wiedemair, Dr. Klaus Frick
Industriepartner
24INF
Universelles Informationsdisplay
Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurde ein universelles Infor-
mationsdisplay entwickelt, das über eine Funkverbindung regelmässig Da-
ten anfordert und diese benutzergerecht anzeigt. Ziel war es, die neuesten
Technologien in den Bereichen Internet of Things, Displaytypen und Energy
Harvesting zu nutzen. Das Display fordert Daten mithilfe der Funktechnologie
LoRa über ein Gateway von einem Server im 15-Minuten-Takt an, wozu ein
energiesparendes ‚Memory-in-Pixel‘-Display eingesetzt wird, das durch den
Einsatz von Solarzellen autark betrieben werden kann. Ferner wurde ein ers-
ter Anwendungsfall (Energy Monitoring) implementiert, bei dem über einen Pascal Kolb
Magnetkopf ein Stromzähler ausgelesen wird. Der Server bereitet die Daten
auf und sendet sie an das Display, wo die gesammelten Daten mithilfe illustra-
tiver Graphiken visualisiert werden. Auf diese Weise wird einem Hausbesitzer
ermöglicht, den eigenen Energiehaushalt zu überwachen.
Samuel Ruggli
Reto Thurnheer
Studierende: Pascal Kolb, Samuel Ruggli, Reto Thurnheer
Dozenten: René Pawlitzek, Guido Piai
Industriepartner Adlos AG Balzers
25Chur
Festival Monitoring über “The Things Network” und das
“Web Thing API”
LoRaWAN ist eine energiesparende Drahtlosübertragungstechnologie für klei-
nere Datenmengen. ‚The Things Network‘ wiederum ist ein LoRaWAN-Netz-
werk, das die angeschlossenen Endgeräte (Nodes) mit dem Internet ver-
bindet. Ziel dieser Bachelorarbeit war es, mithilfe dieser Technologien eine
Beispielanwendung zu entwerfen, wozu eine REST-API implementiert werden
sollte, um die Werte der LoRa-Nodes abzufragen. Diese API sollte dem Stan-
dard W3C des ‚Web of Things‘ (WoT) entsprechen. Die Schnittstelle fordert die
Node-Daten vom ‚The Things Network‘ an und stellt diese einer Webapplika- Fabio Göldi
tion zur Verfügung. Mithilfe der entstandenen Applikation und den entwickel-
ten Nodes (Sensoren) ist es möglich, bei einem Festival die Besucherzahl in
verschiedenen Aufenthaltsbereichen zu erfassen und zu überwachen. Zusätz-
lich werden die Lautstärkepegel auf dem Festivalgelände überwacht und auf
einer Heatmap visualisiert. Nodes, Benutzer und Bereiche können über die
Webapplikation zum System hinzugefügt und dort verwaltet werden.
Cédric Sutter
Studierende: Fabio Göldi, Cédric Sutter
Dozenten: Beat Bigger
Industriepartner intern
26INF
Aufbau eines Datawarehouses
Die Inventx AG bietet IT-Dienstleistungen im Bankensektor an, wobei ein Gros-
steil des Tagesgeschäftes in der Abarbeitung von IT-Tickets besteht. Um Kun-
den eine hohe Servicequalität anbieten zu können, wird diese mithilfe von
Excel-Auswertungen beobachtet. In den letzten Jahren wurden die Auswer-
tungen zunehmend umfangreicher und komplizierter, worunter die Benutzer-
freundlichkeit gelitten hat. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher folgende
drei Ziele verfolgt: Die Datenquellen für die Auswertungen sollen mithilfe ei-
nes Datawarehouses (DWH) übersichtlich gestaltet werden, die Messung der
Servicequalität wird über ein unkompliziert bedienbares Tool realisiert und die Sedric Christopher
Zuteilung der von den Kunden erfassten IT-Tickets zu den entsprechenden
Services soll mithilfe von Textmining vereinfacht werden. Für die Auswertun-
gen relevante Informationen werden in einem Sternschema vonseiten des
DWH zur Verfügung gestellt. Microsoft Power BI wurde für die Umsetzung der
Auswertungen ausgewählt, da damit die bestehenden Excel-Auswertungen in
mehrere interaktive Reports verwandelt werden konnten. Die für das Textmi-
ning erstellten Modelle klassifizieren neue Incidents auf Basis der Problembe-
schreibung. Die evaluierten und getunten Modelle erzielen eine Genauigkeit
von 60 bis 65 % bei einer Auswahl von sieben unterschiedlichen Klassen.
Jasmin Injodikaran
Pascal Schaback
Studierende: Sedric Christopher, Jasmin Injodikaran,
Pascal Schaback
Dozenten: René Pawlitzek, Dr. Carlo Bach
Industriepartner Inventix Chur
27EMS
Automatisierung Optikblock-Verklebung von Schweiss-
helmen
Die Firma optrel AG aus Wattwil stellt automatisch abdunkelnde Schweisshel-
me her. Der Optikblock dieser Helme besteht aus vier Komponenten, die, ohne
die Optik zu verzerren, miteinander verklebt werden. Diese Verklebung wird
bislang mit einem 2-Komponenten-Kleber erstellt. Im Rahmen dieser Arbeit
soll geprüft werden, ob diese Verklebung ebenfalls mit einer OCA-Klebefolie,
wie sie bei Smartphone-Bildschirmen verwendet wird, vorgenommen werden
kann. Anschliessend sollen Teilsysteme für eine automatisierte Anlage reali-
siert werden. Zur Umsetzung dieser Ziele waren unzählige Versuche nötig, da Lukas Fritschi
die Handhabung von 50 Mikrometer dünnen Klebefolien diffizil ist. Aufgrund
der Erkenntnisse konnten im Folgenden vier Konzepte für eine automatisier-
te Anlage entworfen werden, von denen zwei auch ausgearbeitet wurden.
Ein Konzept überzeugte und konnte insofern automatisiert werden, als dass
zwei Gläser ohne Probleme verklebt werden konnten. Abschliessend wurde
ein Gesamtkonzept für eine wirtschaftliche Anlage erstellt, sodass dieses nur
noch vonseiten des Auftraggebers ausgearbeitet werden müsste.
Fabian Süess
Nicolas Vuichet
Studierende: Lukas Fritschi, Fabian Süess, Nicolas Vuichet
Dozenten: Günter Nagel, Vincenzo Parisi
Industriepartner Optrel AG Wattwil
28EMS
Entwicklung eines Predictive Maintenance Systems für
mobile Arbeitsmaschinen
Der Begriff ‚Predictive Maintenance‘ ist hochaktuell und Predictive-Maintenan-
ce-Systeme werden bereits in verschiedenen Bereichen eingesetzt, wobei vor
allem die vereinfachte Planung der Wartung und der garantierte Betrieb Vortei-
le dieser Systeme darstellen. In dieser Bachelorarbeit wird die Entwicklung ei-
nes derartigen Predictive-Maintenance-Systems aufgezeigt, das den Zustand
des Hydrauliköles einer mobilen Arbeitsmaschine als Eingangsdaten verwen-
det. Weiterhin stehen die elektrische Leitfähigkeit, die Permittivität sowie die
relative Feuchtigkeit als Sensorwerte zur Verfügung. Für die Datengewinnung Thomas Baumgartner
wurden verschiedene Hydraulikölproben auf einem eigens dafür entwickelten
Hydraulikölprüfstand analysiert. Es konnten mehrere Ansätze aufgezeigt wer-
den, zwei Methoden wurden zudem in einer Webapplikation implementiert.
Eine umgesetzte Variante dient der Bestimmung der Restnutzungsdauer an-
hand des Ölverschleisses. Die zweite Umsetzung erfolgt anhand einer Tren-
danalyse der aufgezeichneten Daten mittels Regression. Anhand der gewon-
nenen Daten kann der Hydraulikölzustand zudem in verschiedene Kategorien
eingeteilt werden.
Innozenz Köppel
Studierende: Thomas Baumgartner, Innozenz Köppel
Dozenten: Günter Nagel, Dr. Klaus Frick
Industriepartner Kaiser AG Schaanwald, Liechtenstein
29ICE
Modellierung und Optimierung der Strömung in einem
Durchflussmessrohr
Der Volumenstrom von Flüssigkeiten durch Rohre kann kontaktlos mittels ei-
ner Ultraschall-Laufzeitdifferenzmessung ermittelt werden. In dieser Bache-
lorarbeit sollte ein bereits bestehendes Design eines Ultraschall-Durchfluss-
messrohrs strömungsmechanisch optimiert werden. Dazu wurde im ersten
Schritt das Messrohr in Ansys CFX simuliert und analysiert. Eine Liste mit geo-
metrischen Optimierungsmöglichkeiten wurde ausgearbeitet und Optimie-
rungsparameter wurden definiert. Zudem wurde ein mathematisches Modell
für die Laufzeit von Schallsignalen entlang vordefinierter Pfade durch die strö- Franziska Laich
mende Flüssigkeit implementiert. Die Ergebnisse der Simulation wurden mit-
hilfe von Messdaten vom Durchflussmessstand der Huba Control AG validiert.
Im zweiten Schritt wurden vier Designvariationen im Rahmen einer Designstu-
die simuliert, miteinander verglichen und anhand der Optimierungsparameter
bewertet. Dabei stellte sich heraus, dass sich eines der Designs deutlich von
den anderen abhebt.
Studierende: Franziska Laich
Dozenten: Dr. Wolfgang Wiedemair, Dr. Christoph Würsch
Industriepartner Huba Control AG Würenlos
30PWO
Pepper‘s Ghost: Entwicklung und Aufbau eines Projekti-
onssystems für Pseudo-Hologramme
Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es, einen transportablen Demonstrator
auf Grundlage des Pepper’s-Ghost-Effektes zu entwickeln. Dafür wurde ein
Projektionsapparat konstruiert, der ein Pseudo-Hologramm erzeugen kann. In
dieser Arbeit werden der Entstehungsprozess, das Testen unterschiedlicher
Varianten und die Auswahl geeigneter Komponenten behandelt. Der Apparat
funktioniert als Kombination aus der eigentlichen Projektor-Einheit und einem
zweiten Aufbau für Bild- und Tonaufnahmen. Weiterhin werden die Anforde-
rungen untersucht, die ein solcher Apparat erfüllen muss, um eine Projektion Harold Kessler
in Lebensgrösse darzustellen. Dabei ist die Folie der entscheidende Faktor,
denn die Grösse dieser bestimmt auch die Grösse der Projektion. Der zweite
entscheidende Punkt ist der Projektor, denn damit die Tageslichttauglichkeit
gewährleistet ist, wird ein ausreichend lichtstarker Projektor mit über 10.000
Lumen benötigt. Abschliessend wird die Auswirkung der Beleuchtung unter-
sucht, die ebenfalls einen entscheidenden Aspekt eines solchen Apparates
darstellt, denn mit dem richtigen Licht lässt sich sowohl die Projektion als auch
die Kulisse in den Vordergrund stellen.
Eric Michel
Studierende: Harold Kessler, Eric Michel
Dozenten: Dr. Stefan Rinner, Dr. Markus Michler
Industriepartner
31EMS
E-Mobilität: Kühlplatte für das Thermomanagement einer
Lithium-Ionen Batterie
Langlebigkeit, Schnellladefähigkeit und hohe Strombelastung auch bei nied-
rigeren Aussentemperaturen erfordern ein ausgereiftes Thermomanagement
von Batterien für die Elektromobilität. Für die Temperierung der Batteriezellen
wurden im Rahmen dieser Arbeit zahlreiche Lösungsvorschläge erarbeitet,
wobei die klassische Wasserkühlung sowie Verdunstungs- und Kondensati-
onsprozesse im Fokus standen. Auf der Basis grundlegender physikalischer
Effekte entstanden Entwürfe, Berechnungen und Prototypen zur messtechni-
schen Verifikation der drei vielversprechendsten Konzepte. Das beste Ergeb- Timon Schwarz
nis lieferte die abgebildete Vapor Chamber. Diese Kammer arbeitet ohne ex-
terne Energiezufuhr, kann rasch hohe Wärmemengen abführen und entspricht
den höchsten Anforderungen an eine gleichbleibende Temperaturverteilung.
Eine Lösung auf Basis einer Heatpipe und eine auf Basis einer Kühlplatte lie-
ferten ebenfalls vielversprechende Ergebnisse. Die Erkenntnisse aus diesen
Untersuchungen dienen als Grundlage für eine industrielle Umsetzung.
Cedric Segmüller
Studierende: Timon Schwarz, Cedric Segmüller
Dozenten: Dr. Maximilian Stöck, Dr. Gerhard Rizzo
Industriepartner SCCER Mobility , Buchs
32EMS
Batteriegehäuse für die Elektromobilität
Die Batteriewerk Schweiz AG entwickelt und produziert individuelle, modu-
lare Lithium-Ionen-Batteriesysteme für Nutz- und Kommunalfahrzeuge sowie
mobile Anwendungen aller Art. Ein Batteriegehäuse für die Elektromobilität
muss hohen Sicherheitsanforderungen genügen. Gerät bspw. bei einem Zu-
sammenstoss mit einem Benzinfahrzeug auslaufendes Benzin in Brand, muss
die Batterie des Elektrofahrzeuges in einem sicheren Zustand bleiben und ein
‚thermal runaway‘ der Batterie soll verhindert werden.
Die UN-Norm ECE R100r2 hat dazu einen Brandlasttest vorgeschrieben. Des Kevin Hug
Weiteren sollen Batteriegehäuse den IP-Schutzklassen IPX7 und IPX9K ent-
sprechen, wodurch sichergestellt wird, dass bei Reinigungsarbeiten an einer
Batterie kein Kurzschluss entsteht.
Anhand von Berechnungen und
Tests wurden im Rahmen dieser
Bachelorarbeit Designrichtlinien
zum Aufbau eines Brandlasttest-
stands sowie zu einem Batte-
riegehäuse erarbeitet. Ebenso
wurden Designrichtlinien für die Martin Succetti
IP-Schutzklassen IPX7 und IPX9K
erstellt. Die Ergebnisse dieser
Arbeit fliessen einerseits in den
Aufbau eines grösseren Brand-
lasttests und andererseits das
Design zukünftiger Batteriege-
häuse ein. Die Zertifizierung soll-
te auf Anhieb bestanden werden.
Studierende: Kevin Hug, Martin Succetti
Dozenten: Dr. Maximilian Stöck, Björn Martin
Industriepartner Batteriewerk Schweiz AG, Muhen
33EMS
Testeinheit für Druckgussmaschinen
Die Firma Bühler AG, mit Hauptsitz in Uzwil, ist unter anderem in der Druck-
gussmaschinenherstellung tätig. In den letzten Jahren wurde vermehrt nach
Asien exportiert, weshalb die in China vorgenommene Produktion erweitert
werden soll. Um die Qualität vor Ort zu gewährleisten, wird in der Produktion
eine Testeinheit benötigt. Im Rahmen dieser Arbeiten wurden dazu, nach einer
Einarbeitung im Bereich Druckguss, die Optionen und Anforderungen an die-
se Testeinheit gesammelt und bewertet. In enger Zusammenarbeit mit erfah-
renen Monteuren und Druckgussmaschinenspezialisten wurden einzelne Ar-
beitsschritte und Konzepte bewertet. Ebenso wurde das optimierte endgültige Antúnez de Mayolo
Konzept geprüft. Letztlich wurden drei verschiedene Varianten vorgestellt und Streule
auf Grundlage des erhaltenen Feedbacks konnte Variante 2 im Detail ausge-
führt werden. Die verstellbaren Platten und der hydraulische Antrieb erfüllen
dabei alle mechanischen Ansprüche, sind robust und unkompliziert bedien-
bar. Die Testeinheit konnte bis zum Ende des Bachelor-Zyklus nicht fertigge-
stellt werden, das Projekt wird jedoch weiterhin ausgeführt und Ende 2018 am
Standort Wuxi in Betrieb genommen.
Studierende: Antúnez de Mayolo Streule
Dozenten: Dr. Vincenzo Parisi, Roger Strässle
Industriepartner Bühler AG Uzwil
34ICE
Einsatz eines digitalen Zwillings im Bereich der Prozess-
überwachung
Die Dividella AG ist einer der führenden Hersteller für Sekundärverpackungs-
maschinen in der Pharmaindustrie, wobei ausschliesslich Karton als Verpa-
ckungsmaterial verwendet wird. Ein komplexer Prozess ist das Schachtel-
verkleben, weshalb die Aufgabe dieser Bachelorarbeit darin bestand, die
relevanten Einstellungsparameter zu ermitteln, mit denen die Klebequalität
verbessert werden kann sowie ein Modell dieser Klebequalität zu erstellen.
Die Faktoren, die die Klebestellenqualität potenziell beeinflussen können,
wurden bestimmt und deren Relevanz wurde mittels Experimenten nach Andrin Planta
‚Design of Ex- periments‘ ermittelt. Dabei wurden insgesamt 32 Versuche an
einer Dividella-Verpackungsmaschine anhand eines zuvor ausgearbeiteten
Versuchsplanes durchgeführt. Die Klebestellenbewertung erfolgte nach ei-
nem zuvor definierten Prozedere, woraufhin die Resultate mit Minitab und R
analysiert wurden. Die relevanten Parameter konnten auf diese Weise ermit-
telt werden und entsprechend konnte ein erstes Modell zur Vorhersage der
Klebestellenqualität generiert werden.
Studierende: Andrin Planta
Dozenten: Dr. Klaus Frick, Claudio Wolfer
Industriepartner Dividella AG Grabs
35ICE
Simulation und Verifikation einer Vorspannungsmessvor-
richtung
Diese Arbeit beinhaltet die Analyse des Testaufbaus zur Messung der Vor-
spannung eines Verbindungselements in Schienensystemen der Hilti AG. Die
Produktgruppe der Schienensysteme gehört zur BU Installation und dient der
Befestigung von Rohren und Lüftungen, wobei die Schraubenvorspannkraft
eine relevante Einflussgrösse darstellt. Daher wurde ein Versuchsaufbau kon-
struiert und gefertigt, um diese möglichst realitätsnah zu überprüfen, wobei
mögliche Deformationen des Prüfstandes während der Versuchsdurchführung
nicht bekannt sind. Das Ziel dieser Bachelorarbeit besteht darin, mithilfe einer Sabrina Weder
numerischen Simulation die Belastung des Versuchsaufbaus während eines
Tests darzustellen. Zur Verifikation der FE-Simulation werden bei Hilti Ver-
suche durchgeführt, die die Belastung während eines Tests nachstellen. Im
Rahmen der Arbeit konnte eine validierte FE-Simulation generiert werden, die
dieselbe Charakteristik beschreibt wie der Versuchsaufbau. Mit dieser konn-
ten mögliche Einflussparameter aufgedeckt und quantifiziert werden, zudem
wurde ermittelt, welche Spannungen in den Bauteilen während der Versuche
auftreten und welche Materialeigenschaften die Druckplatte aufweist. Basie-
rend auf diesem verifizierten Prüfstand können zukünftig Schraubenverbin-
dungen fundiert getestet werden.
Studierende: Sabrina Weder
Dozenten: Dr. Klaus Frick, Mathias Schön
Industriepartner Hilti AG
36ESA
Empfängerknoten zur Blitzerkennung
Das Ziel der Arbeit bestand darin, ein System zu entwickeln, das in der Lage
ist, den Einschlagsort eines Blitzes zu bestimmen. Ein Blitz sendet elektromag-
netische Wellen aus, welche mit einer Antenne empfangen werden sollen. Mit
vier Stationen kann anhand der Zeitunterschiede zwischen den empfangenen
Signalen auf den Einschlagsort zurück geschlossen werden. Der Auftraggeber
ist die Meteomatics AG aus St. Gallen, welche auf die Entwicklung meteorolo-
gischer Softwareprodukte spezialisiert ist. In dieser Arbeit wurde ein Konzept
für einen Empfängerknoten erarbeitet und in einem zweiten Schritt wurden
eine Test-Station und drei definitive Stationen hergestellt. Das Partnerteam Ursin Danuser
konzentrierte sich auf die Datenauswertung und den Bau der Antenne. Jeder
Empfängerknoten erfasst bei jedem empfangenen Blitzsignal einen hochprä-
zisen Zeitstempel und sendet diesen mit den Koordinaten des Standorts an
einen zentralen Rechner zur Auswertung. Die korrekte Funktionsweise der
Stationen konnte in mehreren Messungen nachgewiesen werden. Eine exak-
te Validierung der Ortungsgenauigkeit müsste in einer weiterführenden Arbeit
gemacht werden.
Mirco Seeli
Studierende: Ursin Danuser, Mirco Seeli
Dozenten: Adrian Weitnauer, Dr. Klaus Frick
Industriepartner Meteomatics AG St. Gallen
37ICE
Optimierung der Aerodynamik des Heckbereichs von
LKWs – Konzipierung, Simulation und Validierung
LKWs besitzen seit Jahren eine aerodynamisch ungünstige Quaderform, die
am Heck einen Unterdruck erzeugt, der sich negativ auf den Treibstoffver-
brauch auswirkt. Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Konzepts,
das durch optimierte Heck-Formen den Luftwiderstand und somit den Die-
selverbrauch reduziert. Die verschiedenen Konzeptideen werden in ANSYS
CFX simuliert und in einem Windkanal getestet. Dazu werden zunächst die
Rahmenbedingungen ermittelt, Ideen entwickelt und anhand unterschiedli-
cher Kriterien bewertet. Eine Netzstudie zeigt, welche Bedingungen von der Jan Breu
Simulationsumgebung erfüllt werden müssen, um valide Resultate zu erhalten.
Für die Versuche wird ein Modell konstruiert, getestet und eigens hergestellt.
Die Tests zeigen, dass Klappen zur Verkleinerung der Heck-Fläche besonders
vielversprechend sind, da mit diesen der Luftwiderstand um bis zu 10 % verrin-
gert werden kann. Die Messungen im Windkanal bestätigen dabei die Simu-
lationsergebnisse.
Samuel Dutler
Studierende: Jan Breu, Samuel Dutler
Dozenten: Dr. Christoph Würsch, Dr. Erich Carelli
Industriepartner -
38Chur
ÖV Journey Planning
Der Connection Scan Algorithmus (CSA) ist ein moderner Algorithmus zur
Beantwortung von Anfragen auf zeitplanbasierten Systemen. Diese Arbeit
lie- fert eine Implementation des CSA in Java, die den Benutzern mithilfe
des Web-Frontend des FOSS-Reiseplaners OpenTripPlanner (OTP) zugäng-
lich gemacht wird. OTP verwendet standardgemäss den A*-Algorithmus. Im
Benchmark konnte die angestrebte Performance-Steigerung des CSA gegen-
über A* nicht erreicht werden: Die Implementierung ist bei Anfragen in Bezug
auf das gesamtschweizerische Fahrplannetz um den Faktor 10‘000 langsamer
als der zuvor verwendete Algorithmus. Christian Bühler
Flavio Tobler
Studierende: Christian Bühler, Flavio Tobler
Dozenten: Ulrich Hauser, Lukas Toggenburger
Industriepartner IPI
39INF,MNT
Braille Point Gateway
Blinden Menschen stehen für die gleichberechtigte und eigenständige Teil-
nahme an der modernen digitalisierten Welt nur bedingt geeignete Hilfsmittel
zur Verfügung. Herkömmliche Technologien erlauben lediglich einen umständ-
lichen mobilen Zugang zu textuellen oder grafischen Inhalten. Die in dieser Ar-
beit beschriebene Umsetzung vom Braille Point Gateway (BPG) kann zu einer
Veränderung dieses Ist-Zustandes beitragen, da dieses Gateway die Über-
setzung grafischer Ausgaben von Smartphone, Tablet, Laptop oder Compu-
ter in Braille- bzw. Punktschrift ermöglicht und diese auf die Fingerkuppe des
Benutzers ausgibt. Somit fungiert das Gateway als Portal zwischen Seh- und Hasan Dullaj
Tastsinn. Hierzu wurden folgende Teilsysteme entwickelt: Das Smartphone,
als Bluetooth-Master, übersetzt mit einer Screenreader-Anwendung den aktu-
ellen Bildschirminhalt in Punktschrift und sendet diese an den Bluetooth Slave.
Der Braille Point Slave, als Bluetooth-Slave, empfängt die Punktschrift-Daten
und gibt diese an das taktile Interface aus. Das taktile Interface stimuliert die
Fingerkuppe des Benutzers. Mit der Unterstützung blinder Testpersonen
konnte die Funktionalität des Gesamtsystems gezeigt werden.
Sandro Gantenbein
Studierende: Hasan Dullaj, Sandro Gantenbein
Dozenten: Urs Graf, Dr. André Bernard
Industriepartner -
40INF
RaPos: Optimierte Ortung für Schienenfahrzeuge
Die Ortung von Schienenfahrzeugen beruht heutzutage überwiegend auf dem
Global Navigation Satellite System (GNSS). Dieses ist jedoch von der Wetter-
lage, dem atmosphärischen Aufbau (insbesondere der Ionosphäre) und der
Sicht zum Himmel abhängig. Dem Industriepartner dieser Arbeit Stadler Rail
AG, einem Systemhersteller von Schienenfahrzeugen, ist dieses System zu
unzuverlässig, weshalb diese Bachelorarbeit initiiert wurde. RaPos verbessert
die Positionierungsgenauigkeit eines Schienenfahrzeuges, indem es GNSS-Si-
gnale und kartenbasierte Daten kombiniert. Die zurückgelegte Distanz, er-
rechnet aus Geschwindigkeit und Zeit, wird dazu auf virtuelle Bahngleise Samuel Moos
projiziert. Die GNSS-Signale werden verwendet, um die richtige Spur zu wäh-
len und Längsfehler, verursacht durch Steigungen oder Kurvenradien, sowie
Sensorfehler zu mildern. Verglichen mit reinem GNSS unter idealen Empfangs-
bedingungen erzielt RaPos deutlich bessere Positionsangaben. Der entschei-
dende Vorteil liegt darin, dass RaPos auch bei temporärem Ausbleiben von
GNSS-Signalen brauchbare Positionsinformationen ausgeben kann.
Valentin Stäheli
Studierende: Samuel Moos, Valentin Stäheli
Dozenten: Urs Graf, Rolf Grun
Industriepartner Stadler Rail 9565 Bussnang
41EMS
Funktionsmechanismus von Trockenbauschrauben
Ziel dieser Arbeit war eine vertiefte Fachkenntnis zu Trockenbauschrauben,
da auf Grundlage dieser Kenntnis eine optimale Schraube konstruiert werden
kann. Hierzu wurde der Zusammenhang zwischen Parametern der Schraube
und den Kundenanforderungen an eine gute Schraube hergestellt. Unter Zu-
hilfenahme der Fachkenntnisse der Hilti-Mitarbeiter konnten sowohl die Funk-
tionsparameter der Schraube als auch die entsprechenden Kundenanforde-
rungen ermittelt werden. Darauf basierend wurden Hypothesen erstellt, die
den Einfluss der Parameter auf die Kundenanforderungen darstellen. Diese
Hypothesen wurden mithilfe von Schrauben der Hilti und deren Mitbewerbern David Walser
analysiert, wodurch eine Diversifikation der Funktionsparameter der Schrau-
be gegeben war. Für die Analyse wurden die Schrauben ausgemessen und
getestet, sodass anhand der Testergebnisse ein optimiertes Modell einer Tro-
ckenbauschraube erstellt werden konnte. Es konnte zudem ermittelt werden,
welche Parameter der Schraube einen Einfluss auf ihre Funktion haben und
wie sich Unterschiede auswirken.
Studierende: David Walser
Dozenten: Dr. Jürgen Prenzler, Roland Egli
Industriepartner Fa. Hilti Schaan
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