In dieser Bachelorarbeit wurde ein Messverfahren zur Volumenmessung von Flüssigkeiten in einer Mikrotiterplatte entwickelt und untersucht. Ziel ist es, dass dieses Messverfahren zukünftig in den Geräten der Firma Hamilton Bonaduz AG verwendet wird und damit alle Pipettiervorgänge überwacht werden können. Es wurde ein funktionsfähiger Prototyp erstellt.
Aus patentrechtlichen Gründen kann das entwickelte Messverfahren nicht näher erläutert werden. Das untersuchte Messverfahren funktioniert gut. Es konnten jedoch nicht alle definierten Anforderungen erfüllt werden.
Die verwendete Verbindung zwischen Sensor, Aktor und Behälter muss noch überarbeitet werden. Ob die Hamilton Bonaduz AG das Projekt weiter verfolgt, wird Anfang nächsten Jahres von der Geschäftsleitung entschieden.

Studierende(r):
Sievi Damian

Dozent(en):
Dr. Jürgen Kirchhof
Prof. Dr. Rainer Pickhardt

Partner:
Hamilton Bonaduz AG

Garne für Textilien aller Art werden weltweit zum überwiegenden Teil auf
Ringspinnmaschinen erzeugt. Die optimalen Betriebsgeschwindigkeiten der Arbeitsorgane werden hauptsächlich durch den Rohstoff, die Drehung und die Garnfeinheit beeinflusst. Die Spinnversuche werden auf Spinntestern durchgeführt. Auf industriellen Spinnmaschinen sind Spinnversuche aus wirtschaftlichen Gründen nicht machbar.
Für die Bachelorarbeit wurde ein Spinntester entwickelt, der alle garnbildenden Elemente einzelmotorisch regelt. Die Spinngeometrie ist einstellbar und die Parametereingabe erfolgt über ein Bedien-Panel. Dafür wurde der aktuelle Stand eines Spinntesters komplett überarbeitet, die nötige Textiltheorie erarbeitet und ein neues Antriebssystem entwickelt.
Dabei wurden die relevanten Sicherheitsaspekte beachtet.
Mit dem Mechatronic Research Tester 2011 kann der Bediener den optimalen Spinnprozess ermitteln und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Ringspannmaschine verbessern.

Studierende(r):
Mathis Adrian
Seeli Domenick

Dozent(en):
Dr. Jürgen Kirchhof
Prof. Dr. Josef Althaus

Partner:
Rotorcraft AG, 9450 Altstätten

Smart Metering um Strom zu sparen ist in aller Munde, nicht erst durch die aktuelle Energiediskussion, ausgelöst durch die Atomkatastrophe in Japan. Es gibt zahlreiche Systeme auf dem Markt, die den Stromverbrauch messen, und dennoch unterscheidet sich diese Lösung im Speziellen durch ein innovatives Messsystem für den niedrigen Strombereich sowie durch das Gesamtkonzept für das Monitoring. Das Gerät wird in der Wand hinter einer Steckdose eingebaut und kommuniziert via Powerline mit der Basisstation. Über ein Webinterface kann die aktuelle Leistung angezeigt sowie der Verbraucher ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch hat der Konsument seinen Stromverbrauch überall und jederzeit unter Kontrolle und kann somit Energie und Kosten sparen.
Die entwickelte Baugruppe ist für eine Serienfertigung ausgelegt und zeichnet sich durch zwei sich ergänzende Messsysteme für einen Strom bis 16 A aus. Weiter wurde die Entwicklung in Bezug auf Baugrösse und Kosten optimiert, sodass sich das Preis Leistungsverhältnis auch gegenüber Mitbewerben sehen lassen kann. Mit dieser Lösung kann der Stromverbrauch visualisiert werden ohne Zusatzgeräte vor der Steckdose.

Studierende(r):
Doerig Stefan
Graf Martin

Dozent(en):
Guido Piai
Prof. Vincenzo Parisi

Partner:
Rotorcraft AG, 9450 Altstätten

Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde eine 360° Kamera entwickelt, welche auf beliebigen Robotern eingesetzt werden kann.
Dieses Kameramodul ohne bewegliche Teile verwendet sechs einzelne herkömmliche CMOS Bildsensoren welche auf kleinen Prints in Form eines Sechsecks angeordnet senkrecht auf einem Grundprint stehen. Mit einem FPGAs werden die Kameradaten zu einem vollständigen Bild zusammengesetzt und über eine 1 GBit Ethernetschnittstelle zum Anwender übertragen. Um einen möglichst grossen Anwendungsbereich abzudecken, können verschiedene Einstellungen verändert werden, wie mehrere Auflösungen, Bildbereiche, Ausschnitte, Blickwinkel und Farbtiefen.
Die Betrachtung des Ergebnisses zeigt, dass das entwickelte Kameramodul noch einiges an Erweiterungspotential enthält, bevor über eine Massenproduktion nachgedacht werden kann. Zum einen sind Einsparungen bei der Hardware möglich, zum anderen kann die Software noch um einige Funktionen, wie zum Beispiel Kantenerkennung, erweitert werden.

Studierende(r):
Geel Lars
Müller Marco

Dozent(en):
Laszlo Arato
Prof. Einar Nielsen

Partner:

Die Robotertechnik hat in den letzten Jahren Schritte getätigt, die man sich vor einiger Zeit noch nicht hätte träumen lassen. Mit jedem in einem Roboter neu implementierten Detail wird die Navigation komplexer. Somit werden an moderne Navigationssysteme immer höhere Ansprüche gestellt.
Während dieser Arbeit wurde ein Sensorsystem entwickelt, das völlig neue Möglichkeiten bietet. Es handelt sich um einen 360°-Panorama-Tiefensensor, der nach dem Time of Flight Prinzip funktioniert. LEDs senden Lichtimpulse aus, welche reflektiert werden und anschliessend auf Sensoren treffen. Dadurch kann für jedes Pixel über 360° die Distanz und die Helligkeit bestimmt wer-
den. Die Daten werden verarbeitet und über eine Ethernet-Schnittstelle am PC als 3D-Bild ausgegeben. Dies ermöglicht modernen Robotern zu navigieren und Gegenstände zu erkennen.
Durch weitere Optimierungen ist es möglich ein Navigationssystem zu entwickeln, welches im Gegensatz zu anderen Systemen echtzeitfähig, kompakt und günstig ist.

Studierende(r):
Gubler Yannick
Egli Jann

Dozent(en):
Laszlo Arato
Prof. Einar Nielsen

Partner:
Robonaut

In der Beleuchtungsindustrie wird es immer wichtiger, für das Wohl der Kunden immer Neues zu bieten. Das Produkt „Sprachgesteuerter Lichtschalter“ soll in vielen Bereich des alltäglichen Lebens eingesetzt werden, wo es darum geht, Bequemlichkeit zu unterstützen.
Die Sprachsteuerung soll einfach und von jedermann bedienbar sein. Dazu gehört die Sprecherunabhängigkeit auch ohne Training. Grundlage ist ein Sprachchip der Firma Sensory, mit der Software T2SI und über graphisches Interface konfigurierte Sprachbefehle.
Herausforderung war, bestmögliche Schlüsselwörter zu finden. Mit den ausgewählten Wörtern kann eine Erkennungsrate von ca. 80 % erreicht werden. Die Komandos müssen so einfach wie möglich sein, aber zugleich die bestmögliche Erkennungsrate garantieren.
Es gibt sicherlich noch einige Herausforderungen, um dieses Produkt zur Serienreife zu führen, doch ist die Lösung klein und kompakt und kann mit den bestehenden Systemen von Theben HTS AG kombiniert werden.

Studierende(r):
Koch Mathias

Dozent(en):
Laszlo Arato
Prof. Dr. Andreas Zogg

Partner:
thebenHTS

Heutzutage muss bei automatisierten Abläufen eine dynamische Bewegung stattfinden. Ziel dieser Arbeit war es einen Roboter zu entwickeln, der nicht nur schnell, sondern auch günstig, Probegläser zu Bearbeitungsstationen führt. Dies bedeutete auch einen Arbeitsbereich so zu gestalten, dass er optimal genutzt wird.
Nach intensiver Lösungssuche für die Teilsysteme und der Bewertung der Ideen, kam ein Gesamtkonzept zustande. Ein mechanischer Aufbau wurde konstruiert und die Steuerung entwickelt. Dabei musste grosses Augenmerk auf den Greifer gelegt werden, der für Gefässe verschiedener Grösse und Festigkeit auszulegen war. Während der Entwicklungsphasen erfolgten Optimierungen einzelner Teilsysteme. In dieser Phase waren die Kosten und die Einfachheit der Konstruktion im Vordergrund.
Am Ende stand ein funktionsfähiger Prototyp da, der dem Titel unserer Bachelorarbeit Rechnung trägt. Es folgte die Erkenntnis: Es ist möglich ein funktionierendes System zum geforderten Preis zu entwickeln.

Studierende(r):
Froehlich Basil
Schweizer Stephan
Ekkels Adrian
Mäder Daniel

Dozent(en):
Prof. Nagel Günter
Prof. Nielsen Einar

Partner:
Metrohm AG, Herisau

Drahtlose Systeme bieten eine hohe Flexibilität und können im Gegensatz zu kabelgebundenen Alternativen auch unter schwierigen Bedingungen eingesetzt werden. Die Energieversorgung solcher Systeme mit Batterien zeigen sich jedoch als sehr wartungsintensiv.
Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung einer Energy-Harvesting-Komponente, welche an Flugzeugtragflächen angebrachte piezoelektrische Elemente zur Energiegewinnung nutzt. Das mit der gewonnenen Energie betriebene, drahtlose Messgerät soll so energieautark und wartungsfrei arbeiten.
Voraussetzung für die Auslegung dieser neuartigen Schaltung ist die systematische Herleitung eines mathematischen Modells der Energiequelle. Die Messung der Ladungsabgabe eines Piezoelements, aufgeklebt auf eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffplatte (CFK), lässt Rückschlüsse über die Beziehung von Dehnung und Ladungsabgabe zu. Ein Feldversuch an einem Motorsegler, welcher Werte für die Tragflächendeformation liefert, ermöglicht die Ermittlung der Leistungsabgabe. Die hiermit konzipierte Schaltung speist bei einem äusserst geringen Eigenverbrauch von 25 uW ausreichend "geerntete" Energie in die Batterie des Messgeräts ein.

Studierende(r):
Dürr Simon
Buri Alain

Dozent(en):
Prof. Dr. Andreas Heinzelmann
Prof. Dr. Kurt Schenk

Partner:
EMPA - Dübendorf

Der Wunsch nach einer zentimetergenauen und zugleich kostengünstigen Positionsbestimmung ist in verschiedenen Industriebereichen vorhanden. Eine Kombination von Laufzeitmessung über Funk sowie ein differentielles GPS sollen dieses Bedürfnis erfüllen.
Das entwickelte System setzt sich aus den zwei Komponenten Rover und Basisstation zusammen. Der Rover bewegt sich in der näheren Umgebung der Basisstation. Diese befindet sich an einem definierten Standort und liefert Korrekturdaten. Die Kommunikation und die Distanzmessung erfolgen über eine Funkstrecke mit 2.45 GHz.
Die Laufzeitmessung liefert die erwartete Genauigkeit von 1 m. Daher ist diese
vor allem für die Überbrückung der GPS-Initialisierungszeit einzusetzen. Im jetzigen Entwicklungsstadium kann der Wunsch der zentimetergenauen Positionsbestimmung noch nicht erfüllt werden. Der Prototyp zeigt das Potenzial dieses Konzeptes auf und liegt mit rund 1200 Franken im low-cost Bereich.

Studierende(r):
Schloz Joachim
Capiaghi Christoph

Dozent(en):
Prof. Dr. Andreas Heinzelmann
Prof. Rolf Grun

Partner:

Im Zeitalter der Grossserien werden Teile wenn immer möglich mit Umformverfahren produziert. Die Anforderungen an die Produkte werden immer genauer und komplexer und die Herstellkosten müssen stetig gesenkt werden. Daher müssen Teile mit hohen Anforderungen nach dem Kaltumformen auf weiteren automatisierten Maschinen zerspanend fertiggestellt werden. Dies erfordert neuartige Lösungsansätze für die Entwicklung der Grossserienbearbeitungsmaschinen.
In dieser Bachelorarbeit wird nicht nur eine komplette, horizontale Bearbeitungsstation entwickelt, sondern auch ein universeller, zukunftsorientierter Prüfstand. Das Ergebnis ist eine produktionsfähige Horizontalbearbeitungsstation auf hohem Niveau.
In einer Taktzeit von nur zwei Sekunden wird ein Produkt produziert. Die hohen Genauigkeitsanforderungen aus dem Pflichtenheft werden erfüllt.
Durch das realisierte Spannsystem kann beidseitig horizontal sowie vertikal bearbeitet werden. Des Weiteren kann die Maschine in Zukunft wegen ihres modularen Aufbaus je nach Anforderungen des Produktes beliebig erweitert werden.

Studierende(r):
Sieber Mario
Meusburger Bernhard

Dozent(en):
Prof. Dr. Josef Althaus
Prof. Roland Egli

Partner:
SFS Intec AG

Nockenwellen verursachen Lärm. Dieser soll um 3 dB gesenkt werden, indem ein Kunststoffzahnrad einsetzt wird.
Ausgelegt wurde das Zahnrad mit der Software KissSoft. Zur Überprüfung der Belastungen wurde die Finite Elemente Methode (FEM) eingesetzt.
Für die raue Umgebung im Motorraum wurde PEEK als Kunststoff gewählt, da er die höchsten Festigkeitswerte aller untersuchten Polymere besitzt. Diese liegen jedoch noch erheblich unter den Werten von Stahl. Da der Bauraum beibehalten werden musste, hält ein komplettes PEEK Zahnrad den Belastungen bei weitem nicht Stand. Die Lösung war ein Hybridzahnrad, das einen Metallkern mit Zahnflanken aus Kunststoff besitzt. Es kombiniert die guten Eigenschaften des Kunststoffs bezüglich Hertzscher Pressung und Dämpfung mit den positiven Merkmalen des Metalls zur Aufnahme der Zahnfussspannungen. In intensiven Berechnungen wurde die Konstruktion so optimiert, dass sie hinsichtlich aller Festigkeitskriterien gleichmässig ausgelastet ist.
In weiterführende Arbeiten ist geplant, die FEM-Berechnung des optimierten Zahnrads auf Prüfständen zu verifizieren.

Studierende(r):
Venzin Raphael
Fry Lucas

Dozent(en):
Prof. Dr. Josef Althaus
Prof. Dr. Samuel Affolter

Partner:
ThyssenKrupp Presta

In dieser Arbeit wurde ein Konzept für einen adaptiven Schwingungstilger für einen Hilti AG Meisselhammer untersucht. Das bisherige Tilgungsprinzip über ein Federmassesystem besitzt den Nachteil, dass es nur einen frequenzabhängigen Arbeitspunkt gibt, bei dem der Tilger optimal arbeitet. Als ideale Lösung für dieses Problem wurde ein Regelungskonzept entwickelt, welches die Maschinendrehzahl als Anregungsgrösse an den Tilgerarbeitspunkt anpasst. Zunächst wurde in Simulationen nach möglichen Eingangsgrössen für eine Regelung gesucht. Danach wurden die vielversprechendste Grösse, die Gehäusebeschleunigung, in Messreihen aufgenommen und verglichen. Dazu musste die Maschine an die Anforderungen der Messungen angepasst werden. Bei der Auswertung wurde über unterschiedliche Berechnungen erreicht, die Anregung sauber herauszufiltern und in ein aussagekräftiges Mass umzurechen. Den Abschluss der Arbeit bildete die Entwicklung eines adaptiven Regler-Algorithmus, mit dem über dieses Mass die Maschinendrehzahl anpasst werden kann. Mit dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, wie man mit einfachen Mitteln das aktuelle System optimieren kann.

Studierende(r):
Zwicker Dominic
Dreher Ulrich

Dozent(en):
Prof. Dr. Josef Althaus
Dr. Jürgen Kirchhof

Partner:
Hilti AG

In dieser Arbeit wurde ein Antriebsmodul für ein omnidirektionales Fahrzeug konstruiert, welches im Maßstab 1:5 zum Original als Experimentierplattform für die Firma Robonaut eingesetzt werden soll.

Bei der Konstruktion sind unterschiedliche, bestehende Systeme miteinander verglichen und bewertet worden. Daraus entstanden diverse Konstruktionsmöglichkeiten, welche in Kombination mit verschiedenen Antriebsmotoren auf Umsetzbarkeit untersucht wurden. Anhand der Anforderungsliste seitens der Partnerfirma ist danach die gewählte Konstruktion umgesetzt worden. Motoren, Getriebe und Bauteile wurden dimensioniert, auf deren Festigkeitsnachweis mit FEM überprüft.
Damit wurde die Basis geschaffen, um das omnidirektionale, geländegängige Fahrzeug durch die Partnerfirma zu fertigen.

Studierende(r):
Haemmerle Stephan

Dozent(en):
Prof. Einar Nielsen
Prof. Günter Nagel

Partner:
Robonaut GmbH

Heute existieren gehende Roboter in der Forschung bereits in grosser Anzahl. Bei diesen bringen starke Motoren die nötige Bewegungsenergie auf, die Regelung arbeitet aber im Prinzip gegen das dynamische Verhalten des Roboters und die Bewegungen wirken dadurch relativ steif.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es, einen Roboter zu entwickeln, der dank Federkraft auf einem Bein dynamisch hüpft und sich dadurch energieeffizient fortbewegt.
Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurden zuerst die dynamischen Vorgänge simuliert und analysiert. Es wurden mehrere Konzepte ausgearbeitet, von welchen schliesslich eines konstruiert und als Prototyp gefertigt wurde. Der fertige Roboter wurde zum Hüpfen gebracht und mit einer Regelung stabilisiert.
Als Ergebnis dieser Arbeit wurde ein leichter, flexibler, dynamisch hüpfender Roboter fertiggestellt und mit eingeschränkten Freiheitsgraden hüpfen gelassen. Diese Arbeit zeigt, dass eine Fortbewegung energieeffizient möglich ist, die nötige Regelung jedoch nicht trivial ist.

Studierende(r):
Schranz Matthias
Liepinsch Valentin

Dozent(en):
Prof. Einar Nielsen
Prof. Dr. Josef Althaus

Partner:
ETH, Bio-Inspired Robotics Lab

Das Ziel dieser Bachelor Arbeit ist, die Fähigkeiten von DROIDcontrol mit einem Roboter zu demonstrieren. Bei DROIDcontrol handelt es sich um ein Echtzeit Android von der Firma Noser Engineering AG. Der Vorteil dieses Systems ist, dass ausschliesslich Open Source Elemente verwendet werden.
Für die Umsetzung der Demoanwendung wurde ein Steuerungskonzept mit modularem Aufbau erarbeitet. Es wurde ein Mainboard und zwei Motorenkarten entwickelt. Auf dem Mainboard befindenden sich ein Computermodul, ein FPGA, diverse Schnittstellen und 5 Erweiterungsslots. Die Motorenkatren sind in der Lage, je 4 Achsen anzusteuern. Auf Softwareebene wurden die Regler, ein Sicherheitssystem, sowie Kinematik und eine Benutzeroberfläche programmiert. Eine Mobiltelefon-Applikation ermöglicht dem Benutzer, den Roboter zu steuern.
Mit DROIDcontrol und der entwickelten Hardware konnte ein echtzeitfähiges System geschaffen werden, das eine solide und leistungsfähige Plattform für weitere Projekte bietet.

Studierende(r):
Reichhalter Thomas
Bamert Matthias
Tinner Marco

Dozent(en):
Prof. Einar Nielsen
Prof. Dr. Urs Graf

Partner:
Noser Engineering AG, Winterthur

Diese Bachelorarbeit hat zum Ziel ein innovatives Messgerät zu entwickeln, das die Distanz zwischen zwei Punkten auf einer zweidimensionalen Oberfläche messen kann. Für die Distanzmessung sind handelsüblichen Maussensoren zu verwenden. Ebenso soll aufgezeigt werden, was für eine Genauigkeit erreicht werden kann und welche Faktoren die Genauigkeit noch beeinträchtigen.
Es werden diverse Tests mit einem, zwei und vier Maussensoren durchgeführt. Zu jedem Teststadium gehört auch die Entwicklung eines Algorithmus zur Distanzbe-rechnung.
Schliesslich wird ein handliches und bedienerfreundliches Messgerät mit vier Maus-sensoren realisiert. Das Messgerät ist über ein USB Kabel mit einem PC verbunden, die übertragenen Daten werden in Matlab verarbeitet. Auf einer Benutzeroberfläche werden die Distanz und der gefahrene Weg angezeigt.
Die Auflösung der Maussensoren ist vom Untergrund, auf dem gemessen wird und von der Geschwindigkeit, mit der das Messgerät bewegt wird, abhängig. Die gefor-derte Genauigkeit kann auch durch Kalibrieren nicht erreicht werden.

Studierende(r):
Langhart Simon
Seitz Michael

Dozent(en):
Prof. Günter Nagel
Prof. Laszlo Arato

Partner:
Hilti AG, Schaan

Seit 1959 baut die Pamasol Willi Mäder AG als marktführende Firma Maschinen für Aerosole und Sprühsysteme. Um diese Position weiter auszubauen, will das Unternehmen eine neuartige Maschine auf dem Markt bringen, welche Kappen auf Aerosoldosen aufsetzt und diese gleichzeitig aufeinander ausrichtet.
In dieser Arbeit wird ein Konzept für die neuartige Maschine vorgestellt. Dabei soll herausgefunden werden, ob ein in der Industrie angebotener Roboter oder eine Eigenkonstruktion sinnvoller, beziehungsweise kostengünstiger, ist.
Um das optimale Maschinenkonzept zu finden, wurden verschiedene Varianten miteinander auf technische Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit verglichen. Aufgrund der Ergebnisse wurde die Lösung mit einem selbst konstruierten Dreiachsenportalroboter mit zusätzlicher Drehachse für die Ausrichtung der Kappen gewählt.
Die Inbetriebnahme des Prototyps hat gezeigt, dass für eine erfolgreiche Markteinführung der neuen Kappenaufsetzmaschine nur noch geringe Anpassungen nötig sind.

Studierende(r):
Kolb Fabian
Kaelin Andre

Dozent(en):
Prof. Günter Nagel
Prof. Einar Nielsen

Partner:
Pamasol Willi Mäder AG, Pfäffikon SZ

Energieeffizienter Walzenantrieb
Ziel dieser Arbeit ist es, einen Energieeffizienten Antrieb für den Walzenstuhl der Firma Bühler zu finden. Ausserdem soll eine entsprechende Lagerung entworfen werden, bei der die bestehende Maschine so wenig wie möglich angepasst werden muss.
In enger Zusammenarbeit mit diversen Antriebslieferanten wurde ein Antrieb gesucht, der bei kleinen Drehzahlen grosse Drehmomente bringt, der platzoptimiert konstruiert ist und einen hohen Wirkungsgrad hat. Für den gewählten Antrieb wurde während diversen Brainstormings eine Lagerung entwickelt, die einfach an die bestehende Maschine angebaut werden kann.
Bei der gefundenen Lösung gibt es zwei Probleme. Der Wirkungsgrad der ausgewählten Antriebe ist zu niedrig, weshalb nicht genügend Strom eingespart werden kann. Zweitens sind die Investitionskosten der gefundenen Antriebslösung und der passenden Lagerung zu hoch und die Lösung damit nicht Wirtschaftlich. Der Walzenstuhlboden bietet allerdings ein riesiges Potential was die Energieeinsparung anbelangt. Hier noch einmal Zeit mit einer breiter gefächerten Antriebsanfrage zu investieren würde sich lohnen.

Studierende(r):
Wick Sabrina
Ruetsche Martin

Dozent(en):
Prof. Josef Graf
Prof. Günter Nagel

Partner:
Bühler AG Uzwil

Für die Firma ASCO Kohlensäure AG konnte ein neuartiges Verfahren für die Trockeneisherstellung entwickelt werden. Mittels eines Extruders wird im Gegensatz zu der aktuellen Lösung eine kontinuierliche Produktion ermöglicht. Infolge geringerer Belastungen für die Bauteile reduziert sich deren Verschleiss.
Eine exakte Berechnung oder Simulation war ohne Tests wegen der Vielzahl von verschiedenen nichtlinearen Parametern unmöglich. Deshalb musste ein flexibles Funktionsmodell konstruiert werden, damit viele Tests in kurzer Zeit durchgeführt werden konnten.
Trockeneis mit dem entwickelten Extruder herzustellen ist prinzipiell möglich. Die Kontinuität konnte hingegen noch nicht bewiesen werden. Die Verfahrensverbesserungen sind im Prototypenentwurf bereits berücksichtigt. Damit können voraussichtlich die Produktionskosten für Trockeneis um 22 % gesenkt werden.
Akzeptiert der Markt den höheren Anschaffungspreis von ca. 35 % bei einer höheren Produktionsleistung von 24 %, ist die Umstellung auf die Extruderlösung, nach erfolgreichen weiteren Tests, eine mittelfristig rentable Lösung.

Studierende(r):
Zuellig Helene
Keller Marcel

Dozent(en):
Prof. Josef Graf
Prof. Dr. Josef Althaus

Partner:
ASCO Kohlensäure AG, Romanshorn

Dieses Projekt umfasst eine Konzeptstudie zur Vereinfachung eines bestehenden Flockierwalzwerkes. Es soll ein Walzwerk entstehen, das merklich weniger Herstellkosten verursacht. Dies soll nach Wunsch mit weniger Flexibilität bzw. Komfort erreicht werden, wobei die Qualität der Maschine erhalten bleibt.
Durch mehrere interne Gespräche mit diversen Personen konnte eine Marktanalyse mit den wichtigsten Kundenbedürfnissen, Schwachstellen und Inputs aus verschiedenen Verantwortungsbereichen erfasst werden.
Mithilfe dieser Vorstudie wurden Vereinfachungsideen generiert, die je nach Entwicklungsaufwand, Ausführbarkeit und abgeschätzter Einsparung priorisiert wurden.
Zwei Ideen mit höchster Priorität wurden ausführlicher analysiert, woraus grobe Konstruktionsvorschläge entstanden. Leider sind die kalkulierten Einsparungen nicht sehr hoch. Deshalb muss in Zukunft auf diesen ersten Erarbeitungen aufgebaut werden und durch weitere Vereinfachungen Herstellkosten reduziert werden.

Studierende(r):
Bischof Thomas

Dozent(en):
Prof. Josef Graf
Roger Strässle

Partner:
Bühler AG Uzwil

Die Kurbelgehäuseentlüftungsgase, auch Blow-by Gase genannt, werden bei turbogeladenen Motoren vor dem Turboladerverdichter der Ansaugluft zugeführt. Durch die im Blow-by enthaltenen Öl- und Russpartikel bilden sich Ablagerungen am Turboladerverdichter und am Ladeluftkühler. Dies führt zu einer Verminderung des Verdichterwirkungsgrades. Ziel ist es ein Blow-by System zu entwerfen, das nicht zu diesen Ablagerungen führt.
Aus verschiedenen Lösungen wurden zwei genauer betrachtet. Man kann die Blow-by Gase ins Freie lassen oder mit einem Verdichter nach dem Turbolader in den Ansaug pumpen. In beiden Fällen strömen die Blow-by Gase nicht mehr durch den Turbolader und verursachen somit keine Ablagerungen mehr.
Beide Lösungen wurden am Motorenprüfstand umgesetzt. Es war ersichtlich, dass beide Lösungen umsetzbar sind. Die Lösung die Blow-by Gase ins Freie zu lassen hat wirtschaftlich einen grossen Vorteil, da sie keine Leistung des Motors benötigt. Jedoch steigen die Emissionen leicht an.

Studierende(r):
Hugentobler Matthias

Dozent(en):
Prof. Josef Graf
Roger Strässle

Partner:
Iveco Motorenforschung AG, Arbon

Bei  der  Herstellung  von  Impellern  und  Blisks    werden  hochdynamische,  kostengünstige  und äusserst  präzise  Werkzeugmaschinen  gefordert,  um  die  Bearbeitungszeit  kurz  zu  halten.
Impeller  und  Blisks  sind  einige  der  wichtigsten  Teile  die  in  jedem  turbinenbetriebenen Luftfahrzeug eingesetzt werden. 
Um  diesem  Kundenbedürfnis  nachzukommen,  wurde  ein  neuartiger  Fräskopf  mit Direktantrieben statt normal üblichen Getrieben entwickelt und auskonstruiert. Dabei wurde die Frässpindel  so  ausgeführt,  dass  sie  sowohl  Fräs-  als  auch Drehoperationen  bei  rotierendem
Rundtisch ausführen kann.
Durch  Verwendung  hochwertiger  Komponenten,  optimaler  Raumausnutzung  und fortschrittlichen  Entwicklungstechniken  entstand  ein  Fräskopf,  der  eine  höchstmögliche Leistungsdichte aufweist.
Alle diese Gegebenheiten machen diesen Fräskopf  zu einem Produkt, das den Vergleich mit Konkurrenzprodukten  nicht  zu  scheuen  braucht  und  das  Optimum  an  innovativer  und zukunftsweisender Ingenieurs-Kunst bedeutet.

Studierende(r):
Huber Silvan

Dozent(en):
Prof. Roland Egli
Prof. Josef Graf

Partner:
Starragheckert AG

Bei der Kunststoffwerk AG in Buchs wird zurzeit eine neue Generation Meterstäbe aus Kunststoff entwickelt. Bei diesem Meterstab kann das neu entwickelte Gelenk, welches aus dieser Bachelor-Arbeit hervorgeht, zum Einsatz kommen. Zu Beginn der Arbeit wurden Ideen gesammelt und zu realisierbaren Konzepten weiterentwickelt. Nach mehreren Selektionsverfahren in Absprache mit dem Industriepartner konnte schlussendlich eine Idee für das neuartiges Gelenk ganz ausgearbeitet werden. Mit Funktionsmustern, Prototyping-Teilen, Simulationen und weiteren Berechnungen wurde die vollständige Geometrie des Gelenks bestimmt. Ein Konzept für das Spritzgusswerkzeug inklusive Entformung dient als Grundstein für eine spätere Realisierung. Basierend auf diesem neuen Gelenk wurde auch ein neues Montagekonzept für den ganzen Meterstab erstellt. Dieses Montagekonzept könnte so verwirklicht werden.

Studierende(r):
Ljatifi Mehmed

Dozent(en):
Prof. Roland Egli
Prof. Einar Nielsen

Partner:
Kunststoffwerk AG

Gegenstand der Arbeit war es, einen Audioverstärker mit mehrbandigem parametrierbarem Equalizer zu entwickeln. Damit muss ein speziell vom Kunden entwickelter Lautsprecher, der sich durch sein elegantes Design und seine vergleichsmässig gute Wiedergabequalität auszeichnet, angesteuert werden. Das Ziel war, die Schwachstellen des Lautsprechers so kompensieren zu können um damit dem Kunden einen grösseren Markt zu ermöglichen.
Dazu wurden alle gängigen Filtertechniken untersucht und die am besten geeignetste ausgewählt. Die Wahl fiel schlussendlich auf einen Filter auf Basis der FFT- und iFFT-Transformation. Unter Berücksichtigung aller Kundenforderungen und der Einplanung von genügend Reserven in Rechenleistung und Speicher für weitere Entwicklungsschritte, wurde ein DSP von Texas Instruments ausgewählt.
Sowohl Simulation als auch Hardware erwiesen sich in Konzept und Implementation als praxistauglich, wobei in der genauen Umsetzung des Filters noch Verbesserungspotential vorhanden ist.

Studierende(r):
Duenki Christian
Lutz Martin

Dozent(en):
Prof. Vincenzo Parisi
Laszlo Arato

Partner:
Escatec Switzerland AG

Entwicklung einer Interaktiven Arbeitsfläche für behinderte Kinder und Jugendliche
Die Arbeitsfläche soll geistig und körperlich schwer behinderten Kindern eine Trainings- und Spielmöglichkeit bieten. Durch einfachste, bewegte Farb-und Form-Simulationen auf einem Touchscreen, werden die Kinder angeregt, dem Geschehen mit dem Auge, dem Finger der Hand zu folgen und durch Berühren eine Reaktion (Ton- oder Bildsignal) zu bewirken.
Mittels Java-Programmiersprache wurden sechs unterschiedliche Übungen entwickelt, über einen Laptop wird die Arbeitsfläche  (bestehend aus Schülerzeichnungstisch mit aufmontiertem Touchscreen) gesteuert und über eine im Tisch integrierte Bedienbox sowie zwei einfache Taster seitlich der Arbeitsfläche kann das Programm bedient werden.
Die Interaktive Arbeitsfläche könnte verbessert werden durch einen optimaleren Touchscreen und durch eine Ergänzung mit weiteren und vielfältigeren Übungen. Der Nutzungsbereich könnte auf ein älteres Zielpublikum ausgedehnt werden.

Studierende(r):
Moesle Denis

Dozent(en):
Prof. Vincenzo Parisi
Prof. Dr. Norbert Frei

Partner:
Schulheim Kronbühl

Die Firma Tridonic GmbH & Co KG möchte wissen, welchen Belastungen Lampensteuerungsmodule ausgesetzt sind. Um eine einfache und preiswerte Überwachung über einen längeren Zeitraum an verschiedenen Orten auf der Welt durchführen zu können, ist ein kompakter Netzspannungsanalysator zu entwickeln. Dieser analysiert die Netzqualität, die Temperatur und das Laststromverhalten des Vorschaltgerätes. Die Abspeicherung der Daten erfolgt auf einer microSD-Karte. Das Erfassen der transienten Überspannungen stellt eine besondere Herausforderung dar, da diese sehr viel Energie beinhalten und mit hohen Frequenzen auftreten. Ein Kernstück der entwickelten Schaltung ist der Detektor für Surge- und Burst-Störungen, der Spannungen bis 4 kV erfasst. Bei den Strom- und Spannungsmessungen ist eine Genauigkeit von ±2 % gegeben. Durch eine kompakte Bauweise mit einem ausgeklügelten Systemkonzept, entsteht ein innovatives Produkt unter 40 CHF, welches die Belastungen des Lampensteuerungsmoduls analysiert.

Studierende(r):
Walser Manuel
Mathis Clemens

Dozent(en):
Rene Grabher, M.Sc.
Prof. Dr. Andreas Heinzelmann

Partner:
Tridonic GmbH