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In this scientific research, an innovative sensor system is developed to prevent child heatstrokes in vehicles. The system incorporates a 24 GHz Continuous-Wave (CW) radar system, which identifies vital signs of an infant through a 4-by-1 patch antenna array embedded in a specifically designed circuit board. Intelligent signal processing algorithms analyze data generated by the radar chip and execute processing tasks on a robust microcontroller. The child’s respiration
rate can be extracted qualitatively from the data in nearly real-time, enabling the system to differentiate between a child and a mere shopping bag on the seat. In the event of identifying a critical condition, the system transmits this information via a data bus to a central ECU within the vehicle. This ECU is integrated with GSM and GPS connections, allowing communication with the driver or emergency services. The development of the sensor system adheres to existing
automotive industry standards, featuring a cost-effective design intended as a prototype for large-scale production. Through rigorous evaluation across various scenarios, including realworld
situations with children, the sensor system is refined. The continuously reliable function of the developed radar-based sensor system holds the potential to save children’s lives, making
a major contribution to automotive safety.
Entwicklung einer Simulationsumgebung zur Ermittlung der Verluste Moderner Leistungstransistoren
(2023)
In dieser Bachelorarbeit liegt der Fokus auf der Simulation von Leistungselektronikkomponenten, wobei insbesondere MOSFETs und IGBTs im Mittelpunkt stehen. Der Verwendung von modernen Leistungshalbleiterbauteilen in elektrischen Schaltungen kommt eine immer größere Bedeutung zu, da sie die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Energiewandlern und Invertern maßgeblich beeinflussen. Um ihre Funktionalität und Leistung unter verschiedenen Bedingungen zu verstehen und optimieren zu können, ist die Simulation ein unverzichtbares Werkzeug.
Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt auf dem Vergleich zwischen Silizium (SI) und Siliziumkarbid (SiC) MOSFETs in einem Halbbrücken-Inverter. Hierbei werden Simulationen unter verschiedenen Temperaturen durchgeführt, um die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf das Verhalten dieser Transistoren zu untersuchen. Die Ergebnisse ermöglichen Einblicke in die Leistungsfähigkeit und Vor- und Nachteile der beiden Materialien in unterschiedlichen Anwendungen.
Des Weiteren wird die Simulation eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) eingehend untersucht. Dies umfasst die Analyse seiner elektrischen Eigenschaften sowie die Simulation und Darstellung der Einschaltverluste (EON) und Ausschaltverluste (EOFF). Die Simulationen werden mithilfe von LTspice durchgeführt, und die Verluste werden numerisch in MATLAB integriert. Diese Untersuchungen tragen dazu bei, das Verhalten von IGBTs in Schaltungen besser zu verstehen und tragen zur Optimierung von Leistungselektroniksystemen bei.
Die vorliegende Arbeit bietet somit einen umfassenden Einblick in die Simulation und Analyse von Leistungselektronikkomponenten unter verschiedenen Bedingungen und trägt zur Entwicklung effizienterer und zuverlässigerer elektrischer Schaltungen bei.
Diese Arbeit konzentriert sich auf die Erstellung einer umfassenden technischen Dokumentation für ein Medizinprodukt der Klasse IIa gemäß den Anforderungen der Medical Device Regulation (MDR) 2017/745. Das Hauptziel besteht darin, eine konforme Dokumentation zu entwickeln, die alle wesentlichen Aspekte der Produktentwicklung, Herstellung und Verwendung abdeckt. Besonderes Augenmerk wird darauf gelegt, die regulatorischen Anforderungen der MDR zu erfüllen, um die Sicherheit und Wirksamkeit des Produkts zu gewährleisten und eine Zulassung für den europäischen Markt zu ermöglichen. Die verschiedenen Bestandteile der technischen Dokumentation, einschließlich klinischer Bewertungen, Risikomanagement, Validierungstests, Konformitätsbewertungen und Kennzeichnung, werden gründlich untersucht. Es wird eine systematische und strukturierte Herangehensweise präsentiert, um eine erfolgreiche Konformitätsbewertung für das hier beschriebene Medizinprodukt der Klasse IIa zu erreichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, die Qualität und Sicherheit des hier bearbeiteten Medizinproduktes der Klasse IIa zu verbessern und somit die Patientensicherheit zu gewährleisten.
In einer Zeit rasanter technologischer Entwicklungen steht die Automobilindustrie, besonders in Deutschland, vor einem Paradigmenwechsel. Die Digitalisierung beeinflusst alle Bereiche des Lebens, und ihre Integration in die Geschäftsprozesse ist unerlässlich geworden, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Innerhalb dieses Kontextes untersucht die vorliegende Arbeit die Möglichkeiten zur Optimierung von Einkaufsprozessen in der Automobilindustrie durch den Einsatz von Industrie 4.0 Technologien. Anhand einer umfassenden Analyse des aktuellen Stands der Technologieintegration wird eruiert, inwiefern diese Technologien bereits Bestandteil der Einkaufsprozesse sind und welches Potenzial sie noch bieten könnten. Ein zentraler Bestandteil der Arbeit ist die Durchführung einer Nutzwertanalyse. Hierbei werden Technologien basierend auf verschiedenen Kriterien, darunter Wirtschaftlichkeit, technologischer Reifegrad, Qualität, Integrationsfähigkeit und sozialen Aspekten, bewertet. Das Ergebnis liefert nicht nur eine klare Bewertung der Eignung jeder Technologie für den Einkaufsprozess, sondern bietet auch konkrete Empfehlungen für deren Implementierung. Abschließend skizziert die Arbeit einen zukunftsfähigen Entwicklungspfad für die Einkaufsprozesse in der Automobilindustrie, der sowohl aktuelle technologische Entwicklungen als auch voraussichtliche Marktveränderungen berücksichtigt. Insgesamt soll diese Arbeit als Leitfaden für Unternehmen der Automobilindustrie dienen, die bestrebt sind, ihre Einkaufsprozesse in der Ära der Digitalisierung zu optimieren.
In der modernen Medizintechnik ist die zuverlässige Funktionsweise von Geräten von entscheidender Bedeutung. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Zustandsmonitoring von medizinischen Geräten, um die verschiedenen Zustände von medizinischen Geräte zu erfassen.
Das Monitoring hilft dabei, die tatsächliche Nutzungsfrequenz der Geräte zu ermitteln. Ein verbessertes Verständnis der Gerätenutzung kann dazu beitragen, Kosten zu senken und das Gerätemanagement in Krankenhäusern zu optimieren.
Das primäre Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Datenverarbeitungsmethode für das Zustandsmonitoring von Medizingeräten mittels energiesparender Funk-Sensoren. Oftmals werden in Krankenhäusern mehr Geräte angeschafft als benötigt, und dennoch müssen alle Geräte gewartet werden, selbst wenn einige selten in Betrieb sind. Dies resultiert in unnötigen Kosten und Ausfallzeiten.
Für die Untersuchung wurde ein energiesparender Funksensor eingesetzt, der mit einem Stromsensor ausgestattet ist. Dieser erfasst den Stromfluss der angeschlossenen Geräte und kommuniziert online über das IoT. Die erfassten Daten wurden komprimiert und an das TTN (The Things Network) übertragen. Ein KI-Modell wurde mit den gesammelten Daten trainiert, um die verschiedenen Zustände der Geräte zu erkennen.
Die wichtigsten Ergebnisse zeigen, dass die Zustände der Geräte variieren und typischerweise in "AN", "AUS", "Idle-Modus" und "Im Betrieb" kategorisiert werden können. Sobald der Stromfluss einen bestimmten Wert erreicht, kann die KI bestimmen, in welchem Zustand sich das Gerät befindet. Dies bietet eine wertvolle Grundlage für ein verbessertes Management und Wartungssystem in Krankenhäusern.
Um die Ziele der Bachelorarbeit schrittweise zu erreichen, wird im Folgenden eine Einführung in die DIN EN 80001-1 gegeben. Danach wird die Methode zur Einführung der Norm im AGAPLESION DIAKONIEKLINIKUM ROTENBURG präsentiert, wobei auf die Struktur der Dokumentation und die Einführung der Prozesse eingegangen wird. Im letzten Schritt wird die Implementierung anhand eines Beispiels durchgeführt. Hierbei wird geprüft, wie gut die Norm umsetzbar ist und welche Probleme dabei auftreten. In der Zusammenfassung werden alle Informationen verknüpft und die daraus resultierenden Probleme vorgestellt und anschließend diskutiert.
Inverter auf Basis der Pulsweitenmodulation dominieren in dem heutigen Stand der Technik. Wie bei den meisten elektronischen Einrichtungen entstehen während ihres Betriebs mehr oder weniger ungewollte Störungen, welche zur Beeinträchtigung der Funktion von anderen Geräten oder elektronischen Schaltungen führen. Die dafür angewandten technischen Gegenmaßnahmen scheinen meist aufwandmäßig hoch zu sein insbesondere bei kritischen elektrischen Einrichtungen. Dank der Resonanzinvertertopologie wird dieser Aufwand zum größten Teil erspart. Der Aufbau und die Funktionsweise der beiden Invertertopologien werden einzeln erläutert. Nach einigen Simulationsdurchführungen, welche unter verschiedenen Betriebsfrequenzen nacheinander erfolgen, werden die beiden Inverter gegenübergestellt und Mithilfe der Simulationsergebnisse verglichen. Aus den allgemeinen Vergleichen stellt sich heraus, dass die Resonanzinvertertopologie insbesondere bei niedrigen Frequenzen im EMV-Aspekt sowie unter Betrachtung der Leistungsfähigkeit den SVPWM-Inverter gewinnt. Während der Resonanzinverter in den niedrigen Frequenzen mehr Störaussendungen als der SVPWM-Inverter produziert, ist das Phänomen bei höheren Frequenzen eher invers.
Für eine Automatisierung des Walzvorgangs von rundem Walzgut muss die Geschwindigkeit bekannt sein. Wegen der gekrümmten Oberfläche von rundem Walzgut können nicht die gleichen Verfahren wie bei flachem Walzgut verwendet werden, ohne negativen Einfluss auf die Toleranz und Sicherheit zu nehmen. Unter Berücksichtigung der Umgebung des Walzwerks wurden zwei Kantendetektoren entwickelt, die einen Puls erzeugen, dessen Dauer der Zeit entspricht, die der Anfang oder das Ende des Walzguts vom ersten bis zum zweiten Kantendetektor benötigt. Durch den bekannten Abstand zwischen der Sensoren kann auf diese Weise über die Zeit die Geschwindigkeit berechnet werden. In dieser Arbeit wurde eine Auswerteelektronik entwickelt, die diese Zeit Intervalle mit einer Auflösung von 5 ns und einer maximalen Abweichung unter 0,002 % messen kann. Sie verwendet einen Synchrongleichrichter, wodurch verrauschte Signale gemessen werden können und einen 32-Bit Timer, der mit einer 200 MHz Taktquelle betrieben wird. Um die Kantendetektoren anzuregen wurde ein DDS implementiert, der 10V Sinussignale bis zu 20 MHz generieren kann. Alle digitalen Schaltungen wurden in einem FPGA implementiert.
Mit einer Angebotspflicht für Mehrwegverpackungen in der Gastronomie schafft der Gesetzgeber eine rechtliche Grundlage dafür, dass Konsument:innen grundsätzlich eine Wahlfreiheit zwischen Mehrweg und Einweg haben. Diese am 01.01.2023 in Kraft getretene Pflicht gilt für Einwegverpackungen mit Kunststoffanteil. Gleichzeitig gibt es Ausnahmen und Erleichterungen für kleine Betriebe. Sowohl gegenwärtig als auch bei einer Revision der Mehrweg-Angebotspflicht, gilt es auf die Anforderungen der Konsument:innen zu reagieren.
Der vorliegende Abschlussbericht soll hierzu einen Baustein darstellen. Mittels einer Online-Befragung mit einem standardisierten Fragebogen wurde untersucht, welchen Einfluss die Eigenschaften Pfandhöhe, Pfandvaluta, Rückgabemöglichkeiten, zeitlicher Mehraufwand sowie das Material der Mehrwegverpackung auf die Bereitschaft zur Nutzung der Konsument:innen haben.
Im Rahmen der Befragung entschieden sich die Teilnehmer:innen in 85% der Fälle für eine Mehrwegverpackung. Für die befragten Personen war dabei die Recyclingfähigkeit sowie eine Vielzahl an Rückgabemöglichkeiten besonders wichtig. Die Pfandhöhe und der zeitliche Mehraufwand sind dem nachgeordnet. Beide Eigenschaften weisen eine ähnliche Bedeutung für die Befragten auf. Relativ unbedeutend ist hingegen der Zeitpunkt, an dem das Pfand fällig wird. Hier wird eine sofortige Zahlung präferiert. Die Bereitschaft zur Nutzung hängt zudem davon ab, ob die Speisen und Getränke zuhause oder unterwegs verzehrt werden und ob sie abgeholt oder geliefert werden.
Einen zweiten Baustein der Untersuchung bilden die Expert:innen-Interviews. Hierbei wurden Verbraucherschützer:innen, Vertreter:innen der Gastronomie sowie Anbietende von Mehrwegverpackungssystemen zu ihrer Einschätzung hinsichtlich der Mehrweg-Angebotspflicht befragt.
Die Analyse der Expert:innen-Interviews zeigt einen wesentlich pessimistischeren Blick auf die Bereitschaft der Verbraucher:innen Mehrwegverpackungen zu nutzen. Die Verfügbarkeit eines übergeordneten Mehrwegsystems mit einer Vielzahl von Rückgabestellen wird als erstrebenswert und notwendig für eine massentaugliche Mehrweganwendung gesehen. Gleichzeitig werden Verbraucher:innen heute noch nicht im zufrieden-stellendem Maß auf die Entscheidungsmöglichkeit für Mehrweg aufmerksam gemacht. Die recht großzügigen Ausnahmen von der Mehrweg-Angebotspflicht sollten aus Sicht der Expert:innen möglichst abgeschafft werden. Dies dient zum einen dem Entgegenwirken einer Wettbewerbsverzerrung zugunsten von Einweg, zum anderen betreffen die Ausnahmen sehr viele Betriebe, sodass die Wirkung des VerpackG erheblich gesenkt wird.
Das Themenfeld Industrie 4.0 gewinnt mit der fortschreitenden Digitalisierung und neuen Technologien immer mehr an Bedeutung. Während LEAN Manufacturing in vielen Unternehmen bereits im Einsatz ist, sind die eingesetzten Methoden nicht an das aktuelle digitale Zeitalter angepasst. LEAN 4.0, die Kombination von Industrie 4.0 und Lean Manufacturing, wird für Unternehmen daher immer wichtiger.
Während im Bereich Industrie 4.0 bereits mehrere Reifegradmodelle existieren und etabliert sind, gibt es für LEAN 4.0 wenige Konzepte. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein konzeptionelles Reifegradmodell im Themenfeld LEAN 4.0 entwickelt, welches auf etablierten Reifegradmodellen im Kontext Industrie 4.0 aufbaut, jedoch Aspekte des LEAN Manufacturing miteinbezieht.
Nach Erläuterung der relevanten Theorie, wird ein Reifegradmodell aufgebaut und in den Zusammenhang mit realen Fallbeispielen in einem sonst fiktiven Unternehmen getestet.
Basierend auf den Stufen des Modells werden Handlungsempfehlungen für die verschiedenen Fallbeispiele aufgestellt, sodass exemplarisch die reale Anwendung gezeigt wird. Das konzeptionelle Reifegradmodell soll für Unternehmen eine Richtlinie darstellen und dabei helfen einen Überblick in der Produktion zu schaffen, sowie Ideen für weitere Schritte zu erhalten.