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ZHAW School of Engineering Ausgewählte Bachelorarbeiten 2014

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Die Bachelorarbeit ist Abschluss und Höhepunkt des Studiums. Diplomandinnen und Diplomanden beweisen damit, dass sie eine praktische Aufgabenstellung theoretisch fundiert umsetzen können und mit ihren Kenntnissen und Fertigkeiten für den Start ins Berufsleben bestens vorbereitet sind. Wer heute an der ZHAW School of Engineering sein Bachelordiplom erwirbt, besitzt ein solides Grundlagenwissen. Er hat vertieftes Wissen im jeweiligen Fachgebiet gewonnen und seit dem ersten Studienjahr praktische Problemstellungen bearbeitet – teils in enger Zusammenarbeit mit Industrieund Dienstleistungsunternehmen. Er besitzt ausserdem die Fähigkeit, in interdisziplinären Teams zusammenzuarbeiten und seine Arbeit professionell zu präsentieren. Kurz: Er bringt alle Voraussetzungen für eine erfolgreiche Laufbahn als Ingenieurin oder Ingenieur mit. Diese Publikation präsentiert eine kleine Auswahl an Abschlussarbeiten aus den Bachelorstudiengängen der ZHAW School of Engineering und spiegelt die Bandbreite

Text of ZHAW School of Engineering Ausgewählte Bachelorarbeiten 2014

  • 1School of Engineering

    Ausgewhlte Bachelorarbeiten 2014

    Zrcher Fachhochschule www.engineering.zhaw.ch Studium

  • Impressum Herausgeberin/Redaktion: ZHAW School of EngineeringTitelsujet: Radkonzept fr BiCar Elektrofahrzeug(Bachelorarbeit auf Seite 3233)Fotografie: Marcel Grubenmann, Stephan KnechtDruck: Druckerei Peter Gehring AG, Winterthur07.2014 1'000

  • Vorwort

    Die Bachelorarbeit ist Abschluss und Hhepunkt des Studiums. Diplomandinnen und Diplomanden beweisen damit, dass sie eine praktische Aufgabenstellung theoretisch fundiert umsetzen knnen und mit ihren Kenntnissen und Fertigkeiten fr den Start ins Berufsleben bestens vorbereitet sind. Wer heute an der ZHAW School of Engineering sein Bachelordiplom erwirbt, besitzt ein solides Grundlagenwissen. Er hat vertieftes Wissen im jeweiligen Fachgebiet gewonnen und seit dem ersten Studienjahr praktische Problemstellungen bearbeitet teils in enger Zusammenarbeit mit Industrie- und Dienstleistungsunternehmen. Er besitzt ausserdem die Fhigkeit, in inter- disziplinren Teams zusammenzuarbeiten und seine Arbeit professionell zu prsentieren. Kurz: Er bringt alle Voraussetzungen fr eine erfolgreiche Laufbahn als Ingenieurin oder Ingenieur mit. Diese Publikation prsentiert eine kleine Auswahl an Abschlussarbeiten aus den Bachelorstudiengngen der ZHAW School of Engineering und spiegelt die Bandbreite der Themen in Studium und Forschung wider. Die Arbeiten behandeln Fragestellungen aus der industriellen Praxis und sind meist in Kooperation mit Wirtschaftspartnern entstanden. Eine bersicht smtlicher Diplomarbeiten finden Sie online unter www.engineering.zhaw.ch/abschlussarbeiten. Unsere Absolventinnen und Absolventen tragen mit ihren Leistungen im Beruf zum guten Ruf der ZHAW School of Engineering bei. Wir wnschen ihnen viel Glck und Erfolg fr die Zukunft und freuen uns, wenn dieser Einblick in ausgewhlte Bachelorarbeiten dazu beitrgt, junge Mnner und Frauen fr ein technisches Studium zu interessieren.

    Prof. Dr. Egon LangStv. Direktor ZHAW School of Engineering

    Bestens vorbereitet ins Berufsleben

  • Inhaltsverzeichnis

    Aviatik Der Blick durch die Pilotenbrille ....................................................................................... 10 Unsichtbare Turbulenzen sichtbar machen ........................................................................ 12 Kunstflge mssen gut berechnet sein .............................................................................. 14 Bessere Vorbereitung fr Luftwaffen-Anwrter ................................................................... 16

    Elektrotechnik Gadget fr Senioren erkennt Strze und alarmiert Hilfe ....................................................... 18 Weniger Verluste beim elektrischen Antrieb dank Siliziumkarbid .......................................... 20 Ein Roboterhund mit massgeschneidertem Controller ......................................................... 22

    Informatik Wer spricht und wenn ja wieviel? ...................................................................................... 24 Fr den Durchblick beim Gleitschirmfliegen ....................................................................... 26 Je grsser und komplexer die Datenbank, desto schwieriger die Suche ............................... 28 Vorlesungen live auf dem Smartphone ............................................................................... 30

    Maschinentechnik Das Rad neu erfinden ...................................................................................................... 32 Von der Konservendose zum effizienten Holzvergaser ........................................................ 34 Schnell und effizient, wenns um die Wurst geht ................................................................ 36

    Material- und Verfahrenstechnik Einen Kampfjet optimal reparieren..................................................................................... 38

    Systemtechnik Eine neue Generation des 3D-Drucks ............................................................................... 40 Saubere Energie fr wartende Flugzeuge .......................................................................... 42 Der rollende Pflanzenexperte ............................................................................................. 44

    Verkehrssysteme Den Gterverkehr der SBB energieeffizienter gestalten ....................................................... 46 Wachsende Pendlerstrme besser leiten ........................................................................... 48

    Wirtschaftsingenieurwesen Kein Ausschuss, hohe Wirtschaftlichkeit ........................................................................... 50 Den Tessiner Wasserlecks auf der Spur ............................................................................ 52 Wann hat das Flachdach ausgedient? ............................................................................... 54 Wer mit wem die optimale Teamplanung ........................................................................ 56

  • 6

  • 7Das Studienangebot der ZHAW School of Engineering orientiert sich an den Bedrfnissen der Wirtschaft und vermittelt eine wissenschaftlich fundierte Ingenieursausbildung mit starkem Praxisbezug und interdisziplinrem Ansatz. Acht Bachelorstudiengnge bieten ideale Voraussetzungen fr eine erfolg- reiche Karriere als Ingenieurin oder Ingenieur.

    berblick

    Studiengnge berblick

  • 8 AviatikIn der Luftfahrt gilt es, innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl unterschiedlicher Auf- gaben zu bewltigen. Das erfordert von allen Beteiligten umfangreiche Fachkenntnisse, eine vernetzte Denkweise, Team- und Kommunikationsfhig- keit sowie Selbststndigkeit bei der Arbeit im Spannungsfeld von Mensch, Technik und Umwelt. Das Bachelorstudium Aviatik vermittelt dafr fundierte naturwissenschaftliche und fachspezifische Grundlagen.

    ElektrotechnikIngenieurinnen und Ingenieure der Elektrotechnik erarbeiten optimale Lsungen fr technisch anspruchsvolle Aufgaben. Eine breite naturwissenschaftliche Grundausbildung sowie die vertiefende Fachausbildung u.a. in Elektrizitts - lehre, Elektronik, Regelungstechnik, Signale und Systeme, Informatik sowie Kommunikationstechnik bieten dafr die besten Voraussetzungen.

    Energie- und UmwelttechnikDas Studium der Energie- und Umwelttechnik vermittelt Fachkenntnisse und Methoden, um energietechnische Anlagen entwickeln, planen, bewerten und betreiben zu knnen. Effizienz in industriellen, thermischen und elektrischen Prozessen, Photovoltaik, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit zhlen zu den Kernthemen. Die ersten Absolventen des neuen Studiengangs werden im Sommer 2015 ihr Studium abschliessen.

    InformatikDie Informatik verndert sich rasant. Stndig entstehen neue Technologien und Anwendungsgebiete. Ebenso schnell ndern und erweitern sich die Berufsbilder. Im Studiengang Informatik werden neben aktuellen Trends primr Konzepte und Methoden vermittelt, die ber aktuelle Hypes hinaus Bestand haben. Die umfassenden Wahlmglichkeiten im Fachstudium tragen der Breite des Berufsfelds Rechnung und erlauben eine individuelle Profilierung und Vertiefung.

  • 9 MaschinenbauDie Maschinentechnik als Motor der technischen Innovation ist Spitzenreiter der Schweizer Exportindustrie und zhlt zu den wichtigsten Produktions-zweigen. An fast jedem Produkt, das neu entwickelt und produziert wird, sind Maschineningenieurinnen und -ingenieure beteiligt. Das Spektrum an Berufsmglichkeiten ist sehr breit. Studierende whlen deshalb bei Studien- beginn zwischen den Vertiefungen Allgemeine Maschinentechnik und Material- und Verfahrenstechnik.

    SystemtechnikDiese junge Ingenieurdisziplin basiert auf der wachsenden Komplexitt technischer Produkte, die heute mechanische, elektronische und software- technische Komponenten vereinen. Systemtechnik-Ingenieurinnen und -Ingenieure sind Generalisten komplexer Systeme und erarbeiten Lsungen fr anspruchsvolle Aufgaben in Robotik, Medizintechnik oder Automat isierungstechnik.

    VerkehrssystemeDie Schweiz besitzt eines der dichtesten Schienen- und Strassennetze Europas. Sie ist international ein Vorzeigeland im ffentlichen und nachhaltigen alpenquerenden Verkehr. Mit dem Studiengang Verkehrssysteme wurde fr die Lsung zukunftsweisender Fragen ein schweizweit einzigartiges Angebot konzipiert. Es befasst sich mit dem Gesamtsystem Verkehr auf Schiene und Strasse und stellt sich dabei den komplexen Anforderungen der mobilen Welt von morgen.

    WirtschaftsingenieurwesenWirtschaftsingenieurinnen und -ingenieure kombinieren mathematische, technische und wirtschaftswissenschaftliche Kompetenzen. Sie gehen komplexe betriebliche Problemstellungen systematisch an, beschreiben sie quantitativ und optimieren sie mittels computergesttzter Methoden. Sie analysieren Unternehmensprozesse, gestalten Produkte oder Dienst - leistungen kundengerecht und setzen Ressourcen ebenso zweck mssig wie effizient ein.

    berblick

  • 10

    Die Aviatik-Absolventen Ruedi Bernegger und Nicolas Mller schauen Pilotinnen und Piloten tief in die Augen. In ihrer Bachelorarbeit haben die beiden ein Forschungsexperiment entwickelt, das mittels Eye Tracker- Brille das Scanningverhalten der Piloten im Flugsimulator aufzeichnen und auswerten kann. Das ermglicht gezielte Untersuchungen und Trainings.

    Der Blick durch die Pilotenbrille

    Aviatik Studierende: Ruedi Bernegger Nicolas MllerDozentin: Cline Mhlethaler

    Zentrum fr Aviatik (ZAV)Eye Tracker im Simulator 2

    Aviatik-Absolvent Nicolas Mller schtzt: Rund 80 Prozent der Informationen im Cockpit eines Flug-zeugs werden visuell verarbeitet. Das Auge ist also zentral, wenn es um die regelmssige Abfrage von Fluglage, Hhe, Geschwindigkeit und Flugrich-tung geht. Immer wieder wandern die Augen ber die Instrumente. Dieses Scanningverhalten will das Zentrum fr Aviatik (ZAV) genauer unter-suchen. Zu diesem Zweck wurde eine Eye Tracker-Brille beschafft, welche die Bewegungen der Augen aufzeichnen und mit dem Gesichtsfeld abgleichen kann. Aus diesen Aufzeichnungen geht hervor, was genau jemand in welchem Moment anschaut. Die Aufgabe von Ruedi Bernegger und Nicolas Mller war es, ein entsprechendes Forschungs -experiment fr den Flugsimulator zu entwerfen.

    Flexibles, aber reproduzierbares ExperimentDas Experiment soll so viele Aspekte wie mglich abdecken, modular und flexibel aufgebaut sein, aber dennoch immer wieder identisch ablaufen kn-nen, wenn verschiedene Probanden miteinander verglichen werden sollen. Das Experiment beginnt jeweils mit der sogenannten Kalibrierung, whrend der die Eye Tracker-Brille ein virtuelles Modell des Auges erstellt, die Augenbewegungen mit Infrarot misst und die errechneten Augenpositionen ber das gleichzeitig aufgenommene Videobild legt. Dann beginnt das eigentliche Experiment, das aus ver- gleichsweise simplen Flugmanvern wie Steigflug, Sinkflug und Kurven besteht und weder Starts noch Landungen umfasst. Dieses Flugprogramm lsst sich zwar verndern, aber immer auch wieder repro- duzieren, so dass die Vergleichbarkeit gegeben ist.

  • 11

    Areas of Interest fr die AuswertungWhrend dieser Flugmanver zeichnet die Brille die Augenbewegungen auf. Damit die Daten spter analysiert werden knnen, mussten Ruedi Bernegger und Nicolas Mller bereits wichtige Vorarbeiten leisten. So haben sie zum Beispiel sogenannte Areas of Interest im Blickfeld definiert, die fr die anschliessende Auswertung von Bedeutung sind. Konkret handelt es sich dabei um einzelne Instru-mente im Cockpit, bei denen gemessen werden soll, wie lange das Auge darauf verweilt. Ganz unpro-blematisch war das nicht. Nicolas Mller berichtet: Wir haben uns zum Beispiel damit beschftigt, was passiert, wenn der Proband seinen Kopf bewegt und schlussendlich eine Lsung gefun-den, die das Messergebnis nicht verflscht.

    Grundlage fr weitere ForschungenMit ihrem Forschungsexperiment haben die beiden Aviatik-Absolventen noch keine Erkenntnisse zum Scanningverhalten von Pilotinnen und Piloten gewonnen. Ihre Bachelorarbeit versteht sich als Grundlage fr weitere Forschungen. Solche For- schungen knnen zum Beispiel untersuchen, ob die Anordnung der Instrumente im Cockpit, die auf Annahmen zum Scanningverhalten basiert, tatschlich sinnvoll ist. Die Eye Tracker-Messungen knnten Hinweise darauf liefern, ob ein Zusammen-hang zwischen Toleranzabweichungen zum Bei- spiel dem Unterschreiten einer bestimmten Ge-schwindigkeit und dem Verharren auf bestimmten Instrumenten besteht. Untersuchungen knnen weiter aufzeigen, wie sich das Blickverhalten er fah- rener Piloten von demjenigen von Flugschlern unterscheidet.

    Training frs AugeFr Flugschler knnte der Eye Tracker im Flug-simulator noch weitere Vorteile haben. Das Zentrum fr Aviatik plant, knftig auch Trainings anbieten zu knnen, berichtet Nicolas Mller. In diesem Trai- ningssetting knnten Novizen, aber auch erfahrene Pilotinnen und Piloten, ihr Scanningverhalten ber- prfen und untersuchen lassen, ob und wo Ver-besserungspotenzial besteht. Denn gerade in heiklen Situationen ist entscheidend, dass Informationen schnell und effizient erblickt werden.

    Der Eye Tracker erlaubt Auswertungen des Scanningverhaltens.

    Testflug mit Eye Tracker-Brille.

    Ruedi Bernegger (links) und Nicolas Mller messen die Augen- bewegungen der Piloten im Flugsimulator.

    Rund 80 Prozent der Informationen im Cockpit eines Flugzeugs werden visuell verarbeitet. Nicolas Mller

  • 12

    Mit seiner Bachelorarbeit leistet Ivo Iten einen Beitrag zu mehr Sicherheit und Komfort in der zivi len Luftfahrt. Er hat untersucht, inwieweit bekannte Wetterdaten dazu verwendet werden knnen, sogenannte Clear Air Turbu- lences (CAT) besser vorauszusagen. CATs sind darum so heimtckisch, weil Piloten bei klarem Himmel keine Anhaltspunkte haben, um gefhrliche Luftstrmungen von Auge zu erkennen.

    Unsichtbare Turbulenzen sichtbar machen

    Aviatik Student: Ivo ItenDozent: Bruno Neininger

    Zentrum fr Aviatik (ZAV)Hight Altitude Threats in Aviation

    Wenn der Pilot den Ferienflieger durch die dicke Schweizer Wolkendecke zieht, kann es ziemlich heftig ruckeln. Doch auch bei freier Sicht und klarem Himmel knnen Turbulenzen auftreten, sogenannte Clear Air Turbulences (CAT). Kein Wlkchen am Himmel lsst den Piloten erkennen, dass turbulente Luftstrmungen vor ihm liegen knnten. Besonders gefhrlich sind solche Turbu- lenzen in grosser Flughhe. Weil die Luft dort besonders dnn ist, sind Schub und Auftrieb geringer als in Bodennhe. Treten in dieser Situation auch noch starke und abrupte Vern de- rungen der Luftstrmung auf, gert das Flug - zeug schneller ausser Kontrolle. Gefahr fr Leib und Leben besteht dabei selten; bei starken Belastungen aber knnen teure Wartungs arbeiten am Flugzeug ntig werden. Und eigentlich sollte es auch im Interesse der Airlines liegen, dass sich die Passagiere nicht ngstigen, sagt Bruno Neininger, Dozent am Studiengang fr Aviatik und Betreuer der Arbeit.

    Risikoindikatoren darstellenAviatik-Absolvent Ivo Iten hat sich in seiner Bachelor - arbeit intensiv mit Turbulenzen in klarer Luft aus- einandergesetzt und mit der Sichtbarmachung dieses an sich unsichtbaren Phnomens. Die nchternen Wetterdaten, die den Piloten vorliegen, knnen Turbulenzen oft nur sehr ungenau voraus- sagen. Hinzu kommen Mngel in der Darstellung, welche eine schnelle Interpretation der Daten verunmglichen. Ivo Iten hat sich darum die Frage gestellt, ob die Prognosedaten des globalen, frei zugnglichen Wettervorhersagemodells GFS (Global Forecast System) des US-Wetterdiensts dazu genutzt werden knnen, Risikoindikatoren in grossen Hhen dazustellen und so auch genauere Aus- sagen ber mgliche Turbulenzen und deren Art zu machen.

    Hhere Auflsung, bessere ResultateBei seiner Datenanalyse hat sich Ivo Iten unter anderem auf Angaben zu Wind, Temperatur und

  • 13

    Tropopausenhhe konzentriert beziehungsweise deren Schwankungen. Denn gerade dort, wo innerhalb kurzer Distanzen grosse Temperaturunter-schiede vorkommen, wo die Grenze zwischen Troposphre und Stratosphre schwankt und ver- schiedene Windrichtungen oder vertikale Winde erwartet werden, ist das Risiko fr Turbulenzen besonders gross. Erfahrene Piloten sind sich dessen bewusst. Allerdings lassen die Wetterdaten, die ihnen vorliegen, eine schnelle, genaue Analyse nicht in jedem Fall zu. Ivo Iten dazu: Nicht immer ist die Auflsung der Karten ideal, so dass bei weit auseinanderliegenden Messwerten grosse, aber rumlich begrenzte Phnomene bersehen werden knnen. Ein Vorteil des GFS ist die vergleichsweise enge Gitterauflsung von 0,5.

    Reliefkarte der TropopauseIvo Iten hat rapportierte Flle von Clear Air Turbu- lences untersucht. Ein erfahrener Swiss-Pilot, welcher selber Beobachtungen zum Zusammen-hang von Wetterdaten und Clear Air Turbulences gemacht hat, untersttzte ihn dabei. Der Aviatik-Absolvent entwickelte eigene Grafiken, welche die GFS Gitterdaten visualisieren knnen. Damit ist es ihm gelungen, Wetterlagen mit einem hohen Potenzial fr Turbulenzen aufschlussreich darzu- stellen. Die dreidimensionalen Ansichten veran-schaulichen zum Beispiel Schwankungen in der Tropopausenhhe durch vertikale Ausschlge und zeichnen so eine Reliefkarte der Tropopause, die wesentlich anschaulicher ist als Schwarz-weisskarten und Zahlenreihen.

    Piloten besser schulenIvo Itens Ziel wre, dass seine Grafiken bei der Aus- und Weiterbilung von Pilotinnen und Piloten eingesetzt werden. Laut seinem Betreuer ist dieses Ziel durchaus erreichbar. Das Bundesamt fr Zivilluftffahrt (BAZL) plant, ber die Spezialfinanzie-rung Luftverkehr Weiterbildungsprogramme an- zubieten. Wir haben ein entsprechendes Projekt dafr eingegeben, sagt Bruno Neininger. Unser Ziel ist nicht, die grossen Institutionen zu konkurren- zieren, die an der Genauigkeit der Prognosen arbeiten. Aber wir haben gezeigt, dass man mit frei zugnglichen Daten eine echte Verbessung er- zielen und Kartenmaterial erstellen kann, das dem- jenigen, das die Piloten heute im Flugzeug mit dabei haben, bei Weitem berlegen ist.

    Wind und Tropopausenhhe ber Sdosteuropa und dem Iran.

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    Nicht immer ist die Auflsung der Karten ideal, so dass bei weit auseinanderliegenden Messwerten grosse, aber rumlich begrenzte Phnomene bersehen werden knnen. Ivo Iten

  • 14

    Wenn der Kunstflugpilot mit Loopings und Pirouetten die Zuschauer ins Staunen versetzt, ist seine Maschine in der Luft extremen Belastungen aus- gesetzt. Um sicherzustellen, dass das Flugzeug den Anforderungen stand- hlt, haben Natal Kocher und Samantha Wagner im Rahmen ihrer Aviatik- Bachelorarbeit Messungen sowie Simulationen durchgefhrt und daraus ein aussagekrftiges Modell zur Berechnung der Belastung erstellt.

    Kunstflge mssen gut berechnet sein

    Aviatik Studierende: Natal Kocher Samantha WagnerDozierende: Pierluigi Capone Michel Guillaume Leonardo Manfriani

    Zentrum fr Aviatik (ZAV)Lastenmessungen an einem Kunstflugzeug

    Die Votec 322 ist ein Schweizer Kunstflugzeug. Zu waghalsigen Flugmanvern starten darf es aber nur mit Erlaubnis des Bundesamts fr Zivilluftfahrt (BAZL). Um diese Erlaubnis zu erteilen, verlangt das BAZL eine Studie ber die Lasten, welchen das Flugzeug whrend abrupten Manvern in der Luft ausgesetzt ist. In ihrer Aviatik-Bachelorarbeit haben Natal Kocher und Samantha Wagner expe - rimentelle Versuche sowie theoretische Analysen durchgefhrt und damit ein solches Lastenmodell erstellt.

    Reale Messungen und SimulationIm Rahmen ihrer Studie haben die beiden Absol- venten eine Votec 322 zunchst mit Mess- instrumenten versehen und dann mehrere Flug- versuche geplant sowie durchgefhrt. Im Flugzeug installierte Sensoren zeichneten die Lastenvielfachen, Steuerausschlge sowie unter anderem die nderungsraten der Lngs-,

    Quer- und Gierwinkel auf, so Natal Kocher. Wir haben dabei Manver angewendet, die in der Bau- und Zulassungsvorschrift CS-23 der Euro- pischen Agentur fr Flugsicherheit EASA vorge- sehen sind. Geflogen ist ein auf dem Flugzeug- typ erfahrener Pilot. Neben den realen Testflgen haben die Absolvierenden zudem eine Simula- tionssoftware auf die Votec 322 angepasst, um alle abrupten Manver simulieren zu knnen. Die Resultate dieser Simulation wurden dann mit den realen Messungen verglichen, um das Modell zu beurteilen.

    Schwierige FlugmanverWhrend der Flugerprobung erlaubten die gemes - senen Parameter eine genaue Abbildung des Flug- verhaltens und der Belastungen, welchen das Flug- zeug ausgesetzt ist. Die extremen Flugmanver fhrten oft kurzzeitig zu einem Strmungsabriss, so Samantha Wagner. Fr den Piloten war es schwierig, ausschliesslich die fr die Messungen

  • 15

    gewnschten Steuerflchen auszuschlagen, da solche Hochleistungsflugzeuge bereits auf sehr kleine Steuerkrfte stark reagieren. Die Simulations- software konnte die Manver aber insgesamt gut abbilden und die Resultate stimmten mit den Mess- resultaten berein, bercksichtigt man die Ein- schrnkungen, welche im Modell getroffen werden mussten.

    Aussagekrftiges ModellIm Rahmen ihrer Bachelorarbeit haben Nathal Kocher und Samantha Wagner festgestellt, dass die Votec 322 mit angemessenen Steuerkrften bis zu den erlaubten Lastenvielfachen geflogen werden kann, ohne dass die zulssige Hchstgeschwin- digkeit des Flugzeugs erreicht wird. Ebenso zeigten die Versuche klar, dass es kaum realisierbar ist, das Steuer stur neutral oder in einer vorgegebenen Position zu halten. Die Simulation konnte mit dem Einbeziehen einer besseren Abbildung des Strmungsabrissverhaltens sowie einer genau- eren Stabilittsanalyse des Flugzeugs verbessert werden, so Dozent Pierluigi Capone, der die Bachelorarbeit betreut hat. Dies kann knftig in weiterfhrenden Arbeiten noch genauer unter- sucht werden. Mit einer optimalen Parametrisie- rung knnte das erstellte Modell in Zukunft mgli- cherweise dazu verwendet werden, genaue Flug- lasten im Zuge der Zertifizierung nach CS-23 zu erzeugen.

    Samantha Wagner beim Auswerten der Messergebnisse vor Ort.

    Sensible Messinstrumente an Bord der Votec 322.

    Natal Kocher und Samantha Wagner

    Die extremen Flugmanver fhrten oft kurzzeitig zu einem Strmungsabriss Samantha Wagner

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    Die Zahl geeigneter Bewerber fr den fl iegerischen Dienst hat bei der Deutschen Bundeswehr aufgrund des demografischen Wandels in den letzten Jahren stetig abgenommen. Mit Hilfe eines neu entwickelten Trainingsprogramms wollen die beiden Aviatik-Absolventen Michael Harms-Zumbrgel und Jens Kirchbach diesem Trend entgegenwirken.

    Bessere Vorbereitung fr Luftwaffen-Anwrter

    Aviatik Studierende: Michael Harms-Zumbrgel Jens KirchbachDozierende: Christoph Regli Chiara Knecht

    Zentrum fr Aviatik (ZAV)Potenzialausschpfung der Bewerber des Fliegerischen Dienstes

    Die Aviatik-Absolventen Michael Harms-Zumbrgel und Jens Kirchbach sind Offiziere bei der Deut-schen Luftwaffe und wissen bereits sehr genau, was den Anwrtern des Fliegerischen Dienstes whrend der fliegerischen Ausbildung abverlangt wird. Laut Statistik der Bundeswehr war wh- rend der letzten Jahre eine Abnahme des Potenzials in der Bewerberpopulation zu verzeichnen. Um den eventuell daraus folgenden negativen Auswir-kungen in der fliegerischen Ausbildung entge- genwirken zu knnen, haben die Absolventen in einer vorangegangenen Projektarbeit die Grund- lagen fr ein Training zur Verbesserung der Situational Awareness und Strukturierung erar- beitet. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit haben sie nun geklrt, in welchen Bereichen die Probanden Defizite aufweisen, wo demzufolge ein Training ansetzen kann und wie eine Testreihe zur Evaluie-rung des Trainings aufgebaut sein muss.

    Trainingsprogramm mit ProbandenDen Absolventen standen gut 60 freiwillige Pro- banden fr ihre Untersuchungen zur Verfgung. Zur Datenerhebung wurden die Simulatoren des Eignungsfeststellungsverfahrens der Deutschen Luft- waffe genutzt. Alle Probanden erhielten ein Standard-Vorbereitungsbriefing und absolvierten zunchst 20 Flugmanver in Form von Reco- veries, dem Abfangen eines Luftfahrzeuges aus un- gewhnlichen Fluglagen, um ihre individuelle Leistungsfhigkeit zu bestimmen, so Michael Harms-Zumbrgel. Im Anschluss haben wir die Probanden in eine Trainingsgruppe und eine Vergleichsgruppe aufgeteilt. Die Trainings- gruppe hat dann das von den Absolventen erarbeitete Trainingsprogramm absolviert. Der Theorieunter- richt beinhaltet die Themen Situational Awareness, Strukturierung der Handlung, Informationsver-arbeitung und Cross Check. Weiter haben die Probanden Videos analysiert, bei denen die Instrumente whrend absichtlich fehlerhaft ge - flogener Recoveries gefilmt wurden.

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    Was ist wann wichtigUns ging es mit dem Trainingsprogramm nicht darum, die koordinativen Fhigkeiten im Simulator zu verbessern, sondern das Verstndnis fr die Flugmechanik und den Zusammenhang zwischen den Krften zu frdern, erklrt Jens Kirchbach. Konkret muss ein Pilot im Cockpit wissen, wann welche Informationen fr ihn relevant sind und sich darauf fokussieren. Im Anschluss an das Trainingsprogramm erfolgten fr alle Probanden erneut 20 Recoveries, um die Leistungsmerkmale zwischen den beiden Gruppen zu vergleichen. Whrend der Testreihe fllte zudem jeder Proband zwei Fragebgen zu fliegerischer Vorerfahrung und Gemtszustand aus.

    Auswertung folgt nochDas mittels Fragebgen eingeholte Feedback sowie die Beobachtungen des Testpersonals haben ergeben, dass die Probanden das Training als hilfreich empfanden und der Testaufbau zweck-mssig war. Die Frage, ob das entwickelte Trainingsprogramm zu einer Verbesserung der Leis- tungsfhigkeit gefhrt hat, muss jedoch durch die Analyse der aufgezeichneten objektiven Mess- werte in einer gesonderten Arbeit geklrt werden. Michael Harms-Zumbrgel und Jens Kirchbach wer- den die ntigen Auswertungen in Zusammenarbeit mit der Bundeswehr im Anschluss an die Bachelor-arbeit vornehmen.

    Proband im Simulator: den berblick ber die Instrumente behalten.

    Jens Kirchbach beim Trainingsprogramm.

    Konkret muss ein Pilot im Cockpit wissen, wann welche Informationen fr ihn relevant sind und sich darauf fokussieren. Jens Kirchbach

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    Der Alltag birgt so manche Stolperfalle, was gerade ltere Menschen in Notsituationen bringen kann. Die Elektrotechnik-Absolventen Pascal Holenstein und Sandro Ragusa haben ein Sensormodul entwickelt, das bei sturzartigen Bewegungen unmittelbar Alarm auslst. Ausserdem misst und speichert das Gert alle Bewegungen zu Analysezwecken.

    Gadget fr Senioren erkennt Strze und alarmiert Hilfe

    Elektrotechnik Studierende: Pascal Holenstein Sandro RagusaDozent: Roland Kng

    Zentrum fr Signalverarbeitung und Nachrichtentechnik (ZSN)Human Movement and Fall Detector

    In einer zunehmend lter werdenden Gesellschaft gewinnen auch Gerte zur Bewegungsberwachung an Bedeutung. Da Strze im Alter grosse Gefahren bergen, kann eine schnelle Alarmierung sogar Leben retten. So gibt es bereits heute Funkalarme, die ltere Menschen bei sich tragen, um in Notsitua - tionen einen Arzt alarmieren zu knnen. Was aber, wenn fr die manuelle Alarmierung keine Zeit mehr bleibt? Eine Alarmierung per Knopfdruck funk- tioniert natrlich nur, solange sich die betroffene Person noch bewegen kann, so Roland Kng, Dozent am Zentrum fr Signalverarbeitung und Nachrichtentechnik (ZSN). Ziel der Bachelor - arbeit war deshalb ein Gert, das Strze detektiert, im Bedarfsfall Hilfe alarmiert und gleichzeitig Bewegungsdaten aufzeichnet fr erweiterte Bewe- gungsanalysen etwa zur Erfassung von Arbeits- belastungen.

    Mehr als ein SchrittzhlerDie Elektrotechnik-Absolventen Pascal Holenstein und Sandro Ragusa haben eine Komplettlsung bestehend aus einem Sensormodul-Prototyp, der Firmware und einem umfangreichen Computer - programm entwickelt. Weil das Gert zustzlich zur Sturzerkennung auch Bewegungsdaten speichern kann, ist es in einem grossen Anwendungsgebiet einsetzbar. So knnte es beispielsweise rzten und Physiotherapeuten bei der Erforschung von Bewegungsablufen oder der Bewegungsana- lyse dienen. Unser Gert kann weit mehr als Schritte zhlen, verspricht Pascal Holenstein. Wir knnen im Speicher jeden einzelnen Schritt abrufen und die Bewegung genau analysieren. Denn der hochsensible Sensor misst die dreiach- sigen Beschleunigungswerte sowie Druckwerte.

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    Kompaktes und effizientes GertDas Speichermanagement der Beschleunigungs- und Druckwerte, die gesamte Kommunikation und die Sturzdetektion in Echtzeit werden von einem stromsparenden 32-bit Mikrocontroller gesteuert. Das Sensormodul ist akkubetrieben und kann mit einem Grtelclip an der Hfte befestigt werden, so dass es den Trger in seiner Bewegungsfreiheit nicht einschrnkt. Durch die Spannungsversorgung mittels Lithium-Polymer-Akku reicht eine Akkula- dung fr vier Tage Sturzdetektion, so Sandro Ragusa. Sobald der Sensor einen Sturz detektiert, wird eine entsprechende Alarmmeldung ber die Blue - tooth Low Energy Schnittstelle abgesetzt. Ausserdem kann der 256 Mbit grosse Flashspeicher mehr als zwei Tage lang Bewegungsdaten auf zeich- nen, ehe er ausgelesen werden muss.

    Messdaten am PC analysierenDie benutzerfreundliche Computersoftware bietet eine Vielzahl an Funktionen, die beispielsweise in der Anwendung durch rzte und Physiotherapeuten hilfreich sein knnten. So speichert die Software smtliche Daten der verschiedenen Bewegungs- messungen in einzelne Textdateien, damit diese auch zu einem spteren Zeitpunkt noch zur Verf - gung stehen. Diese Textdateien knnen vom Programm importiert und dargestellt werden. Ein Algorithmus berechnet die Anzahl zurck- gelegter Schritte. Weiter bietet das Programm mehrere Konfigurationsmglichkeiten, beispiels- weise das komfortable Programmieren einer neuen Messung. Eine weitere Anwendung wertet Sturzmeldungen ber die Bluetooth-Schnittstelle aus und zeigt diese an.

    Gelungene FeldversucheDie beiden Absolventen haben in dieser Bachelor- arbeit das erlernte Wissen aus den drei Jahren Studium sehr umfangreich anwenden knnen, so Roland Kng. Diese anspruchsvolle Arbeit hat Know-how in Funktechnologie, Signalverarbeitung und Elektronik vorausgesetzt. Pascal Holenstein und Sandro Ragusa haben ausserdem mit diversen Feldversuchen die Funktionstchtigkeit des Gertes unter Beweis gestellt. Gut mglich also, dass bald Interessenten aus der Forschung oder Wirtschaft beim ZSN anklopfen werden, um den Prototyp zu einem marktfhigen Produkt weiterzuentwickeln.

    Lsen Alarm aus: Beschleunigungsdaten beim Sturz.

    Die innovative Entwicklung von Pascal Holenstein (links) und Sandro Ragusa knnte fr Senioren hilfreich sein.

    Sobald der Sensor einen Sturz detektiert, wird eine entsprechende Alarmmeldung abgesetzt. Sandro Ragusa

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    Elektromotoren finden in der Industrie oder immer mehr auch in Fahrzeugen Anwendung. Besonders wichtig ist dabei die Effizienz der Komponenten, damit nicht unntig viel elektr ische Leistung verbraucht wird. Die Elektro- technik-Absolventen Lukas Schmid und Phil ipp Zingg haben in ihrer Bachelorarbeit eine neue Hardware entwickelt, deren Schaltverluste sechs Mal kleiner sind als bei herkmmlichen Bauteilen.

    Weniger Verluste beim elektrischen Antrieb dank Siliziumkarbid

    Elektrotechnik Studierende: Lukas Schmid Philipp ZinggDozent: Alberto Colotti

    Institut fr Mechatronische Systeme (IMS)Brckenzweig mit SiC-JFET Kaskoden

    Als Schaltverluste versteht man in der Elektronik jene elektrischen Leistungen, die bei einem Halbleiterschaltelement whrend des Einschaltens und des Ausschaltens an diesem umgesetzt werden und somit als Verlustwrme anfallen. Eine Brckenschaltung ist eine elektrische Schaltung, bei der in der Grundform vier Halbleiterschalter in Form des Buchstabens H zusammengeschaltet sind. Die Senkrechtverbindung nennt sich Brcken-zweig. Ziel dieser Bachelorarbeit war die Entwick-lung eines robust funktionierenden Brckenzweiges. Dazu haben die beiden Absolventen eine Kasko- denschaltung basierend auf Siliziumkarbidbauteilen (SiC) verwendet. Die Kaskodenschaltung ist eine elektrische Schaltung mit mindestens zwei Transis- toren, die in Serie geschaltet sind. Schaltelemente aus Siliziumkarbid haben kleinere Schaltverluste als herkmmliche Bauteile aus Silizium und weisen ausserdem eine hhere thermische Belastbarkeit auf, so Dozent Alberto Colotti. Dank dieser

    Eigenschaften werden Bauteile mit Siliziumkarbid in Zukunft verstrkt verwendet, um energieeffiziente und umweltschonende Produkte zu entwickeln.

    Effizienz und Stabilitt als ZielDie Optimierung von Schaltverlusten ist bereits lnger Gegenstand von Forschungsttigkeiten in der Elektrotechnik. Mit ihrer Bachelorarbeit haben Lukas Schmid und Philipp Zingg nahtlos an ihre Projektarbeit aus dem Herbstsemester 2013 an- geknpft. Basierend auf den damals gewonnenen Erkenntnissen konnten die beiden Absolventen nun eine optimierte Hardware fr den berarbeiteten Brckenzweig erstellen. Parallel zur Hardware- entwicklung haben wir eine Simulation mit selbst erstellten Modellen realisiert, um die Problematiken der Kaskodenschaltung besser zu verstehen, so Lukas Schmid. Durch diese Simulation war es uns mglich, die Stabilitt der Schaltung ohne Schden an der Hardware zu testen. Die Messungen am

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    Brckenzweig haben ergeben, dass die Kaskode in der Lage ist, eine DC-Spannung von 600V und einen Strom von 10A stabil zu schalten. Dabei haben die Absolventen im Vergleich zu einem her- kmmlichen Silizium-Bauteil doppelt so schnelle Schaltgeschwindigkeiten erzielt.

    Deutlich weniger SchaltverlusteWeiter haben die Absolventen die Schaltverluste der Kaskode einzeln und im Brckenzweig unter- sucht. Die totalen Schaltverluste der einzelnen Kaskode in einer Schaltperiode liegen bei 154uJ, whrend die Verlustenergiemessung an einer Kaskode im Brckenzweig Schaltverluste von 316uJ ergeben haben, so Philipp Zingg. Dieser Anstieg der Verluste wird durch den Reverse-Recovery-Effekt begrndet, also dass eine Kaskode in Rck- wrtsrichtung leitend ist und zuerst leer gerumt werden muss, bis diese sperrt. Der dadurch ver- ursachte Strompeak verschlechtert die Schalt-verluste. Die gemessene Verlustleistung ist damit sechs Mal kleiner als bei einem herkmmlichen IGBT Umrichter mit vergleichbarer Leistung. Durch die Leitfhigkeit der Kaskode in Rckwrtsrich- tung kann dafr in der neu entwickelten Hardware auf eine externe Freilaufdiode verzichtet werden. Das System lsst sich dadurch noch kompakter realisieren und spart somit Materialkosten ein.

    Stabiler funktionierender BrckenzweigIm Allgemeinen zeigen diese geringen Schaltver-luste, dass das Energiesparpotenzial von Frequenz-umrichtern mit herkmmlichen Halbleitermaterialien noch sehr gross ist. Bevor jedoch das Potenzial dieser Schaltung voll ausgeschpft werden kann, muss das Problem mit den zustzlichen Schaltverlusten durch den Reverse-Recovery-Effekt im Brcken-zweig behoben oder vermindert werden. Aufgrund des stabil funktionierenden Brckenzweiges haben Lukas Schmid und Philipp Zingg eine komplette Dreh- strombrcke inklusive Ansteuerung entwickelt. Mit dieser ist es mglich, einen 1,5kW-Asynchronmotor mittels Pulsweitenmodulation anzusteuern. Die Software haben die Absolventen mit Hilfe einer Controlcard von Texas Instruments implementiert. Die Frequenz kann via USB-Schnittstelle ber den Laptop gesteuert werden.

    Das Prinzip der Kaskodenschaltung schematisch dargestellt.

    Lukas Schmid (links) und Philipp Zingg.

    Schaltelemente aus Siliziumkarbid haben kleinere Schaltverluste als herkmmliche Bauteile aus Silizium und weisen ausserdem eine hhere thermische Belastbarkeit auf. Alberto Colotti

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    Ein kleiner vierbeiniger Roboter soll dereinst in unwegsamem Gelnde im Einsatz stehen und Lasten transportieren knnen. Trotz seiner geringen Grsse soll er schnell und krftig sein. Gerade fr Motor und Steuerung ist das eine grosse Herausforderung. Die beiden Elektrotechnik-Absolventen Christoph Gugg und Thomas Henauer haben sie angenommen und einen Motorcontroller fr den Roboter entwickelt.

    Ein Roboterhund mit massgeschneidertem Controller

    Elektrotechnik Studierende: Christoph Gugg Thomas HenauerDozierende: Hans Doran Nicola Amadeo Haggenmacher

    Institute of Embedded Systems (InES)Power-Elektronik + FPGA-Board fr vierbeinigen Roboter (Small Dog)

    Fast wie ein kleiner Hund wirkt der vierbeinige Roboter, der derzeit an der ETH Zrich entwickelt wird. Als Serviceroboter soll er Lasten tragen knnen und den Menschen immer dort untersttzen, wo das Ge- lnde unwegsam ist und die Situation gefhrlich sein knnte. Whrend bisherige ETH-Entwicklungen lediglich gehen konnten, soll der neue Roboterhund auch traben und galoppieren. Einen Motor, der diese Anforderungen erfllt, haben die Forscher bereits gefunden. Doch eine passende Kompo- nente, welche den Motor ansteuern kann, ist auf dem Markt derzeit nicht erhltlich. Die Elektro-technik-Absolventen Christoph Gugg und Thomas Henauer haben es sich in ihrer Bachelorarbeit zur Aufgabe gemacht, diesen Motorcontroller zu entwickeln.

    Der Motor als MuskelDie Anforderungen an den Motorcontroller sind hoch. Dozent Hans Doran vom Institute of Embedded Systems (InES) erklrt: Die Roboter-forschung an der ETH ist auf internationalem Spitzenniveau. Hier setzt die ZHAW School of Engineering mit ihrer Ingenieursleistung an. Mit dem Verstndnis fr die Forschungsproblematik auf der einen, mit der guten Vernetzung in der Privatwirtschaft auf der anderen Seite, knnen wir fr eine beschleunigte Marktreife innovativer Produkte sorgen. Der Motorcontroller, den die beiden Absolventen entwickelten, hat im Grunde genommen die Aufgabe, den Motor wie einen Muskel zu bewegen: Bei ihm laufen die Anweisungen betreffend Gangart des Roboters ein, er leitet sie an den Motor weiter und bringt diesen dazu, sich entsprechend zu verhalten.

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    Schalenartiger AufbauDer Controller ist in Schalen aufgebaut, wobei jede Schicht eine andere Aufgabe bernimmt. Die Steuerung bestimmt auch die Federung der Bewegungen. Absolvent Thomas Henauer erklrt: Wenn der Roboter stillsteht, muss der Controller den Motor zu weicheren Bewegungen anleiten. Rennt er durchs Gelnde, sind hrtere Einstellungen gefragt. All diese Anforderungen galt es in einem ersten Schritt aufzunehmen. In einem zweiten Schritt fertigten die Absolventen Skizzen an und erstellten ein grobes Konzept, welches die An- forderungen erfllt. In einem dritten und letzten Schritt konstruierten sie einen Prototyp des Controllers.

    Enge Platzverhltnisse, grosse LeistungWir haben uns dabei auf das Subsystem der Steuerung an sich beschrnkt. Derjenige Teil des Controllers, welcher eher fr die Vernetzung, also den Empfang der Anweisungen, zustndig ist, befindet sich noch in der Konzeptphase, be- richtet Christoph Gugg. Die besondere Herausfor-derung in der Entwicklung des Motorcontrollers lag in den beengten Platzverhltnissen. In einem industriellen Umfeld sind die Platzverhltnisse gross. Wir hingegen mussten uns auf eine hand- tellergrosse Flche beschrnken, sagt Thomas Henauer. Auch das Gewicht durfte ein gewisses Mass nicht berschreiten. Weil die Anforderungen an die Leistung dennoch sehr gross waren, galt es fr die beiden Absolventen, Kompromisse ein- zugehen und die richtige Balance zu finden.

    Ziel: serienreifes ProduktMit ihrem Motorcontroller-Prototyp haben die beiden Elektrotechnik-Absolventen wichtige Grundlagen geschaffen. Selbstverstndlich muss die Entwicklung jetzt aber noch weitergehen, so Christoph Gugg. Das Know-how dafr ist zwei- felsohne vorhanden. Hierzu Dozent Hans Doran: Das Projekt passt hervorragend in das Portfolio ZHAW School of Engineering, wo mit innovativ angewandter Forschung ein Konzept von den An- fngen im Labor bis zur bergabe an einen Industriepartner begleitet werden kann. Noch ist allerdings nicht klar, wann der Roboterhund mit dem massgeschneiderten Controller tatschlich in der Praxis eingesetzt werden kann.

    Der Controller, angeschlossen an diverse Messgerte.

    Christoph Gugg und Thomas Henauer (rechts) haben eine Motorsteuerung fr einen Serviceroboter entworfen.

    Wenn der Roboter stillsteht, muss der Controller den Motor zu weicheren Bewegungen anleiten. Rennt er durchs Gelnde, sind hrtere Einstellungen gefragt. Thomas Henauer

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    In zwei zusammenhngenden Bachelorarbeiten haben sich die beiden IT-Absolventen Lukas Kndig und Jan Stampfli mit der Weiterentwicklung der automatischen Sprechererkennung befasst. Whrend jener eine Smartphone-App programmierte, forschte dieser nach neuen Algorithmen. Ihre Arbeiten zeigen bereits Wirkung.

    Wer spricht und wenn ja wieviel?

    Fhrt der Chef whrend des Mitarbeitergesprchs nur Monologe? Reisst in Teamsitzungen immer die gleiche Person das Wort an sich? Diese und hnliche Fragen soll der Talkalyzer beantworten knnen. Ziel dieses Projekts am Institut fr ange - wandte Informationstechnologie (InIT) ist, eine Smartphone-App zu entwickeln, welche die Rede- anteile zweier Gesprchspartner in Echtzeit visualisieren kann. Im Rahmen dieses Projekts haben die IT-Absolventen Lukas Kndig und Jan Stampfli ihre Bachelorarbeiten eingereicht und damit massgeblich zur Entwicklung des Talkalyzers beigetragen.

    Von den Anforderungen zum Algorithmus Lukas Kndig beschftigte sich in seiner Arbeit mit der Programmierung der Talkalyzer-App, welche in einem Gesprch mit mehreren Teilnehmern die jeweiligen Sprechanteile erkennen knnen soll. Erst galt es die Anforderungen an die App zu definieren, ihre Architektur zu bestimmen

    und einen guten Algorithmus hierfr zu finden, erklrt Lukas Kndig. Und weil eine App ein breites Publikum anspricht, durfte auch die Benutzer- freundlichkeit nicht vernachlssigt werden: Ein teil- nehmender Sprecher wird erst gebeten, ein Bild zu beschreiben. Die App nimmt diese Beschreibung auf, generiert daraus ein Sprecherprofil und sollte danach in der Lage sein, den Sprecher zu erkennen, seinen Anteil am Gesprch zu berechnen und die Verteilung der Redebeitrge grafisch darzustellen.

    Akustische Daten, bildlich dargestelltWhrend der Testphase ist es der App nicht ge- lungen, die an sie gestellten Anforderungen zu erfllen. Laut Lukas Kndig, der bei der Pro- grammierung auf beste hende Komponenten zurckgriff, knnte ein optimierter Algorithmus die App massgeblich verbessern. Hier kommt sein Kommilitone Jan Stampfli ins Spiel. In seiner Bache- lorarbeit ging es darum, genau einen solchen Algorithmus zu programmieren. Dabei hat sich Jan

    Informatik Studierende: Lukas Kndig Jan StampfliDozierende: Mark Cieliebak Thilo Stadelmann

    Institut fr angewandte Informations- technologie (InIT)Talkalyzer: Mobile App zur automatischen Sprechererkennung bzw. Neue Algorithmen fr automatische Sprechererkennung

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    Stampfli aus dem Feld der Bildverarbeitung be- dient. In einem ersten Schritt hat er die Audiosignale visualisiert und als Bilder abgespeichert. Danach setzte er ein Set von visuellen Filtern ein, welche die Merkmale einzelner Sprecher aus dem abge - bildeten Audiosignal extrahieren knnen.

    Der zeitliche Verlauf ist entscheidendEntscheidend ist, dass Jan Stampfli auch den zeit- lichen Verlauf der Audiosignale bercksichtigte. Fr die Visualisierung und sptere Analyse verwen- dete der Absolvent Sprechproben, die jeweils zwei bis drei Phoneme umfassten. Denn die Artiku - lation eines bestimmten Phonems ist nicht nur vom Sprecher allein abhngig, sondern auch davon, welche Phonemreihenfolge er spricht. Die voran- gehenden und nachfolgenden Laute bestimmen den Klang des mittleren also mit. Unter Bercksich- tigung dieser Gegebenheiten erzielte der Algo- rithmus bereits gute Resultate in der Sprecher- erkennung, blieb jedoch hinter denjenigen etablierter Verfahren zurck.

    Know-how unter Beweis stellenDass App und Algorithmus noch nicht reif sind, um in der Praxis angewandt zu werden, ist laut Mark Cieliebak, einem der beiden betreuenden Dozenten, nicht weiter schlimm und angesichts der be- grenzen zeitlichen Ressourcen auch nicht erstaun- lich. Ihr Ziel haben die beiden Bachelor arbeiten dennoch erreicht. Er erklrt: Uns ging es vor allem darum, den Talkalyzer als Anschauungsprojekt zu betreiben und uns in die entsprechenden Techno- logien einzuarbeiten. Mit den Bachelorar beiten haben wir unser Know-how unter Beweis gestellt und im Bereich der Soundanalyse bereits erste Projektanfragen aus der Privatwirtschaft erhalten. So interessiert sich unter anderem ein Medien- monitoring-Unternehmen fr eine Software, die in Radio- und Fernsehbeitrgen gesprochene In- halte von Musik unterscheiden und die respektiven Anteile quantifizieren kann.

    Grafische Darstellung von sechs visuellen Filtern, die zur Extraktion der Sprechermerkmale eingesetzt wurden.

    Lukas Kndig (links) hat die Talkalyzer-App entwickelt. Jan Stampfli (rechts) forschte nach neuen Sprechererkennungsalgorithmen.

    Mit den Bachelorarbeiten haben wir unser Know-how unter Beweis gestellt und im Bereich der Sprechererken-nung bereits erste Projektanfragen aus der Privatwirtschaft erhalten. Mark Cieliebak

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    Die Informatik-Absolventen Andreas Hberlin und Kevin Schell inger haben an einer neuen Google Glass App fr Gleitschirmpiloten gearbeitet. Ein Head-up-Display blendet diverse flugrelevante Informationen ins Blickfeld des Piloten ein. So kann er sie einsehen und gleichzeitig die Umgebung beobachten. Das macht Spass und erhht zustzlich die Sicherheit.

    Fr den Durchblick beim Gleitschirmfliegen

    Beim Gleitschirmfliegen gibt es weit mehr zu beach-ten, als nur die schne Aussicht. Um den Gleit-schirm in luftiger Hhe sicher zu navigieren, setzen die Piloten heute oft elektronische Hilfsmittel ein. So auch Professor Karl Rege, selbst ein begeisterter Gleitschirmpilot: Sptestens beim Streckenflug braucht es elektronische Hilfsmittel, weil es unmglich ist, sich all die Luftrume, Beschrnkungen, Ge- fahrenzonen und Luftfahrthindernisse zu merken. Nur wenige teure Fluginstrumente bieten eine solche Funktionsflle bisher an. Dazu kommen Schwierigkeiten der Darstellung und Ablesbar- keit bei Sonnenlicht. Ziel dieser Bachelorarbeit war deshalb die Weiterentwicklung des Prototyps einer auf Google Glass basierenden Softwareappli-kation, die dem Gleitschirmpiloten eine Vielzahl flugrelevanter Informationen im Head-up-Display bereitstellt.

    Technik von Google GlassBei Google Glass wird ber ein Prisma ein kleiner Bildschirm direkt ins Blickfeld des Benutzers projiziert. Das Prisma wird oberhalb des rechten Auges platziert und beschrnkt die normale Sicht nur marginal. Optisch erscheint der extrem scharfe Bildschirm zwei Meter entfernt, was ein relativ ermdungsfreies Betrachten bei kleinem Blickrichtungswechsel erlaubt. Durch eine kleine zustzliche Abdeckung ist er auch bei grellem Sonnenlicht problemlos ablesbar, so Kevin Schnellinger. Die Steuerung erfolgt intuitiv durch Spracheingabe beginnend mit den Worten OK Glass und Fingergesten am Brillengestell.

    Einbindung der Sensoren und DatenDie neu entwickelte App vereint diverse Informations- quellen fr den Piloten. ber Bluetooth-Low-Energy wird auf die Sensordaten der SensBox von Flytec zugegriffen. Die Flytec SensBox ist ein Flugdatener-fassungsgert, das speziell als Datenquelle fr

    Informatik Studierende: Andreas Hberlin Kevin SchellingerDozent: Karl Rege

    Institut fr angewandte Informations- technologie (InIT)Head-up-Display basierend auf Google Glass

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    aviatische Applikationen auf mobilen Gerten konzipiert wurde. Zustzlich greift die App auf das Offline-Kartenmaterial von Google Maps, die Hindernisdatenbank des Bundesamts fr Zivilluft-fahrt (BAZL) und die Luftrauminformationen der Flugsicherung Skyguide zu.

    Darstellung auf Google GlassDie Darstellung ist bewusst einfach gehalten. Nur die fr den Piloten relevanten Informationen werden dargestellt. Angezeigt werden die Steig- und Sinkrate in digitaler und analoger Form, deren Verlauf, die Hhe ber Meer, die Geschwindigkeit ber Grund sowie die Uhrzeit, erklrt Andreas Hberlin. Als Hintergrund wird eine einfache 2D-Gelndekarte eingeblendet, die zur Orientierung dient. Darin sind auch Start- und Landepltze sowie die Luftrume und Luftfahrt- hindernisse dargestellt. Nhert man sich einem solchen, wird je nach Abstand eine Information, Warning oder Dangerous Meldung optisch und akustisch als Sprachausgabe generiert.

    Erste Erfahrungen und weitere SchritteDie ersten Testflge konnten bereits erfolgreich durchgefhrt werden. Neben der grundstzlichen Tragfhigkeit des Konzepts sind dabei auch ein paar Verbesserungspotenziale aufgedeckt worden, an denen im Rahmen des ZHAW-Projekts noch gearbeitet wird. Die App wird nun zusammen mit Flytec zu einem konkreten Produkt fr Gleit- schirmpiloten verfeinert. Vielleicht hrt man also in naher Zukunft fters am Startplatz: OK Glass.

    So werden die Informationen im Head-up-Display fr den Piloten aufbereitet.

    Die Infos erscheinen direkt im Blickfeld des Piloten.

    Andreas Hberlin (links) und Kevin Schellinger machen das Gleitschirmfliegen sicherer.

    Die Steuerung erfolgt intuitiv durch Spracheingabe beginnend mit den Worten OK Glass und Fingergesten am Brillengestell. Kevin Schellinger

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    Datenbanken beziehungsweise Data Warehouses sind aus dem Umfeld grosser Unternehmungen kaum mehr wegzudenken und zu einem fast al ltgl ichen Arbeitswerkzeug geworden. Damit die Suchabfrage auch fr Personen ohne technisches Know-how mglich ist, hat Informatik-Absolvent Michael Wyss fr eine bestehende Datenbank-Suchmaschine eine neue Benutzeroberflche entwickelt.

    Je grsser und komplexer die Datenbank, desto schwieriger die Suche

    Wer sucht, der findet. Doch wie findet man heraus, wie man suchen muss? Vor diesem Problem stehen Personen ohne vertieftes technisches Know-how, wenn sie in Datenbanken grosser Unternehmen nach Informationen suchen. Zwar ermglichen Werk- zeuge wie Search Over Data Warehouse (SODA) das Auffinden relevanter Informationen mittels Schlag-wortsuche auch in grossen, integrierten Data Ware- houses, doch die Schwierigkeit besteht fr den Nutzer darin, berhaupt die relevanten Schlagwrter zu finden, aus denen sich seine Suchabfrage zu- sammenstellt und die ihn schliesslich an sein Ziel sprich: zur gesuchten Information fhren. In seiner Bachelorarbeit im Studiengang Informatik hat sich Absolvent Michael Wyss dieses Problems angenommen.

    Neue, verstndliche BenutzeroberflcheGrosse Datenbanken finden in vielen Unterneh-mungen Anwendung, zum Beispiel im Umfeld grosser Finanzinstitute, erklrt Michael Wyss. Je grsser und komplexer die Datenbank, desto schwieriger ist die zielgerichtete Suche. In meiner Bachelorarbeit habe ich darum eine neue Benutz er-oberflche erstellt, die auch fr technisch weniger versierte User verstndlich ist, sagt der Absolvent. Bisher war die zeitintensive Durchsicht langer Listen von Schlagwrtern ntig, oder die Verwendung eines statischen Graphen, dessen Bedienung man- gels geeigneter Visualisierungen wenig intuitiv war. Michael Wyss hat diese Suche dynamisiert und damit auch die Auffindbarkeit der relevanten Schlagwrter markant vereinfacht.

    Navigation durchs NetzwerkZwar bedient sich auch Michael Wyss eines Graphen, der die Schlagwrter optisch miteinander ver- bindet. Neu an seiner Benutzeroberflche ist nun

    Informatik Student: Michael WyssDozent: Kurt Stockinger

    Institut fr angewandte Informations- technologie (InIT)Google-hnliche Suche fr Datenbanken

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    aber, dass sich der Nutzer individuell durch das Netzwerk der Schlagwrter navigieren kann. Vom Schlagwort Person gelangt der Nutzer zum Beispiel zum Schlagwort Name, von dort zu Vorname und so weiter. Die Schlagwrter werden immer spezifischer, der Benutzer kann sich von einem zum nchsten hangeln, bis er schliesslich das findet, was ihn in seiner Suche weiterbringt, erklrt Michael Wyss. Damit kann der Datenbank-nutzer die Suche selber steuern, sie wird zu einem positiven, spielerischen Erlebnis. Wie wichtig das ist, betont Kurt Stockinger, Betreuer der Arbeit und Dozent am Institut fr angewandte Infor- mationstechnologie (InIT): Das Ziel ist nicht nur das Auffinden der Informationen; auch das Explorieren der Daten muss dem User Freude bereiten und ihn dazu anregen, noch weitere Suchabfragen aus- zufhren, um unternehmensrelevante Entschei - dungen besser zu treffen. Diesbezglich hat Absolvent Michael Wyss einen sehr guten Beitrag geleistet, sagt er.

    Lsungen fr ein relevantes ProblemDie Bachelorarbeit von Michael Wyss ist in ein gemeinsames Forschungsprojekt der ZHAW School of Engineering und der ETH Zrich eingebettet, das 2009 in Zusammenarbeit mit der Bank Credit Suisse begann. Die Suche nach benutzerfreund-lichen Werkzeugen fr die Datenbankabfrage wird aber nicht nur hierzulande betrieben: Auch grosse Softwareunternehmen wie IBM, Microsoft oder SAP seien gemss Kurt Stockinger daran, nach ent- sprechenden Lsungen zu suchen. Das zeigt, wie relevant dieses Problem ist, so der Dozent.

    Millionen von StichwrternMichael Wyss hat die Funktionstchtigkeit seiner Benutzeroberflche in einem Testumfeld bereits berprft. Sein Fazit: Das Prinzip funktioniert. Aller- dings waren bei meinen Tests nur wenige hundert Stichwrter beteiligt. In einer realen Umgebung kn- nen es Millionen von Stichwrtern sein. Um die neue Benutzeroberflche also auch im Unternehmens- alltag einsetzen zu knnen, wren weitere Filter und Werkzeuge ntig. Die Werkzeuge mssen an die Menge von Schlagwrtern angepasst werden. Das ist wichtig, um die bersichtlichkeit der Stich- wortsuche zu gewhrleisten. Ansonsten verliert sich der User in der Informationsflle, erklrt der Absolvent.

    Farbiger, spielerischer und benutzerfreundlicher ist die Neuentwicklung von Michael Wyss.

    Die bisherige Suchmaske war mangels geeigneter Visualisierungen wenig intuitiv.

    Michael Wyss hat Datenbankabfragen benutzerfreundlicher gestaltet.

    Grosse Datenbanken finden in vielen Unternehmungen Anwendung, zum Beispiel im Umfeld grosser Finanzinstitute. Michael Wyss

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    An den meisten Hochschulen herrscht Platzmangel in den Unterrichtsrumen und die Schar der Studierenden wchst weiter an. Die Informatik-Absolventen Kevin Brandes und Fabian Introvigne haben in ihrer Bachelorarbeit eine neue Lsung zur Videobertragung entwickelt. Mit ihr lassen sich Vorlesungen einfach und kostengnstig per Live-Videostream direkt auf die mobilen Gerte der Studierenden bertragen.

    Vorlesungen live auf dem Smartphone

    Die bertragung von Videoinhalten ber IP-Netz-werke ist heute weit verbreitet. Speziell an Hochschulen mchte man vermehrt Vorlesungen aufzeichnen oder diese direkt auf die PCs, TabletComputer oder Smartphones von Studierenden verteilen. Allerdings sind dafr auf dem Markt bislang nur wenige Produkte vertreten. Diese sind meist teuer oder entsprechen nicht vollumfnglich den Anforderungen. Studierende sollen mit der Vorlesung per Videostream genau so gut informiert sein, wie wenn sie direkt vor Ort sind, so Hans-Joachim Gelke, Dozent am Institute of Embedded Systems (InES). Wichtig ist, dass die Bild- und Tonqualitt stimmt und sowohl die Prsentationsfo-lien als auch der Auftritt des Dozenten selbst bertragen wird. Um diesem Anspruch nher zu kommen, hat Hans-Joachim Gelke die Bachelor-arbeit fr Informatik-Absolventen ausgeschrieben. Konkretes Ziel war es, einen Mini-Computer zur Live-bertragung von Videos zu entwickeln.

    Erst Hardware, dann SoftwareDie Informatik-Absolventen Kevin Brandes und Fabian Introvigne haben sich in ihrer Bachelorarbeit mit der Entwicklung eines solchen Gerts in Form eines ersten Prototyps befasst. Im Studium hatten wir uns bisher weniger mit Videobertragung befasst, deshalb war diese Arbeit eine besondere Herausforderung fr uns, so Fabian Introvigne. Wir haben uns im Laufe der diversen Entwick-lungsschritte intensiv mit den Bereichen Videokom-pression, Verarbeitung und Verteilung beschftigt. Zunchst haben die beiden Studenten Versuche mit einer neuartigen Peripheriekarte durchgefhrt mit dem Ziel, dass diese die Videoinhalte mglichst effizient erfasst und anschliessend komprimiert. Speziell im Umgang mit der Hardware mussten wir Erfahrungen sammeln, so Kevin Brandes. Erst als die Erfassung der Videos ordnungsgemss funktionierte, konnten wir die dazugehrige Soft- ware entwickeln.

    Informatik Studierende: Fabian Introvigne Kevin BrandesDozent: Hans-Joachim Gelke

    Institute of Embedded Systems (InES)Live Videostreamer fr Tablet und Smartphone

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    Zwei Aufnahmen gleichzeitig bertragenDas besondere an dem neu konzipierten Mini- Computer ist, dass er ber zwei Videoeingnge verfgt. Dadurch knnen zwei Aufnahmen kombiniert werden. Diese Aufnahmen knnen wahlweise einzeln oder als Picture in Picture verteilt werden. Picture in Picture bedeutet konkret, dass beispielsweise die Prsentationsfolien aus der Vorlesung bertragen werden und gleichzeitig der Dozent daneben in einem kleineren Fenster zu sehen ist, so Fabian Introvigne. Diese ber- tragung ist mit Hilfe von handelsblichen Gerten wie Tablets, Smartphones und PCs abrufbar. Dazu muss der User nicht einmal eine Software installieren, denn ein Klick auf einen Weblink ge- ngt und die Live-bertragung erscheint im Browser. Die Bedienung ber ein einfaches, benutzerfreund-liches Webinterface ermglicht es ausserdem, In- halte nicht nur live zu sehen, sondern auch aufzuzeichnen. Unser Gert bietet damit eine komplette Lsung, die dennoch einfach und kostengnstig ist, so Kevin Brandes. Mit etwas mehr Zeit knnte aus unserem funktionstchtigen Prototyp durchaus ein Produkt entstehen.

    Serienprodukt mglichMit ihrer Bachelorarbeit haben die beiden Informatik-Absolventen die gestellten Anforderungen mehr als erfllt. Bei der Umsetzung hatten die beiden Absolventen immer wieder mit unerwarteten Prob- lemen im Bereich der Hard sowie der Software zu kmpfen, verloren aber ihr Ziel nie aus den Augen, lobt Hans-Joachim Gelke. Das Ergebnis dieser Bachelorarbeit ist ein sehr weit entwickeltes Produkt, das in der IT-Branche bereits jetzt auf reges Inter- esse stsst. Gut mglich also, dass bald viele Studierende dank dieser innovativen Lsung den Vorlesungen aus der Ferne bewohnen knnen.

    Der entwickelte Mini-Computer mit den zwei Quelleingngen als Prototyp eines Gerts.

    Die Illustration zeigt die Grundidee der Arbeit.

    Kevin Brandes (links) und Fabian Introvigne ermglichen mit ihrer Lsung einfach und kostengnstige Videobertragungen.

    Diese bertragung ist mit Hilfe von handelsblichen Gerten wie Tablets, Smartphones und PCs abrufbar. Fabian Introvigne

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    Beim ZHAW-Forschungsprojekt BiCar geht es um die urbane Mobilitt der Zukunft, die auf einem Netz von Elektrofahrzeugen beruhen soll. Maschinen- technik-Absolvent Michael Lmmli hat in seiner Bachelorarbeit ein inno- vatives Radkonzept fr das geplante Elektromobil entwickelt. Es kommt dabei ohne Luft und Wartung aus.

    Das Rad neu erfinden

    Heute rollen die meisten Rder mit luftgefllten Reifen. Eine effiziente Methode, die aber auch ein gewisses Mass an Wartung voraussetzt. Ich habe mich gefragt, ob ein luftloser Reifen mit den hervorragenden Eigenschaften eines Luft - reifens mithalten kann, so Michael Lmmli ber die Herausforderung seiner Maschinentechnik- Bachelorarbeit. Seine Arbeit hat er im Rahmen des ZHAW-Forschungsprojekts BiCar verfasst. Unter der Leitung des Zentrums fr Produkt- und Prozess- entwicklung (ZPP) entsteht in Zusammenarbeit mit diversen Instituten ein neues Mobilittskonzept fr Stdte samt dazugehrigem Fahrzeug -konzept. Das ZPP leitet die Entwicklung des neuen Elektrofahrzeugs, das die Lcke zwischen Auto und Fahrrad schliessen soll, erklrt Adrian Burri, Leiter des ZPP. Derzeit arbeitet sein Projektteam an einem Konzept, wie das Fahrzeug die hohen An- forderungen erfllen soll: Im Fokus stehen dabei minimaler Platzbedarf und hchste Benutzerfreund-lichkeit.

    Rder ohne Luft wenig erfolgreichIn seiner Bachelorarbeit hat Michael Lmmli ein inno- vatives Radkonzept entwickelt, das mit den Plnen des BiCar harmonieren knnte. Die Grundidee seines neuen Radkonzeptes war es, die Federung und Dmpfung nicht durch Luftreifen und ein zustzliches Feder-/Dmpfersystem, sondern nur durch das gewhlte Material und dessen Struktur im Rad zu gewhrleisten. Das Konzipieren setzte viel Recherchearbeit voraus, denn luftlose Rder gibt es bereits. Es gibt zwar einige Patente, in grsserem Stil durchgesetzt haben sich solche Rder aber bislang kaum, weil sie nicht mit den Eigen- schaften eines Luftreifens mithalten konnten, erklrt Michael Lmmli. Derzeit werden Rder ohne Luft praktisch nur bei langsamen Fahrzeugen angewendet, zum Beispiel bei Baufahrzeugen. An genau diesen Schwchen hat der Absolvent mit seiner Arbeit angesetzt.

    Maschinentechnik Student: Michael LmmliDozent: Adrian Burri

    Zentrum fr Produkt- und Prozessentwicklung (ZPP)BiCar Elektrofahrzeug

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    Richtige Balance analysierenWelche Eigenschaften muss das Rad haben, dass es einerseits gengend Steifigkeit besitzt, um mit wenig Widerstand zu rollen, aber andererseits weich genug ist, um eine angenehme Federung zu garantieren? Dieser zentralen Frage ist Michael Lmmli mit Schwingungs- und Festigkeitsanalysen nachgegangen. Drei konkrete Konzepte mit unter- schiedlichen Innengeometrien von flexiblen Kunststoff-Felgen habe ich auf ihre Steifigkeit und auftretende Spannungen analysiert, erklrt Michael Lmmli. Neben neusten Materialien suchte ich auch nach unterschiedlichen Herstellungs-verfahren, welche fr ein solches Rad in Frage kommen knnten. Den eigens angefertigten Rad-Prototyp hat der Absolvent schliesslich mit einem selbstgebauten Testfahrzeug geprft.

    Mgliche Option fr BiCarDas luftlose Rad beweist, dass man mit der Wahl der passenden Materialien und einer optimalen Innenstruktur die Feder-Dmpfungs-Eigenschaften anpassen und optimieren kann. Die grsste Herausforderung ist es, die Balance zwischen an- genehmer Dmpfung und dabei nicht zu hohem Rollwiderstand zu finden, so Michael Lmmli. Fr das Optimum sei aber noch viel Forschung ntig und man msse am Ende immer einen Kompromiss eingehen. Dozent Adrian Burri ist dennoch zu- frieden mit dem Radkonzept: Das Rad ist kompakt, spart Gewicht und bentigt keinerlei Wartung. Und einen Platten hat man garantiert nie. Das sind Vorzge, die den knftigen BiCar-Nutzern ver- mutlich entgegenkmen.

    Michael Lmmli hat ein Rad entwickelt, das ohne Luft und Wartung auskommt.

    Testfahrt: Mit dem Rad-Prototyp auf Achse.

    Im Vergleich: Die drei analysierten Radkonzepte mit unterschiedlicher Innenstruktur.

    Die grsste Herausforderung ist es, die Balance zwischen angenehmer Dmpfung und dabei nicht zu hohem Rollwiderstand zu finden. Michael Lmmli

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    Nachwachsende Rohstoffe als Energiequelle sind gefragter denn je. Das hat die beiden Maschinentechnik-Absolventen Tobias Ott und Claude Ritschard dazu inspiriert, eine althergebrachte Technologie einem modernen Facelifting zu unterziehen. Sie haben im Rahmen ihrer Bachelorarbeit einen Holzvergasungs-reaktor gebaut, der Aufschluss ber die darin ablaufenden Prozesse geben soll und deren Optimierungspotenzial.

    Von der Konservendose zum effizienten Holzvergaser

    Flexen, bohren, drehen, schweissen: Die erste Woche ihrer Bachelorarbeit verbrachten Tobias Ott und Claude Ritschard in der Werkstatt. In Eigen regie fertigten die beiden Maschinen - technik-Absolventen einen Holzvergaser zu Versuchszwecken an; ihr Industriepartner, die Firma Berchtold Apparatebau AG, hat die beiden dabei untersttzt. Knapp 2,1 Meter hoch und rund 270 Kilogramm schwer ist das Resultat ihrer praxisnahen Arbeit. Wenn Tobias Ott sein Projekt erlutert, tnt die Sache ziemlich simpel: Einen Holzvergaser zu bauen ist denkbar einfach selbst eine Konserven - dose knnte man dazu umfunktionieren. Die eigentliche Herausforderung liegt darin, einen thermodynamisch sinnvollen Holzvergaser zu Versuchszwecken zu bauen. Ziel ihrer Bachelorarbeit war es denn auch, mittels Ver- suchen am selbstgebauten Reaktor heraus-

    zufinden, was einen Holzvergaser zu einem sinn- vollen, sprich effizienten und zweckmssigen, System macht.

    Ein modulares, dynamisches ArbeitsgertBereits whrend des Studiums machten sich Ott und Ritschard daran, im Rahmen einer Projekt- arbeit einen Holzvergaser zu konzipieren. Dabei liessen sie sich nicht nur von Erkenntnissen aus der Fachliteratur, sondern auch von eigenen Vor- stellungen leiten: Uns war ein modularer Auf- bau der Anlage besonders wichtig. Denn nur so knnen wir die Komponenten der Holzvergasung variiieren und damit Erkenntnisse ber die Prozesse und die Optimierungsmglichkeiten des Systems gewinnen, erklrt Tobias Ott. Whrend des Ferti- gungsprozesses kamen weitere Ergnzungen hinzu: erst ein selbstentworfenes, motorisiertes System fr die Zufuhr der Holzpellets, dann eine Steuerungs- anlage und schliesslich ein Excel-Makro fr die un- komplizierte Aufbereitung der Messdaten.

    Maschinentechnik Studierende: Tobias Ott Claude RitschardDozierende: Gernot Kurt Boigner Adrian Fassbind

    Institute of Computational Physics (ICP)Bau und Inbetriebnahme eines Experimental-Holzvergasers

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    Ziel: ein aussagekrftiges SimulationsmodellErste Erkenntnisse haben die beiden Absolventen bereits gewonnen. Die Messungen whrend der Vergasung zeigten Temperatursprnge von 680 auf 900 C. Ott und Ritschard vermuten, dass es sich dabei um zwei voneinander getrennte Phasen des Vergasungsprozesses handelt: erst die Verga- sung von Holz zu Kohle, dann die Umsetzung von Kohle zu Asche. Um diese Hypothese zu verifi- zieren und neue Erkenntnisse zu sammeln, sind allerdings zustzliche Experimente ntig. Unser Ziel wre es, mit einer Reihe von weiteren Versuchen am Holzvergasungsreaktor gen - gend Daten zu sammeln, um ein aussagekrftiges Simulationsmodell zu erarbeiten, erklrt Claude Ritschard. Weiterfhrende Untersuchungen der thermodynamischen und chemischen Ablufe im Innern des Reaktors knnten dann vergleichs-weise kostengnstig am Simulator durchgefhrt werden.

    Der alltagstaugliche HolzvergaserDie jungen Ingenieure erhoffen sich, dass die Er- forschung und Optimierung der althergebrachten, nachhaltigen Technologie weitergeht. Wir wollen das Feld der Holzvergasung in einem wissenschaft- lichen Rahmen experimentell bearbeiten, sagt Tobias Ott. Denn ein effizientes und zweckmssiges Vergasungssystem knne hoffentlich alltagstauglich gebaut werden. Setze man den Holzvergaser in einem Blockheizkraftwerk im Keller eines Wohnhauses ein, liefere Holz nicht nur Wrme, sondern auch Strom. Es wre doch Ressourcenverschwendung, wenn man wie etwa bei einer herkmmlichen lheizung den Zwischenschritt ber die Elektrizitt fr die Verwendung der Exergie einfach auslassen wrde, ergnzt er. Den Fortschritt, den Tobias Ott und Claude Ritschard allein whrend der Versuche fr ihre Bachelorarbeit beobachteten, stimmt sie zuversichtlich fr weitere Entwicklungen.

    Holzvergaser sollen besser und effizienter werden, finden Tobias Ott (links) und Claude Ritschard.

    2,1 Meter hoch und 270 Kilogramm schwer ist der Holzvergaser der Maschinentechnik-Absolventen.

    Einen Holzvergaser zu bauen ist denkbar einfach. Die eigentliche Herausforderung liegt darin, einen thermodynamisch sinnvollen Holzvergaser zu Versuchszwecken zu bauen. Tobias Ott

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    Damit knnten Warteschlangen vorm Gri l lstand bald Geschichte sein: Die Maschinentechnik-Absolventen Pascal Egger und Pascal Stutz haben den Prototyp eines Grills entwickelt, der effizienteres Grillen mit verkrzter Grill- zeit ermglicht. Das Gert soll zur Serienreife gebracht und dann sowohl in der industriellen Lebensmittelproduktion als auch fr das Catering an Gross- veranstaltungen eingesetzt werden.

    Schnell und effizient, wenns um die Wurst geht

    Das neuartige Grillgert nennt sich schlicht Grillbox. Als Teilzeit-Studenten haben Pascal Egger und Pascal Stutz ihre Bachelorarbeit zusammen mit ihrem Arbeitgeber, der Firma Aerne Engineering AG aus Arbon, umgesetzt. Das Unternehmen ist spezialisiert in den Bereichen der Produktent- wicklung, Sondermaschinenbau und Engineering. In der Lebensmittelindustrie sowie im Catering- bereich besteht eine grosse Nachfrage fr ein neu- artiges Grillkonzept mit hoher Prozesssicherheit und einfacher Bedienbarkeit, so Dozent Rudolf Fuchs, der die Bachelorarbeit betreut hat. Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand darin, ein neuartiges Grillkonzept zu entwickeln und die Fertigungsunterlagen fr einen Prototyp zu er- stellen. Dieses Ziel haben Pascal Egger und Pascal Stutz mit ihrer Grillbox erreicht. Als Teilzeit- Studenten haben sie die Konstruktion ihres Prototyps geplant, und als Mitarbeitende der Firma Aerne Engineering AG in Arbon auch selber umgesetzt.

    Testphase mit FunktionsmusterIn einer ersten Phase haben die beiden Absolventen den Austausch mit der Lebensmittelindustrie sowie der Gastronomie gesucht, um deren Bedrfnisse zu sammeln und daraus eine Anforderungsliste zu erstellen. In der anschliessenden Konzeptphase haben wir zwei Grillkonzepte erarbeitet, so Pascal Egger. Der Entscheid fiel dann in enger Absprache mit einem zuknftigen Abnehmer aus der Lebens - mittelindustrie. Bevor die beiden Maschinentechnik- Absolventen den Prototyp entwickeln konnten, mussten sie zunchst einige konstruktive Details und den Grillprozess mit einem Funktionsmuster testen. Anhand des Funktionsmusters haben wir Details wie das Haften des Produkts an der Grill- platte aber auch den Grillprozess insgesamt unter- sucht und die Resultate ausgewertet, erklrt Pascal Stutz. In einer zweitgigen Testphase haben wir unterschiedliche Grillprodukte wie Schweins- steaks, Poulet, Bratwrste sowie Zucchini- und Auber-

    Maschinentechnik Studierende: Pascal Egger Pascal StutzDozent: Rudolf Fuchs

    Zentrum fr Produkt- und Prozessentwicklung (ZPP)Catering-Grill

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    ginenstreifen grilliert. Was nach Grillplausch klingt, diente der Weiterentwicklung des Prototyps. Die gewonnenen Erkenntnisse sind in die Konstruktion eingeflossen.

    Grillen im SchichtbetriebDer Grill besteht aus den Hauptelementen Grund - gestell und Grillkopf. Auf dem Grundgestell befinden sich zwei Grillroste, wobei immer nur einer vom Grillkopf abgedeckt wird. Der Bediener kann das Grillgut auflegen und anschliessend den Grillkopf manuell an die entsprechende Position schieben. Der Grillprozess startet aus Sicherheits- grnden erst nach der Bettigung einer Zwei - handsteuerung. Der Clou: Die Produkte werden von unten und oben gleichzeitig gegrillt, was die Grillzeit erheblich verkrzt. Bei unseren Tests war sogar das Poulet innerhalb von fnf Minuten gar, so Pascal Egger. Die zwei Grillpositionen ermglichen eine Art Schichtgrillen, was enorm effizient ist und so die Bedrfnisse der Lebens- mittelindustrie wie auch der Caterer abdeckt. Denn whrend auf dem einen Rost gegrillt wird, kann auf dem anderen bereits die Grillware fr den nchsten Grilltakt vorbereitet werden. Ausser- dem sind die Roste nicht fest verbaut sondern austauschbar. So knnen also bereits vorab Roste mit Grillgut bestckt werden, um dann nachein- ander auf das Grundgestell gelegt zu werden.

    Raffinierte KonstruktionDie steuerungstechnischen Elemente befinden sich im Grundgestell. Dieses bildet auch die Basis fr die Lagerung und Fhrung des Grillkopfes. Die gesamte Grillmechanik befindet sich im Grillkopf. Das Gehuse schtzt die Umwelt vor der Hitze. Die Grillmechanik besteht aus einer oberen und unteren Grilleinheit, welche separat ber einen Zahnriementrieb vertikal bewegt werden. Als Antrieb dient ein Asynchronmotor mit zugeschaltetem Schneckenradgetriebe. Die obere Grilleinheit unterscheidet sich insofern von der unteren, dass diese zustzlich ber eine Gasdruckfeder schwimmend am Mitnehmer gelagert ist, er- klrt Pascal Stutz die Konstruktion. Dadurch stellt sich der Abstand zwischen der oberen und unteren Grilleinheit je nach Dicke des Grillproduktes automatisch ein. Der Prototyp der Grillbox ermglicht eine Verarbeitung von bis zu 50 mm dicken Grillprodukten.

    Serienreife wird folgenBei aller technischen Raffinesse haben Pascal Egger und Pascal Stutz auch Wert auf eine moderne Optik gelegt. Durch das C-hnliche Grundgestell und die kubische Abdeckung des Grillkopfes mit einem C-frmigen Seitenblech entsteht ein modernes und stimmiges Design. Der Prototyp soll nun in einem Dauerbetrieb ausgiebig getestet werden. Die Firma Aerne Engineering AG will ihn danach zur Serienreife weiterentwickeln. Die Absolventen haben mit ihrem Prototyp die technischen Anforderungen erfllt und auch die Hygienebedingungen weitgehend eingehalten, so Rudolf Fuchs zufrieden. Mit dieser Bachelorarbeit als Grundlage wird es sicher gelingen, das Gert in absehbarer Zeit auf den Markt zu bringen.

    Der Prototyp der Grillbox mit beweglichem Grillkopf ermglicht effizientes Grillen auf zwei Positionen.

    Pascal Egger (links) und Pascal Stutz arbeiteten whrend des Teilzeit-Studiums als Konstrukteure bei Aerne Engineering.

    Bei unseren Tests war sogar das Poulet innerhalb von fnf Minuten gar. Pascal Egger

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    Viele Reparaturen am Kampfjet F/A-18 werden mit Klebstoff durchgefhrt. Damit das Flugzeug dabei nicht zu viel Gewicht aufnimmt, muss der Klebstoff mglichst leicht sein. Im Rahmen ihrer Bachelorarbeit in Material- und Verfahrenstechnik haben die Absolventen Jochen Castel lazzi und Roman Gnther neue Materialmischungen ausgesucht und getestet.

    Einen Kampfjet optimal reparieren

    Weil ein Kampfjet mglichst leicht sein muss, ersetzt Klebstoff an manchen Stellen die Metall-niete. So sind die Hhenleitwerke des Kampf -jets F/A-18 aus einem Aluminium-Wabenkern und zwei Carbon-Deckschichten zusammengeklebt. Diese Leichtbaustrukturen erleiden nach lngerem Flugbetrieb hufig Schden, welche repariert werden mssen. Dabei wird der beschdigte Be - reich herausgetrennt und mit Reparaturwerk - stoffen wieder aufgebaut. Beschdigte Bereiche des Aluminium-Wabenkerns werden partiell auch mit einem Klebstoff aufgefllt, was allerdings zu mehr Gewicht fhrt. Die Betreiber von F/A-18-Kampfjets sind auf der Suche nach einem leichteren Klebstoff, um eine grssere Anzahl an Reparaturen durchfhren zu knnen, so Gregor Peikert, Dozent am Institute of Materials and Process Engineering (IMPE). Die Hhenleitwerke sind sehr gewichtssensitive Baugruppen und die Anzahl mglicher Reparaturen ist durch das Maximalgewicht bestimmt.

    30 bis 50 Prozent weniger GewichtIm Verbund mit RUAG Aviation und anderen Organisationen der F/A-18-Betreiberlnder werden am Labor fr Faserverbundwerkstoffe des IMPE verschiedene Entwicklungen und Untersuchungen fr leichtere Wabenfllmassen durchgefhrt. Die von den Luftwaffen gewnschte Gewichtsein-sparung fr den Klebstoff soll 30 bis 50 Prozent betragen. Um eine solche Gewichtseinsparung zu erreichen, muss ein Klebstoff mit einem sehr leichten Fllstoff angereichert werden. Dies wird erreicht, indem man zum Beispiel hohle Glas-kgelchen, sogenannte Microballoons, verwendet. Eine von der US-Navy vorgeschlagene Waben-fllmasse hat im ersten Anschein alle technischen Anforderungen erfllt, erst die Feuchtlagerung hat gezeigt, dass die Masse extrem viel Wasser aufnimmt und so die Gewichtseinsparung partiell wieder zunichte macht, erklrt Gregor Peikert. Als Ursache hat man vermutet, dass die Microbal-loons bei Feuchteeinwirkung zerstrt werden.

    Material- undVerfahrenstechnik

    Studierende: Jochen Castellazzi Roman GntherDozent: Gregor Peikert

    Institute of Materials and Process Engineering (IMPE)Wabenfllmassen fr F/A-18 Composites-Reparaturen untersuchen und testen

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    Die Mischung machtsAn dieser Stelle hat die Bachelorarbeit von Jochen Castellazzi und Roman Gnther angesetzt. Anhand von Aufnahmen mit dem Rasterelektronen-mikroskop konnten wir nachweisen, dass die Microballoons nicht durch Feuchteeinwirkung zer - strt werden, sondern bereits schon beim Mischen, so Jochen Castellazzi. Daraufhin haben wir andere Microballoons aus Glas und Kunst - stoff ausgesucht und untersucht, welche davon den Mischprozess heil berstehen und welche Dichte bei unterschiedlichen Mischungsverhltnissen er - reicht werden kann. Anschliessend haben die beiden Absolventen konkrete Verarbeitungsversuche durchgefhrt, um nachzuweisen, dass sich die Klebstoff-Fller-Mischung auch in die Aluminium-waben einarbeiten lsst. Aus dieser Versuchs - reihe haben sie schliesslich sieben mgliche Mi- schungen ausgewhlt und mechanisch geprft. Die Mischungen zeigten gute mechanische Eigen- schaften bei Raumtemperatur und 105 C, so Roman Gnther. Die meisten Mischungen verfgten auch nach der Alterung in feuchtheisser Luft ber akzeptable Festigkeitswerte.

    Empfehlungen fr RUAG AviationIm Rahmen ihrer Bachelorarbeit haben Jochen Castellazzi und Roman Gnther eine umfangreiche Materialcharakterisierung durchgefhrt, die es dem Kunden RUAG Aviation und anderen F/A-18- Flottenbetreibern erlaubt, eine leichtere Waben-fllmasse zu evaluieren und zu qualifizieren. Mit ihren Versuchen haben die Absolventen gezeigt, dass die Dichte des Wabenfllklebstoffs durch Einmischen leichter Fllstoffe in Form von Glashohlkgelchen deutlich gesenkt werden kann. Des Weiteren haben die jungen Ingenieure das Einmischen der Kugeln durch den Einsatz eines Speedmixers in Bezug auf die Wasseraufnahme verbessert.

    Glashohlkugeln unter dem Rasterelektronenmikroskop.

    Schubtest: Messung der Schubfestigkeit des Wabenfllstoffs mit einer am Institut entwickelten Schubvorrichtung.

    Jochen Castellazzi (links) und Roman Gnther haben die richtige Mischung aus Klebstoff und Fllmaterial untersucht.

    Die Mischungen zeigten gute mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und 105 C. Roman Gnther

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    Modelle und Prototypen schnell, exakt und per Knopfdruck herstel len: Das ermglichen 3D-Drucker. Herkmmliche Verfahren haben allerdings einen Nachteil. Der dafr verwendete Kunststoff hlt mechanischen Belastungen nur bedingt stand. Darum haben die Systemtechnik-Absolventen Denis Herr-mann, Nicolas Keller und Oliver Tolar erforscht, ob sich auch glasfaser- verstrkte Kunststoffe fr den 3D-Druck eignen.

    Eine neue Generation des 3D-Drucks

    Ein bisschen wie eine hochkomplexe Heissleim-pistole so funktioniert der 3D-Druck mit Thermo-plasten. Ein nur wenige Millimeter dicker Kunst - stoff-Faden wird im 3D-Drucker erhitzt und dann Schicht fr Schicht nach vorgegebenen Massen und Formen aufgetragen. Das Verfahren eignet sich besonders gut, um Modelle, Prototypen oder Bestandteile, die nur in geringer Stckzahl bentigt werden, vergleichsweise schnell und kostengnstig herzustellen. Allerdings haben die ausgedruckten Werkstcke einen Nachteil: Die bislang verwen-deten Kunststoffe weisen nur eine geringe Festigkeit auf. Gedruckte Prototypen sind damit nur bedingt mechanisch belastbar.

    Kunststoff mit GlasfaserverstrkungAbhilfe knnten Thermoplaste mit Glasfaserver-strkung schaffen, die heute bereits im Spritzguss-verfahren eingesetzt werden. In ihrer Bachelor - arbeit setzten sich die Systemtechnik-Absolventen Denis Herrmann, Nicolas Keller und Oliver Tolar mit der Frage auseinander, ob dieses wesentlich festere Material auch fr den 3D-Druck mittels Schmelzschichtung nutzbar gemacht werden knnte. Damit knnten Teile hergestellt werden, die mecha- nischer Belastung zum Beispiel im Rahmen von Tests standhalten wrden. Dies wrde eine neue Generation des 3D-Drucks einluten, sagt Absolvent Denis Herrmann selbstbewusst.

    Systemtechnik Studierende: Denis Herrmann Nicolas Keller Oliver TolarDozierende: Wilfried J. Elspass Tobias Moser

    Institut fr Mechatronische Systeme (IMS)Entwicklung eines 3D-Druckers fr kurzfaserverstrkte Thermoplaste

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    Vom Granulat zum FilamentDen Absolventen stellten sich zwei Herausforderun-gen: In einem ersten Schritt galt es, aus dem glasfaserverstrkten Kunststoffgranulat ein Filament herzustellen einen Faden also, der anschlie s- send vom 3D-Drucker verarbeitet werden kann. Hierzu entwickelten sie einen passenden Extruder, der das erhitzte Granulat durch eine Dse mit dem gewnschten Durchmesser presst und so verformt. Den Absolventen ist es damit tatschlich gelungen, ein Filament aus glasfaserverstrktem Thermoplast herzustellen allerdings schwankt der Durchmesser aufgrund der unregelmssigen Oberflchenbe-schaffenheit des Materials um bis zu 0,3 Millimeter.

    Ein eigener 3D-DruckerDas mussten Denis Herrmann, Nicolas Keller und Oliver Tolar im zweiten Schritt ihrer Arbeit berck-sichtigen. Hierbei nmlich skizzierten, konstruierten und bauten sie gleich selber einen geeigneten 3D-Drucker, der das selber entwickelte Filament verarbeiten kann. Sie griffen zwar wo sinnvoll auf bestehende Komponenten zurck, brachten aber auch Neuerungen an. Denis Herrmann erklrt: Viele 3D-Drucker haben nur geringe Toleranzen, was den Durchmesser des Filaments betrifft. Wird es zu dick oder zu dnn, kann es nicht weiter gefrdert werden. Die Folge davon: Der Druck bricht ab. Mittels einer Federkonstruktion ist es den Absolventen gelungen, Schwankungen auszuglei-chen, so dass das Filament regelmssig gefr - dert wird und der Druck mit glasfaserverstrktem Filament funktioniert.

    Weitere Tests ntigErste glasfaserverstrkte Teile haben sich die Absolventen bereits auf dem 3D-Drucker ausdru-cken lassen, fr umfangreiche Tests hat ihnen im Rahmen der Bachelorarbeit aber die Zeit gefehlt. Denis Herrmann rumt ein: Wir wissen zum Beispiel nicht, wie die Glasfasern im Filament verteilt und ausgerichtet sind. Wrde es uns gelingen, das zu analysieren, knnten wir dieses Wissen fr die Produktion einsetzen. Wir wren dann in der Lage, im 3D-Druckverfahren Werkstcke herzustellen, die an ausgewhlten Stellen ver- strkt sind und dort besonderen Belastungen standhalten. Es ist geplant, dass das Institut fr Mechatronische Systeme (IMS) dieses Ziel mit kommenden Arbeiten weiterverfolgt.

    Der Extruder verwandelt Kunststoffgranulat in druckbares Filament.

    Drei Systemtechnik-Absolventen entwickelten und bauten diesen 3D-Drucker.

    3D-Druck mit neuen Materialien: Denis Herrmann, Nicolas Keller und Oliver Tolar (vlnr).

    Wir wren dann in der Lage, im 3D-Druckverfahren Werkstcke herzustellen, die an ausgewhlten Stellen verstrkt sind und dort besonderen Belastungen standhalten. Denis Herrmann

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    Zur Abfert igung am Flughafen gehrt auch das Speisen der Flugzeuge mit elektrischer Energie. Weil auf dem Rollfeld keine Steckdosen vorhanden sind, werden die Flugzeuge von mobilen Ground Power Units mit Strom versorgt. Eine umweltfreundlichere Variante solcher dieselbetriebenen Stromgeneratoren haben die Systemtechnik-Absolventen Andreas Morf und Erich Russenberger im Rahmen ihrer Bachelorarbeit konzipiert.

    Saubere Energie fr wartende Flugzeuge

    Das Flugzeug landet, fhrt ber das Rollfeld und erreicht schliesslich seine endgltige Parkposition. Whrend fr Passagiere und Crew die Reise zu Ende ist, beginnt fr das Bodenpersonal die Arbeit. Innert kurzer Fristen mssen die Maschinen je- weils fr den nchsten Abflug startklar gemacht werden. Whrend dieser Zeit sind die Triebwerke abgestellt, so dass das Flugzeug vom Boden aus mit elektrischer Energie versorgt werden muss. Diese Aufgabe bernehmen Ground Power Units, sogenannte GPUs. Das sind mobile Bodenstrom-versorgungseinheiten. Sie speisen die Flugzeuge whrend der Abfertigung auf dem Rollfeld mit elektrischer Energie, sofern kein Festanschluss vorhanden ist.

    Effizienz optimierbarHerkmmliche GPUs verfgen ber einen Stromge-nerator, der durch einen Dieselmotor angetrieben wird. Nachteil der GPUs ist, dass deren Wirkungs-grad von der bentigten Leistung der Flugzeuge abhngt, schildert Dozent Rino Anniballo das Effi- zienzproblem. An kleineren Flugzeugen arbeiten die GPUs mit geringerem Wirkungsgrad und damit in einem kologisch sowie konomisch ungnstigen Bereich. Das heisst, der Dieselmotor luft ununter- brochen, um den Stromgenerator anzutreiben. Auf diese Weise wird mehr Energie produziert, als situativ notwendig wre. Mit einem Konzept zur Optimierung von GPUs sollten die Systemtechnik-Absolventen Andreas Morf und Erich Russenberger diesem Zustand entgegenwirken.

    Zwei konkrete KonzepteDer Wirtschaftspartner Designwerk liess den Absol- venten bei der Ausarbeitung der Konzepte freie Hand. Die Absolventen klrten die Anforderungen

    Systemtechnik Studierende: Andreas Morf Erich RussenbergerDozierende: Rino Anniballo Hanna Putzi-Plesko

    Zentrum fr Produkt- und Prozess- entwicklung (ZPP)Ground Power Unit (GPU) Konzept zur Reduktion des CO2-Ausstosses

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    und Umweltschutzauflagen mit dem Kunden Swiss- port International AG und den Behrden. Dann analysierten sie den tatschlichen Wirkungsgrad bestehender GPUs und die genauen Leistungs-aufnahmen der Flugzeuge anhand diverser Mes- s ungen am Flughafen. Basierend auf den ge wonnenen Daten und Informationen haben wir eine Anforderungsliste generiert, welche die Grund- lage des Projektes darstellte, so Andreas Morf. Bei der Umsetzung der Optimierung wollten wir mglichst CO2-neutrale Konzepte ausarbeiten. Nach Abwgung diverser Ideen fokussierten sich die Absolventen schliesslich auf zwei konkrete Konzepte, ein hybrides und ein elektrisches System. Das hybride System besteht aus einem leistungsmssig angepassten Dieselmotor mit nachgeschaltetem Generator. Die gewonnene elektrische Energie wird in einer Hochvolt-Batterie zwischengespeichert, bevor sie wieder an das Flugzeug abgegeben wird, erklrt Erich Russen-berger. Dadurch muss der Dieselmotor nur noch zeitweise eingesetzt werden, um die Batterie aufzuladen. Das zweite Konzept, ein elektrisches GPU, kommt sogar ganz ohne Motor aus. Hier soll die Hochvolt-Batterie an einem Netzanschluss aufgeladen werden.

    Weniger CO2-AusstossIn der Folge haben sich Andreas Morf und Erich Russenberger daran gemacht, fr ihre Konzepte geeignete Lsungsvarianten in Form eines realen Produkts zu finden. Die Absolventen haben ihre optimierten GPUs erst auf Papier und danach in einem CAD-Programm umgesetzt. Vertieft aus- gearbeitet haben wir vor allem die Hochvolt-Batterie als wichtigstes Element einer optimierten GPU, so Andreas Morf. Ausgelegt und berechnet wurde diese von der einzelnen Zelle bis zur ganzen Batterieeinheit. Simulationen und Berechnungen der hybriden GPU ergaben ein Einsparpotenzial an Dieselkraftstoff sowie eine Reduktion des CO2- Ausstosses von durchschnittlich 35 Prozent. Hochgerechnet entspricht dies einer Reduktion des CO2 -Ausstosses von 4 Tonnen pro Einheit und Jahr. Ein erster Prototyp der hybriden GPU soll vor- aussichtlich im Herbst 2014 realisiert werden und dann einen Beitrag zur Reduktion der Umwelt- be lastung am Flughafen leisten.

    Batterie, Motor und Elektronik: Herausnehmbare Module erleichtern die Wartung und Reparatur der neuen GPU.

    Alt und neu im Vergleich: Deutlich weniger CO2-Ausstoss bei der hybriden GPU.

    Andreas Morf (links) und Erich Russenberger haben die Konzeptidee einer hybriden GPU ausgearbeitet.

    Die gewonnene elektrische Energie wird in einer Hochvolt- Batterie zwischengespeichert, bevor sie wieder an das Flugzeug abgegeben wird. Erich Russenberger

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    Statt manueller Kontrol le setzen moderne landwirtschaft l iche Gross- betriebe vermehrt auf technische Lsungen. So knnen Sensorik-Systeme beispielsweise gesunde von kranken Pflanzen unterscheiden. System- technik-Absolvent Toby Rotach hat ein ferngesteuertes Fahrzeug entwickelt, das eine solche technische Vorrichtung sicher und ruhig ber die Anbauflchen fhrt.

    Der rollende Pflanzenexperte

    Grosse landwirtschaftliche Betriebe stehen vor der Herausforderung, ihre Pflanzenbestnde stetig zu kontrollieren. Welchen Pflanzen geht es gut? Welche sind vielleicht von einem Schdling be- troffen? Es erfordert in der Regel viel manuelle Arbeit, den Zustand der Pflanzen zu beurteilen. Um diesen Vorgang zu automatisieren, werden in modernen Betrieben vermehrt unbemannte Land - fahrzeuge (UGV) als Trger von Sensorik-Systemen eingesetzt. UGVs fahren ferngesteuert oder autonom eine vorprogrammierte Route und haben gerade fr landwirtschaftliche Anwendungen grosses Potenzial, Prozessablufe effizienter zu gestalten, so Dozent Hanfried Hesselbarth vom Institut fr Mechanische Systeme (IMES). Durch die automatische Lokalisierung von Schadpflanzen knnen gezielte Eingriffe vorge-nommen werden und damit der Einsatz an Herbiziden gesenkt oder durch den Einsatz von mechanischen Schadpflanzenbekmpfu