Studien- und Abschlussarbeiten

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi


Von allen derzeit bekannten Aktor-Materialien haben Formgedächtnis-Legierungen (engl. Shape Memory Alloys, SMA) die höchste Energiedichte. Da diese Legierungen mit der Form­änderung auch ihren elektrischen Widerstand ändern, können Formgedächtnis-Elemente nicht nur als Aktoren, sondern gleichzeitig auch als Sensoren eingesetzt werden. Mit ihrer einfachen Bauform eigenen sich Formgedächtnis-Elemente hervorragend für die Miniatu­risierung.

Die Fa. Actuator Solutions in Gunzenhausen hat sich auf die Entwicklung innovativer Aktoren auf der Basis von Formgedächtnis-Legierungen spezialisiert. Das Unternehmen produziert mehrere Millionen Aktoren pro Jahr, vorwiegend für die Automobilindustrie. Aktuell wird eine Bildstabilisierung für Smartphone-Kameras entwickelt, für die das Unternehmen auch den Innovationspreis 2014 in der Kategorie Mittelstand erhalten hat (siehe http://www.wiwo.de/technologie/forschung/innovationspreis-sieger-kategorie-mittelstand-actuator-solutions-muskeln-aus-drahtseilen-/9716644.html).

Weitere innovative Ideen und Konzepte warten darauf, im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten in die Realität umgesetzt zu werden!

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi


Shape memory alloys (SMA) are metallic Ni-Ti alloys that are easily deformed at low temperatures, but will recover a predetermined shape when heated. The shape memory effect is due to a crystallographic reversible phase transformation between a low-temperature martensitic and a high-temperature austenitic phase of the alloy. SMA wire actuators are attractive for a wide range of mechatronic applications because of their high energy density, light weight, noise-less operation and ease of miniaturization. SMA wires also change their electrical resistance with their shape, so they can act as actuators and sensors at the same time.

Promising new application fields for SMA actuators are underwater robotics and subsea devices. Conventional electromagnetic motors require encapsulation when used under water, which significantly increases both complexity and costs. For SMA actuators, working under water is even beneficial, as cooling rates are increased and the dynamic response is improved. Shape memory alloys from Ni-Ti are also highly corrosion resistant and will not degrade when operating in salt water. One potential drawback, however, is the energy consumption due to the heating power lost to the surrounding water.

The goal of this bachelor thesis is to identify possible trade-offs between the dynamic behavior and the required heating power of SMA actuators working under water. The heat transfer from the SMA wire to the surrounding water shall be tailored by coatings of appropriate material and thickness. The coating, however, needs to be compliant so that the contraction of the SMA is not impaired. The bachelor thesis will comprise the following steps:

  • Literature review of publications dealing with SMA actuators under water
  • Analysis of applicable coating materials and related manufacturing techniques
  • Development of an analytical model predicting the heat transfer of coated SMA wires working under water
  • Realization of an experimental setup for operation of an SMA wire under water.
  • Comparison of experimental results to model prediction

For more information, please contact

Prof. Dr.-Ing. Arif Kazi

Faculty of Optics and Mechatronics

Aalen University of Applied Sciences

Phone: +49-7361-576-3341

Email: Arif.Kazi@hs-aalen.de

Hauptbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Baur, Zweitbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Fabian Holzwarth

Bearbeitungszeit ab 12.03.2018

Schlagworte: Modellierung, Regelungstechnik


Für ein hochdynamisches Hubelement mit einem Lorentzaktuator soll die vorhandene Kaskadenregelung durch eine Zustandsregelung

mit Geschwindigkeitsbeobachter ersetzt werden. Der Grund liegt in der relativ niedrigen Steifigkeit im Antriebsstrang. Dazu muss mittels

Parameteridentifikation mit der Matlab Parameter Estimation Toolbox die elektromechanische Regelstrecke identifiziert werden bzw.

das vorhandene Systemmodell speziell im Bereich der Elastizität optimiert werden. Die Regelgüte soll dann abschliessend im Rapid-

Control-Prototyping Verfahren mit der Kaskadenregelung verglichen werden.

Das Projekt lehnt sich sehr stark an die Lehrinhalte im Master-Studiengang an, sodaß die Methoden aus den Vorlesungen direkt an einer

realen Applikation angewandt werden können.

Das Projekt eignet sich als Teamprojekt für max. 2 Personen. Betreuender Assistent ist Hr. Stefan Bäuerle.

Hauptbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Baur, Zweitbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Fabian Holzwarth

Bearbeitungszeit ab 12.03.2018

Schlagworte: Elektromobilität Digitalisierung Matlab Simulink Arduino Siemens NX11 und MCD


In diesem Projekt soll eine Virtualisierung eines Pedelec-Prüfstandes als digitaler Zwilling (digital twin) umgesetzt werden. Dazu

muss ein 3D-Simulationsmodell des Prüfstandes in Siemens NX11 erweitert werden und mit dem Mechatronics Conzept Designer

für kinematische Bewegungen in Echtzeit abgebildet werden (Funktionsmodell). Die Messdaten vom Prüfstand werden hierbei über

ein Controllino-Steuergerät erfaßt und über eine OPC-Server-Client Kommunikation an das 3D-CAD System übermittelt.

Eine Smart-Phone Anbindung über eine Android APP ergänzt den Prüfstand. Die Bedienung des gesamten Prüfstandes erfolgt über

eine GUI in Matlab-Simulink.

Das Projekt eignet sich als Teamprojekt für max. 4 Personen oder für ein 10CP Projekt. Betreuender Assistent ist Hr. Rainer Abele.

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Studienarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: LiIon Batterie SoC


Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Methodik für die Ermittlung des State of Charge für eine hochzuverlässige LiIon Batterie.

Eine Bestimmung des SoC ist typbedingt nicht über die Zellspannung zuverlässig realisierbar.

Hierfür soll ein neuer Ansatz entwickelt werden. Die Ermittlung soll modelbasiert auf Basis relevanter Parameter erfolgen.

Das Modell soll über Messreihen abgeglichen und verifiziert werden.

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Studienarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: sofware fpga nios toolchain IEC 61508


Für sicherheitsrelevante mechatronische Systeme ist die Software von zentraler Bedeutung. Neben den primären Funktionen werden umfangreiche Diagnosen durch die integrierte Software autonom ausgeführt.

Im Rahmen des Projekts sollen Schlüsselfunktionen eines intelligenten Antriebssystems konzipiert, implementiert und verifiziert werden. Hierzu gehört die Entwicklung einer Toolchain für die Entwicklung und Integration der Module. 

Als Zielplattform kommt ein FPGA mit Softcore (NIOS) zur Anwendung.

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Studienarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: Embedded Programmierung CANopen safety


Modern, state of the art mechatronic systems require multiple Interfaces for good connectivity in the intended environment.


The subject includes the following activities:

- Evaluation of different Modbus TCP/IP communication stacks

- Integration of the selected stack in the system controller

- Setup of the verification, including the test harness


Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser


Konzeptionierung und Durchführung von Zuverlässigkeitsuntersuchungen.

Entwicklung von Testaufbauten.

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Projektarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: Servomotor; Motion Control


Entwurf und Implementierung Feldorientierter Regelung auf einem FPGA mittels Rapid Prototyping.

Ermittlung Frequenzgang.

Entwurf und Implementierung Diagnosefunktionen zur online Parameteridentifikation.

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