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Maschinenbau

Project work and final theses

Bachelor theses, currently advertised bachelor's theses.

Here you will find an overview of all the current offers for Bachelor's theses in the various fields of mechanical engineering. And if there is nothing suitable for you, simply contact the staff of the departments you are interested in directly.

Systematische Erhebung von Expertenwissen im Tampondruck

Fachbereich Maschinenbau, Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD)

Supervisor : Fabian Post, M.Sc.

Announcement as PDF

Erarbeitung und Durchführung der Evaluation eines Fahrdienstleiterarbeitsplatzes im Bahnwesen

Fachbereich Maschinenbau, Institut für Arbeitswissenschaft (IAD)

Supervisor : M.Sc. Felix Friedrich

Entwicklung von 3D gedruckten PCL Spacer Fabrics für die regenerative Medizin

Supervisor : Sebastian Scholpp, M.Sc.

Experimentelle Tropfenmandalas: Fasermorphologie in hängenden Tropfen

Fachbereich Maschinenbau, Nano- und Mikrofluidik (NMF)

Supervisor : Lisa Bauer, M.Sc.

Soft Sensors and Digital Twins: Scientific Machine Learning and Bayesian Inference for Wetting Processes

Supervisor : Dr.-Ing. Henning Bonart

Reduced model representation for implementing machine learning in multiphase computational fluid dynamics

Supervisor : Dr. Pramodt Srinivasula

Data Augmentation mithilfe generativer KI-Methoden zur Abbildung kontinuierlicher Zielgrößen auf Basis diskreter Datensätze in der Umformtechnik

Data augmentation using generative AI methods to map continuous target variables based on discrete data sets in forming technology

Fachbereich Maschinenbau, Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU)

Supervisors : Johannes Hofmann, M. Sc., Ciarán Veitenheimer, M. Sc.

Optimierung der Wärmeleitung in paraffinbasierten Dehnstoffaktoren

Optimization of heat conduction in paraffin-based expansion actuators

Supervisor : Tim Schmitt, M. Sc.

Entwicklung einer Struktur zum Austausch werkstoffwissenschaftlicher Forschungsdaten

Fachbereich Maschinenbau, Werkstoffkunde (MPA-IfW), Institut für Werkstoffkunde (IfW)

Supervisors : Josef Schönherr, M.Sc., Dipl.-Ing. Marius Hofmann

Entwicklung und Evaluation eines multimodalen Human-Machine-Interfaces für die Shared Control in der automatisierten Fahrzeugführung

Development and Evaluation of a multimodal Human-Machine-Interface for Shared Control in Automated Driving

Supervisor : M.Sc. Lisa Zeitler

Experimental investigation of the gasification kinetics of biomass residues by thermogravimetric analysis

Energiesysteme und Energietechnik (EST)

Supervisors : M.Sc. Mohammad Shahrivar, M.Sc. Marc Siodlaczek

Auswertung von Versuchsdaten aus der 1 MWth Versuchsanlage zum Thema Abscheidung von Schadstoffemissionen in Kraftwerken in Matlab mit optionaler Erweiterung im Bereich des maschinellen Lernens

Ausschreibung Bachelorthesis

Supervisor : M.Sc. Alexander Kuhn

Data science and model development for designing future clean energy systems

Motivation & Background

To achieve current climate goals, rapid technological changes are necessary. Data driven model development from large-scale simulations will be a crucial pillar for future engineers, enabling a swift transition of the energy system through innovative technical solutions.

The Institute for Simulation of Reactive Thermo-Fluid Systems (STFS) is at the forefront of pioneering advancements in large-scale simulations and AI-driven model development. Our mission is to lead groundbreaking research and development efforts, leveraging cutting- edge AI and HPC resources to solve complex problems and drive technological innovation. Your contributions to this exciting venture are most welcome!

Are you a visionary engineer with a passion for large-scale data sets and cutting-edge artificial intelligence (AI) technologies? Do you thrive on transforming complex data into

next-generation models that drive innovation? Do you have a strong programming background (preferably in python/C++), and proficiency in Unix-based systems? If so, we encourage you to contact us for more information!

Fachbereich Maschinenbau, Simulation reaktiver Thermo-Fluid Systeme

Supervisors : Vinzenz Schuh, M.Sc., Dr.-Ing. Hendrik Nicolai

Optimization-Driven Design – Environment Model Based Engineering

Develop new design methods!

Product Life Cycle Management

Supervisor : Dipl.-Ing. Alexander Schlicher

Development of a Distributed test platform for automotive systems: launch process study

am Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau

Shared test platforms can realize multi-functionality investigations at the early stage of the vehicle powertrain development.

At IMS, the CONNECT (powertrain test bench) and Driveception (driving simulator) are integrated for a distributed measurement of powertrain dynamics and their impact on subjective perception during the launch process. The student work will be focused on the realization of the test bench networking and its real-time performance for the launch process study.

Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau (IMS), Fachbereich Maschinenbau

Supervisor : Dr.-Ing. Zhihong Liu

Untersuchung der Eignung formschlüssiger Verbindungen für additiv gefertigte Bauteile

Fachbereich Maschinenbau, Produktentwicklung und Maschinenelemente (pmd)

Supervisor : Christian Gutzler, M.Sc.

Entwicklung eines integrativen Ansatzes zur Auswahl von Fügetechnologien für additiv gefertigte Bauteile

Anforderungen und restriktionen von fügetechnologien für additiv geteilt gefertigte bauteile, bauteiltrennung additiv gefertigter bauteile durch kraftflussanalyse, sensorintegration und ki-basierte datenanalyse zur überwachung von umformprozessen.

Sensor integration and AI-driven data analysis for production process monitoring

Supervisor : Johannes Hofmann, M. Sc.

Image Analysis of Corrugated Boards

Ongoing research at the Institute for Paper Technology of the Technische Universität Darmstadt is focused on the application of image analysis for the quantification of buckling patterns. The value of precise image analysis is recognized and expected to lead to a significant enhancement in predictive assessment. However, innovative approaches and fresh perspectives are still important in this evolving field.

Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik (PMV)

Supervisor : M.Sc. Ricardo Fitas

Entwicklung eines Prozessmodels für Wirbelschichtvergasung von Biomasse in Aspen Plus

Ausschreibung Bachelor/ Masterthesis

Supervisors : M.Sc. Marc Siodlaczek, M.Sc. Jens Kaltenmorgen

Qualifizierung des Pbf-Lb für die Erzeugung komplexer Geometrien aus einer seltenen Erde

Fachbereich Maschinenbau, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), TEC | Fertigungstechnologie

Supervisor : David Köcher, M.Sc.

Untersuchung der Abgaszusammensetzung eines Chemical Looping Prozesses mittels FTIR-Analysator

Supervisors : Fabiola Panitz , M.Sc., M.Sc. Philipp Mohn

Erweiterung und Inbetriebnahme einer verteilten Regelung für Fluidsysteme

Extension and commissioning of a distributed control system for fluid systems

Fachbereich Maschinenbau, Institut für Fluidsystemtechnik (FST)

Supervisors : Tobias Meck, M.Sc., Oscar Lefemmine, M.Sc.

Erweiterung eines Emissionsmodelles zur systemischen Analyse und Bewertung der Well-to-Wheel CO2-Bilanz

Extension of an emissions model for systemic analysis and evaluation of the well-to-wheel CO2 balance

Fachbereich Maschinenbau, Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe (VKM)

Supervisors : Philipp Lavall, M.Sc., Luis Vincent Fiore, M. Sc.

Experimentelle Untersuchung der Verbindungsqualität von oberflächenstrukturierten Fügepartnern beim Kollisionsschweißen

Experimental investigation of the joint quality of mechanically pre-treated joining partners during collision welding

Supervisors : Stefan Kraus, M. Sc., Johannes Bruder, M. Sc.

Thesis mit Industriekooperation: Quantifikation des Einflusses der Simulationsumgebung auf die Ergebnisqualität von Finite Elemente Simulationen des Rollformprozesses

Thesis with industry cooperation: Quantification of the influence of the simulation environment on the result quality of finite element simulations of the roll forming process

Supervisors : Johannes Kilz, M. Sc., Johannes Hofmann, M. Sc.

Analytische Modellierung der internen Strömung bei der Verdampfung nanopartikelbeladener Tropfen

Analytical modeling of internal flow during nanoparticle-laden drop evaporation

The evaporation of droplets laden with nonvolatile solutes results in intricate deposition patterns on the substrate and has attracted considerable attention in the scientific world. Understanding the mechanisms underlying the formation of these patterns is crucial for various technical applications, spanning from coating and inkjet printing to medical diagnostics. This work delves into the development of a comprehensive analytical model of the specific ring-like deposition patterns observed during the drying of droplets.

Fachbereich Maschinenbau, Technische Thermodynamik (TTD)

Supervisor : Amirhossein Khazayialiabad, M.Sc.

Untersuchung der Dynamik von Tröpfchen auf vibrierenden superhydrophoben Oberflächen

Investigation of the dynamics of droplets on vibrating superhydrophobic surfaces

Research into the dynamics of droplet vibrations on superhydrophobic surfaces focuses on the fundamental phenomena. Building on previous literature on the dynamics of droplets with sliding contact lines, our work utilises established analytical methods to capture the nuanced responses of the droplets. Join us and shape the next wave of scientific advances at the interface of fluid dynamics and surface engineering. Your participation can help drive new investigations in this fascinating field.

Analyse eines bestehenden Simulationsaufbaus für die Tropfenverdampfung im Rahmen eines EU-Projekts

Analysis of an existing simulation setup for droplet evaporation as part of an of an EU project

Supraparticles, which are created by the self-organised accumulation of nanoparticles, offer a wide range of potential applications due to their unique properties. One remarkable method is the generation of supraparticles on superhydrophobic surfaces by vapour deposition of droplets. This method allows precise control over the shape and arrangement of the resulting particle structures. In this study we will perform a parametric analysis of the current model for the evaporation of nanofluids. We will validate the results using experimental data from the Max Planck Institute for Polymer Research as part of an EU project.

Analyse der Marangoni-Strömung in einem Flüssigkeitsfilm im Rahmen eines EU-Projekts

Analysis of the Marangoni flow in a liquid film as part of an EU project

The behaviour of liquid films during evaporation is of great importance both in scientific research and in industrial applications. The Marangoni effect which results from changes in surface tension significantly influences the dynamics and properties of the film. CFD simulations of such systems in COMSOL provide information about the various phenomena that occur. The aim of this thesis is to carry out a sensitivity analysis for an already developed CFD simulation case in COMSOL.

Entwicklung einer Methode zur in-situ Messung der Eisenpartikelbeladung in einer Rohrströumung

Im transdisziplinären Forschungsverbund Clean Circles wird ein innovativer kohlenstofffreier Energie-Stoffkreislauf untersucht. Hierbei wird elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen in Eisen eingespeichert, welche über thermochemische Oxidation ausgespeichert und in thermischen Kraftwerken rückverstromt werden kann. Hierfür ist es notwendig ein tiefgehendes Verständnis der Oxidationsprozesse der Eisenpartikel zu haben. Laminare Eisenstaubflammen erlauben es in simplen Strömungsfeldern Reaktions- und Transportphänomene einer Partikeldispersion zu untersuchen, womit wertvolles Wissen für die Kraftwerksauslegung gewonnen werden kann.

Zur Erzeugung einer homogenen Partikeldispersion ist ein sogenannter Seeder unerlässlich. Am Institut ist bereits ein elektrostatischer Seeder vorhanden. Für die genaue Charakterisierung des Betriebes ist es erforderlich, die Eisenpartikelbeladung in der Strömung zu messen zu messen. In dieser Bachelorarbeit soll daher die Entwicklung und Evaluation eines Messaufbaus für Eisenpartikelbeladung im Fokus stehen.

Fachbereich Maschinenbau, Reaktive Strömungen und Messtechnik (RSM)

Supervisor : Dipl.-Ing. Thomas Krenn

Konkretisierung des Resilienzbegriffs innerhalb der industriellen Produktion

Concretisation of the term resilience within the industrial production

Fachbereich Maschinenbau, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), CiP | Center für industrielle Produktivität

Supervisors : Daniel Bentz, M.Sc., Maximilian Steinmeyer, M.Sc.

Untersuchung der Umformbarkeit von Polygonkonturen mit Hilfe des Lochwalzen auf einer Servopresse mit drei Freiheitsgraden im Stößel

Investigation of the formability of polygon contours with the punch rolling process on a servo press with three degrees of freedom in the ram

Supervisors : Viktor Arne, M. Sc., Daniel Spies, M. Sc.

Bauteile für die Technologien von morgen - Abschlussarbeit im Bereich der additiven Fertigung

Supervisor : Moritz Schäfle, M.Sc.

Erweiterung eines Produktivitäts-Dashboards und Integration neuer Analysefunktionen

Adaption of a productivity dashboard and integration of advanced analysis features

Fachbereich Maschinenbau, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), MiP | Management industrieller Produktion

Supervisor : Fabian Hock, M.Eng.

Entwurf und Inbetriebnahme eines Messsystems am Pumpen-Prüfstand zur Untersuchung von Verschleiß

Design and commissioning of a measuring system at the pump test rig for the investigation of wear

Supervisor : Pascal Moor, M.Sc.

KI-basierte Prozessüberwachung: Unüberwachtes Lernen zur optischen Überwachung schnelllaufender Prozesse

AI-based processmonitoring: Unsupervised learning for optical monitoring of high-speed processes

Supervisors : Felix Georgi, M. Sc., Robin Krämer, M. Sc.

Methodik für effektives Hemmnis-Management bei der externen Abwärmenutzung in der Industrie

Fachbereich Maschinenbau, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), ETA | Energietechnologien und Anwendungen in der Produktion

Supervisor : Stefan Seyfried, M.Sc. M.Sc.

Strömungssimulation eines geschleppten Ottomotors mittels Converge CFD

Flow simulation of a motored gasoline engine using Converge CFD

Supervisors : Max Hasenzahl, M.Sc., Vinzenz Schuh, M.Sc.

Hydrodynamische Optimierung der Chemical Looping Verbrennung durch Ähnlichkeitsstudien am Kaltmodell

Supervisors : M.Sc. Philipp Mohn, M.Sc. Falko Marx

Konzeptionierung und Entwicklung einer Ölkühlung für einen Wasserstoff-Wankelmotor

Design and development of an oil cooling system for a hydrogen Wankel engine

Supervisor : Jonas Endres, M. Sc.

Grey-Box Regressionsmodell für die Vorhersage von Spindelstromdaten einer Werkzeugmaschine

Supervisor : Erkut Sarikaya, M.Sc.

3D Biodruck von Faser-additivierter Biotinte für Muskel- und Nervenmodell

Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD)

Supervisor : Annabelle Neuhäusler, M.Sc.

Announcement as PPTX

Erweiterung eines 0D-Prozessmodells zur Untersuchung von Wirbelschichtvergasungsanlagen, Gasaufbereitung und Synthese

Fachbereich Maschinenbau, Energiesysteme und Energietechnik (EST)

Supervisor : M.Sc. Jens Kaltenmorgen

Wirtschaftlichkeitsanalyse der Wirbelschichtvergasung in Abhängigkeit der Anlagenkonfiguration und -größe

Conceptual Design and Techno-Economic Analysis of a High Temperature Regeneration Preheater for Efficient CO2 Capture from Lime and Cement Plants

Konzeptionierung und Technisch-wirtschaftliche Bewertung eines Hochtemperatur-Regenerationsvorwärmers für die effizienten CO2-Abscheidung aus Kalk- und Zementwerken

Supervisor : M.Sc. Martin Nicolas Greco Coppi

Techno-Economic Analysis and Optimization of Hybrid Absorption Processes for CO2 Capture from Lime and Cement Plants

Technisch-wirtschaftliche Bewertung und Optimierung hybrider Absorptionsverfahren zur CO2-Abscheidung aus Kalk- und Zementwerken

Experimentelle Charakterisierung der Material- und Struktureigenschaften beim Graustufen-MSLA-3D-Druck

Master/Bachelor-Thesis (Maschinenbau / Mechanik / Computational Engineering)

Fachbereich Maschinenbau

Inbetriebnahme und Kennlinienmessung eines Axialventilatorprüfstandes

Commissioning and measurement of fan characteristics of an axial fan

Supervisor : Sebastian Saul, M.Sc.

Numerische und experimentelle Untersuchungen eines bistabilen Energy-Harvesters

Numerical and experimental Investigations on a bistable Energy Harvester

Numerische Berechnungsverfahren im Maschinenbau (FNB)

Supervisor : Dr.-Ing. Matthias Heymanns

Studentische Arbeiten am Fachgebiet pmd

Theses at the Institute for Product Development and Machine Elements (pmd)

Produktentwicklung und Maschinenelemente (pmd)

info@mechcenter.tu-...

work +49 6151 16-26101 fax +49 6151 16-26125

Work L1|01 80 - 90 Otto-Berndt-Straße 2 64287 Darmstadt

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Nachhaltigkeit von Wohnhäusern aus 3D-Druckern. Tauglichkeitsuntersuchung additiver Fertigungsverfahren in der Bauindustrie

Bachelorarbeit, 2021, 73 seiten, note: 1,3, daniel romero leitao (autor:in), inhaltsverzeichnis.

1 Zusammenfassung

2 Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 1.1 Ausgangssituation und Relevanz 1.2 Zielsetzung 1.3 Methodik 1.4 Aufbau der Bachelorarbeit

2 Stand der Forschung 2.1 Die geschichtliche Entwicklung des 3D-Druckens 2.2 Anwendung und Potenziale 2.3 Architektur und Bauindustrie 2.4 Klassifizierung additiver Fertigungsverfahren 2.5 Verfahrensübersicht (in Anlehnung an VDI 3405) 2.5.1 3-D-Drucken (3DP) 2.5.2 Digital Light Processing (DLP) 2.5.3 Elektronen-Strahlschmelzen, Electron Beam Melting (EBM) 2.5.4 Film Transfer Imaging (FTI) 2.5.5 Fused Layer Modeling/Fused Deposition Modeling (FDM) 2.5.6 Laminated Object Modeling/Layer Laminated Manufacturing (LLM) 2.5.7 Poly-Jet Modelling (PJM) 2.5.8 Scan-LED-Technologie (SLT) 2.5.9 Selektives Laser Sintern/Selective Laser Sintering (SLS) 2.5.10 Selektives Laserstrahlenschmelzen/Selective Laser Melting (SLM) 2.5.11 Stereolithografie/Stereolithography (SL)

3 Additive Fertigungsverfahren im Bauwesen 3.1 Klassifizierung additiver Fertigungsverfahren im Betonbau nach Verfahren 3.1.1 Selektives Binden 3.1.2 Extrusionsverfahren 3.1.3 Spritzbetonverfahren 3.1.4 Gleitschalungsverfahren 3.2 Aufteilung der 3D-Drucker nach Typen 3.2.1 Portalsystem 3.2.2 Gelenkarmroboter 3.2.3 Delta System 3.2.4 Autobetonpumpen mit Verteilermast 3.3 Klassifizierung additiver Fertigungsverfahren im Bauwesen nach Typen 3.4 Hersteller von 3D Betondruckern + Pilotprojekte 3.4.1 Apis Cor 3.4.2 ICON Vulcan II 3.4.3 BOD 2 3.4.4 Big Delta WASP 3.4.5 CONPrint 3D 3.5 Etablierung von additiven Fertigungsverfahren seit Entdeckung 3.5.1 Projekte die mit 3D-Betondruck umgesetzt wurden

4 Materialauswahl für additive Fertigung in der Bauindustrie 4.1 Zementbasierte Materialien 4.2 Anforderungen an Frischbeton 4.3 Anforderungen an Festbeton 4.4 Machbarkeitsuntersuchung der TU Dresden 4.4.1 Bewertungsparameter 4.4.2 Zement 4.4.3 Zusatzstoffe 4.4.4 Gesteinskörnung 4.4.5 Zusatzmittel 4.4.6 Bewehrung 4.4.7 Ergebnisse der Druck- und Biegezugfestigkeitsversuche 4.4.8 Pumptechnik für 3D druckbaren Beton 4.4.9 Doppelkolbenpumpe 4.4.10 Rotorpumpe 4.5 Schwinden und Rissbildung 4.6 Bewehrung der gedruckten Bauteile 4.7 Alternative Baustoffe 4.7.1 Geopolymere 4.7.2 Holzleichtbeton

5 Software von 3D Betondruckern 5.1 Datenstrukturen und Datenmanagement 5.2 Erzeugung des digitalen 3-D-Modells 5.3 Überführung der CAD-Datei in neutrales Format 5.4 Slicen 5.5 Exportieren in G-Code 5.6 Eine Datei auf Druckbarkeit prüfen 5.7 Topologieoptimierung

6 Nachhaltiges Bauen mit additiver Fertigung 6.1 Begriffsdefinition 6.2 Drei-Säulen-Modell 6.3 Ökologische, ökonomische und soziale Nachhaltigkeit 6.4 Einfluss von additiven Fertigungsverfahren in der Bauindustrie 6.4.1 Ökologische und ökonomische Auswirkungen 6.4.2 Soziale Auswirkungen 6.5 Zwischen Fazit

7 Kostenvergleich 3D Betondruck 7.1 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 7.2 Vorgehensweise 7.3 Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizient beider Bauweisen 7.4 Berechnung Gerätekosten nach BGL für 3D-Drucker 7.5 Berechnung Baukosten und Zeitaufwand additive Fertigung 7.6 Vergleich zwischen den Drucktypen 7.7 Berechnung Baukosten und Zeitaufwand konventionelle Bauweise 7.8 Bewertung traditioneller Massivbau 7.9 Vergleich zwischen 3D-Druckverfahren und traditionellen Massivbau 7.10 Kritische Betrachtung

8 Fazit und Ausblick

9 Literaturverzeichnis

1 Einleitung

1.1 ausgangssituation und relevanz.

Für viele Menschen in Deutschland wird es immer schwieriger bezahlbare Wohnungen zu finden. Während 2006 die Leerstandquote auf dem deutschen Wohnungsmarkt noch bei 4,1 % lag, ist sie bis 2019 auf gerade mal 2,8 % gesunken (empirica, 2020).

Besonders in Großstädten haben Menschen mit diesem Problem zu kämpfen. Das enorme Interesse an Wohnungen sorgte dafür, dass der Mietindex für Neubauwohnungen in Deutschland von 2010 bis 2020 auf 13,2 % anstieg (Statistisches Bundesamt, 2021).

Die Profitierenden dieser enormen Nachfrage waren vor allem Unternehmen des Bauhauptgewerbes. Der Umsatz allein in Deutschland stieg im Zeitraum 2010 bis 2019 von 81,9 auf 138 Milliarden Euro (ZDB, 2020).

Neben den horrenden Mietpreisen hatte dieser Boom zur Folge, dass das Angebot an Fachkräften nicht mehr gedeckt werden konnte. Aus einer Umfrage des Arbeitsmarktreports (2018) ging hervor, dass 61 % der Unternehmen, die in der Baubranche tätig sind, vergeblich nach neuen Mitarbeitern suchten. Hierfür wurden mehr als 23.000 Unternehmen in Deutschland befragt (DIHK, 2019).

Angesichts dieser Umstände könnten wohlmöglich additive Fertigungsverfahren, besser bekannt als „3D-Druck“, die Lösung bieten. Diese Technologie ist bereits ein fester Bestandteil in Branchen wie dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik. In diesen Sektoren konnte der 3D-Druck auf Grund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten den Herstellungsprozess optimieren.

Inzwischen ist diese vielversprechende Technologie in der Bauindustrie angekommen und bietet Hoffnung, dass das Bauen künftig schneller und günstiger erfolgen könnte.

Die Initiative „Dubai 3D Printing Strategy“ im April 2016 gegründet, zielt darauf ab, Technologie in den Diensten der Menschheit zu fördern. Ihr Hauptziel ist es bis 2030 25 % der neu errichteten Gebäude in Dubai mittels 3D-Drucktechnologie herzustellen (Dubai 3D Printing Strategy, 2021).

1.2 Zielsetzung

Das Ziel der Arbeit ist die unterschiedlichen Funktionsweise von additiven Fertigungsverfahren in der Bauindustrie vorzustellen und ihre möglichen Potenziale zu analysieren.

1.3 Methodik

Im Rahmen der vorliegenden Abschlussarbeit erfolgte eine umfassende Marktanalyse zu 3D-Druckern, die für den Einsatz in der Bauindustrie ausgelegt sind.

Eine ausgiebige Literaturrecherche diente als Forschungsgrundlage der Thesis. Die Literatur entstammt überwiegend aus wissenschaftlichen Artikeln auffindbar in „Google Scholar“ und „Researchgate“.

Auf Grund des spezifischen Anwendungsbereichs wurde ergänzend ein Experteninterview geführt, um erarbeitete Hypothesen aus der Literatur zu überprüfen.

Zur Betrachtung der Wirtschaftlichkeit wurden Berechnungen durchgeführt, die ebenfalls auf der angesprochenen Literatur fußten.

1.4 Aufbau der Bachelorarbeit

Im nachfolgenden Kapitel wird der aktuelle Forschungsstand von additiven Fertigungsverfahren beschrieben. Hierfür wird zunächst auf die geschichtliche Entwicklung des 3D-Druckens im Allgemeinen eingegangen und welche Stellung diese gegenwärtig in der Industrie einnimmt. Es folgt eine anschließende Übersicht der etabliertesten Fertigungsverfahren mit einer kurzen Erläuterung der Funktionsweise.

Das dritte Kapitel behandelt die im Bauwesen eingesetzten additiven Fertigungsverfahren und klassifiziert diese nach ihrer Verfahrensweise und ihrem Aufbau. Zusätzlich werden in diesem Kapitel namhafte Hersteller von 3D-Druckern, samt ihrer bisherigen Pilotprojekte vorgestellt.

Im vierten Kapitel wird näher auf die Materialien eingegangen, die beim Druckprozess zum Einsatz kommen und welche Anforderungen sie erfüllen müssen. Auch wird in diesem Kapitel das Schwinden und mögliche Rissbildung von 3D-gedruckten Bauteilen behandelt. Abschließend werden noch Themen wie die Integrierung einer Bewehrung und Forschungsergebnisse zu alternativen Baustoffen aufgeführt.

Das fünfte Kapitel befasst sich mit dem Thema Software. Hier werden die technischen Schritte analysiert, welche notwendig sind, um ein Gebäude drucken zu können. Auch wird auf neue Möglichkeiten eingegangen, welche Bauteile in Hinblick ihrer Eigenschaften optimieren könnten.

Im sechsten Kapitel wird die Nachhaltigkeit von additiven Fertigungsverfahren analysiert. Dafür wird zunächst der Begriff der Nachhaltigkeit definiert, bevor auf mögliche Auswirkungen dieser Technologie eingegangen wird.

Das siebte Kapitel betrachtet die Wirtschaftlichkeit von 3D-gedruckten Gebäuden. Mit Hilfe eines Rechenbeispiels wurden Baukosten und Ausführungszeiten der unterschiedlichen 3D-Drucker berechnet und diesem im Anschluss dem klassischen Mauerwerksbau gegenübergestellt.

Im achten Kapitel erfolgt das Fazit des Autors.

2 Stand der Forschung

2.1 die geschichtliche entwicklung des 3d-druckens.

Bereits 1980 findet die moderne 3D-Druck Technologie ihren Ursprung. Der Japaner Dr. Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute in Japan stellte dem Patentamt ein Verfahren vor, welches Photopolymere unter der Einwirkung von UV-Licht schichtweise aushärtet, Patentnummer: JPS56144478A (Kodama, 1981). Infolge von Finanzierungsschwierigkeiten gelang es ihm nicht, innerhalb der einjährigen Frist sein Patent vollständig anzumelden.

Vier Jahre später meldete der amerikanische Ingenieur Charles Hull sein erstes Patent für die Stereolithografie an, Patentnummer: US4575330A, die eine identische funktionsweise aufwies wie die des Japaners Dr. Kodama (Hull, 1986). Nachdem Hull das Patent zur Sterolithografie 1986 zugeschrieben wurde, gründete er im gleichen Jahr das Unternehmen „3D Systems“ in Kalifornien.

1993 erfolgte unter der Mitwirkung der MIT-Professoren Emmanuel Sachs und Michael Cima die Patentierung des ersten 3D-Druckers, welcher Bauteile aus Metall, Keramik und Kunststoff herstellen konnte, Patentnummer: US5204055A (Sachs et al. , 1993).

Im Jahr 2013 sorgte das Thema 3D-Druck für großen öffentlichen Aufruhr. Grund dafür war ein 25-jähriger Amerikaner, der die allererste CAD-Datei für ein Gewehr online zur Verfügung stellte (Kietzmann, Pitt and Berthon, 2015, S. 209).

Die 3D-Druck Technologie erstreckt sich heutzutage von der industriellen Nutzung bis hin zum Einsatz im privaten Gebrauch.

2.2 Anwendung und Potenziale

Ein digitales 3D-Modell dient bei dem additiven Fertigungsverfahren als Grundlage für den Druck des angestrebten Bauteils. Durch gezieltes Auftragen des Ausgangsmaterials entsteht so sukzessiv eine Schicht nach der anderen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wie gießen, fräsen, bohren oder anderen, bietet das additive Fertigungsverfahren eine Vielzahl von wirtschaftlichen und technologischen Vorteilen:

- Geometrisch komplexe Bauteile die mit traditionellen Methoden nur sehr aufwendig bzw. gar nicht hätten hergestellt werden können, lassen sich mit diesem Verfahren realisieren. - Während bei traditionellen Verfahren die Komplexität der Bauteile einen erheblichen Einfluss auf den Zeit- und Kostenaufwand beim Herstellungsprozess nehmen, übt sich dieser nur geringfügig bei der additiven Fertigung aus. - Einzelfertigungen und Kleinserien lassen sich deutlich kosteneffizienter umsetzen. - Produkte können ohne großen Aufwand individuell an die Kundenwünsche angepasst werden. - Durch die werkzeuglose Fertigung und virtuellen Entwicklungsprozesse der Produkte können deutlich kürzere Produkteinführungszeiten realisiert werden

Aufgrund der Tatsache, dass das additive Fertigungsverfahren einen eher neuartigen Ansatz der Güterproduktion verfolgt und somit ein neues Produktionsmuster begründet, wird ihr häufig ein schädliches Potenzial nachgesagt. Das liegt daran, dass das innovative Fertigungsverfahren sich nicht nach gängigen Methoden richtet. Bei einem flächendeckenden Einsatz eines neuen Fertigungsverfahrens ist bei der Serienproduktion mit erheblichen Veränderungen bestehender Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten zu rechnen (Caviezel et al. , 2017, S. 10).

Die additive Fertigung lässt sich in drei Einsatzgebiete unterteilen, Rapid Prototyping , Rapid Tooling und Rapid Manufacturing , welche nachfolgend kurz erläutert werden.

Beim Rapid Prototyping steht die schnelle Herstellung von Funktionsmodellen und Prototypen im Rahmen von Produktentwicklungsprozessen im Vordergrund. Zeit und Kosten können durch das additive Fertigungsverfahren verringert werden, welche sonst für die Erstellung von Werkzeug oder Vorrichtungen aufgebracht werden müssten. Durch die Autonomie der Maschine kann die Fertigung ohne menschlichen Einsatz über Nacht erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass das gewünschte Bauteil am nächsten Tag begutachtet und getestet werden kann. Die Bezeichnung wird der Komplexität des Themas nicht mehr gerecht, da heute weitaus mehr als Prototypen hergestellt werden. Daher habe man sich auf den Überbegriff „Additive Fertigung“, aber auch „3D-Druck“ geeinigt (Irsa und Besendorfer, 2019, S. 120).

Unter Rapid Tooling wird die Herstellung von Werkzeugen und Gussformen mittels additiver Fertigung verstanden. Die hergestellten Tools müssen dabei den gleichen Qualitätsanforderungen entsprechen, wie sie bei subtraktiven Verfahren mittels Bohren, Fräsen oder Drehen erreicht werden. Die Besonderheit bei diesem Verfahren ist die Möglichkeit gezielte Kühlkanäle in das Werkzeug zu integrieren. Das bedeutet, dass Leitungen für Kühlflüssigkeit in beliebigen Formen eingearbeitet werden können, was in herkömmlichen Verfahren nur bedingt oder mit großem Aufwand realisiert werden konnte (Guggenberger und Riemann, 2020a).

Die additive Herstellung von einbaufähigen Teilen oder Endprodukten wird als Rapid Manufacturing bezeichnet. Die schnelle Entwicklung und Umsetzung der Bauteile liegen hier im Fokus. Auf Grundlage von CAD-Daten werden 3D-Objekte ohne Werkzeuge oder anderen Hilfsmitteln produziert (Guggenberger and Riemann, 2020b).

Die additive Fertigung zur Herstellung von Endprodukten bietet ein sehr hohes Anwendungspotenzial in verschiedensten Branchen wie Maschinen- und Anlagenbau, Automatisierungstechnik, Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Elektronik, Medizin und Dentaltechnik, Architektur und Bauwesen, Kunst, Design, Bekleidung und Sportartikel, Spielwaren, Nahrungsmittel und die Militär- und Rüstungstechnik (Caviezel et al. , 2017, S. 10).

2.3 Architektur und Bauindustrie

Die Bauwirtschaft stellt eine der bislang am wenigsten digitalisierten Branchen dar. Die Herstellung von Gebäuden ist durch individualisierte Bauprozesse gekennzeichnet. Digitale Fertigungstechniken anderer Wirtschaftszweige haben sich daher im Bauwesen kaum durchsetzen können. Jedoch stehen Automatisierungen und Individualisierung nicht im Widerspruch zueinander (Kloft et al. , 2021, S. 222).

Im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs „TRR 277 – Additive Manufacturing in Construction“ untersuchen die Technischen Universitäten TU München und TU Braunschweig seit dem 01.01.2020 näher die additiven Fertigungsmöglichkeiten in der Bauindustrie (TU Braunschweig, 2020).

Die Schwerpunkte der Forschung liegen hier in der Entwicklung von geeigneten Herstellungsverfahren und Materialien für die Baupraxis, sowie der durchgängigen Digitalisierung im Bauwesen.

Die wesentlichen Vorteile liegen dabei in der höheren Baugeschwindigkeit, einem größeren Gestaltungsfreiraum, Reduzierung von Arbeitsunfällen im Bausektor, der Verringerung der Baukosten durch Automatisierung und der Materialeinsparung durch gezieltes Einsetzen der Ressourcen (Ehrenberg-Silies, Jetzke und Bovenschulte, 2015).

Neben den verfahrenstechnischen Entwicklungsfortschritten müssen additiv gefertigte Gebäude(teile) die bautechnischen Auflagen (Standsicherheit, Langlebigkeit, Brand-, Schall-, Wärme- und Erschütterungsschutz etc.) erfüllen.

2.4 Klassifizierung additiver Fertigungsverfahren

Nach der Veröffentlichung des ersten Patents für ein additives Fertigungsverfahren, sind zahlreiche neue Varianten entwickelt worden, welche sich nach verschiedenen Kriterien klassifizieren lassen (Heil, 2014, S.8):

- Aggregatzustand des Ausgangsmaterials: fest (z.B. Pulver, Draht, Folie), flüssig (z.B. Paste, Flüssigkeit), gasförmig (z.B. Aerosol, Gas/Gasgemisch); - Verwendeten Ausgangsmaterial z.B. Kunststoff, Metall, Keramik, Beton; - Funktionsprinzip des Verfahrens.

Nachfolgende Abbildung zeigt eine Klassifizierung der additiven Fertigungsverfahren, die vom Aggregatzustand des Ausgangsmaterials ausgeht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Klassifizierung additiver Fertigungsverfahren (Gebhardt 2007, S.69)

Es lassen sich die verschiedenen Verfahren nach ihren Funktionsprinzipien, Eigenschaften und den Eigenschaften der damit gefertigten Produkte unterscheiden. Zu den Untersuchungsmerkmalen gehören u.a.:

- die Palette der verarbeitbaren Ausgangsmaterialien, - die mögliche Größe und Geometrie der Werkstücke, - die Genauigkeit der Fertigung, - Die mechanischen, optischen oder elektrischen Eigenschaften der Produkte, - Der Einsatzzweck der Produkte (z.B. für industrielle Anwendungen) - Und nicht zuletzt die Kosten der Fertigung.

Unter Berücksichtigung dieser Parameter lassen sich mögliche Einsatzbereiche der additiven Fertigungsverfahren bestimmen (Caviezel et al. , 2017, S. 67).

2.5 Verfahrensübersicht (in Anlehnung an VDI 3405)

Nachfolgend werden die etabliertesten additiven Fertigungsverfahren nach VDI 3405 (Verein Deutscher Ingenieure) vorgestellt.

2.5.1 3-D-Drucken (3DP)

Abbildung 2: 3-D-Drucken (3DP) (Lachmayer et al. 2018, S.335)

Mit Hilfe eines Beschichters wird auf der Bauplattform zunächst eine feine Pulverschicht aufgebracht. Über den Druckkopf wird ein flüssiger Binder an den Stellen freigesetzt, die später zu dem Werkstück gehören. Nachdem eine Schicht erfolgreich aufgetragen wurde, wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt, sodass eine neue Pulverschicht aufgetragen werden kann. Dieser Vorgang wird so häufig wiederholt, bis das Produkt vollständig hergestellt wurde. Das überschüssige Pulver kann für nachfolgenden Einsatz wiederverwendet werden. Als Pulver eignen sich z.B. Kunststoffe, Gips oder Sand.

2.5.2 Digital Light Processing (DLP)

Abbildung 3: Digital Light Processing (DLP) (Lachmayer et al. 2018, S.335)

Beim Digital Light Processing (DLP) wird ein Projektor als Lichtquelle verwendet, um flüssige Photopolymer-Harze unter der Einwirkung von UV-Strahlen zum Erhärten zu bringen. Die Harze befinden sich dabei in einer höhenverstellbaren Wanne. Ähnlich wie beim 3-D-Drucken wird die Bauplattform um eine Schichtdicke nach unten hin abgesenkt, bis das Produkt vollständig hergestellt wurde. Bei diesem Verfahren wird eine besonders feine Oberflächenstruktur erreicht. Für Überhänge wird hier jedoch eine Stützkonstruktion benötigt.

2.5.3 Elektronen-Strahlschmelzen, Electron Beam Melting (EBM)

Abbildung 4: Electron Beam Melting (EBM) (Lachmayer et al. 2018, S.336)

Mit Hilfe eines Beschichters wird auf der Bauplattform zunächst eine feine Pulverschicht aufgebracht. Durch ein Elektronenstrahlerzeuger wird das Bauteil schrittweise in das Pulverbett eingeschmolzen. Die Elektronen müssen dafür erzeugt, beschleunigt und fokussiert werden. Eine Spule dient dabei zur gezielten Lenkung der Elektronenstrahlen. Nachdem eine Schicht hergestellt wurde, wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt, bis das komplette Bauteil hergestellt wurde. Bei diesem Verfahren ist eine Stützkonstruktion für Überhänge notwendig.

2.5.4 Film Transfer Imaging (FTI)

Abbildung 5: Film Transfer Imaging (FTI) (Lachmayer et al. 2018, S.336)

Dieses Verfahren ähnelt dem Digital Light Processing, da hier ebenfalls Photopolymere verwendet werden, welche durch eine UV-Lampe zum Erhärten gebracht werden. Die Photopolymere werden hier jedoch nur dünn auf die Transportfolie aufgetragen und schwimmen nicht in einer Wanne. Nachdem eine Schicht ausgehärtet ist, wird die Bauplattform um eine Schichtdicke hochgefahren. Dieser Vorgang wird so häufig wiederholt, bis das Bauteil vollständig gedruckt wurde. Eine Stützkonstruktion für Überhänge ist hier ebenfalls notwendig.

2.5.5 Fused Layer Modeling/Fused Deposition Modeling (FDM)

Abbildung 6: Fused Deposition Modeling (FDM) (Lachmayer et al. 2018, S.337)

Das Fused Layer Modeling, auch Fused Deposition Modelling genannt, ist eines der am etabliertesten Verfahren in der additiven Fertigung und findet häufig auch im privaten Gebrauch Anwendung. Das Verfahren ähnelt dem Prinzip einer feinen Heißklebepistole. Dabei wird das Material zunächst auf eine Temperatur von knapp über den Verflüssigungspunkt gebracht. Die bewegliche Düse trägt dabei das geschmolzene Material gezielt auf der Bauplattform auf. Durch den rapiden Temperaturabfall beginnt unmittelbar die Erstarrung. Die Bauplattform ist mit einem Hubtisch verbunden. Nach Fertigstellung einer Schicht wird die Bauplattform um eine Schichtdicke nach unten abgesenkt. Für Überhänge wird bei diesem Verfahren eine Stützkonstruktion benötigt. Thermoplastische Kunststoffe wie z.B. Acrylnitril-Styrol-Copolymere (ABS; Produktbeispiele: Motorradhelme, Legosteine), Polyester (Produktbeispiele: PET-Flaschen, Gießharz), Polycarbonate (PC; Produktbeispiele: CDs, Gehäuse von Smartphones) oder Polylactide (PLA; Produktbeispiele: Kugelschreiber, Luftpolsterfolie) eignen sich besonders für dieses Verfahren (Caviezel et al. , 2017).

2.5.6 Laminated Object Modeling/Layer Laminated Manufacturing (LLM)

Abbildung 7: Layer Laminated Manufacturing (LLM) (Lachmayer et al. 2018, S.337)

Bei diesem Verfahren wird eine Folie an beiden Seiten der Bauplattform auf Rollen gewickelt. Die Unterseite der Folie ist mit einem Kleber beschichtet, der mit Hilfe einer beheizten Walze aktiviert wird. Dadurch wird die aktuelle Schicht mit der darunterliegenden Lage verbunden. Ein Laser dient als eine Art Messer und schneidet die Konturen des Bauteils aus. Das überschüssige Material verbleibt auf der Bauplatte und stützt während des Vorgangs das Bauteil, somit ist keine Stützkonstruktion erforderlich. Mit einem weiteren Laserschnitt in Form eines Rahmens wird die Grenze des Bauteils festgelegt. Neben dem Rahmen befindet sich eine klebefreie Schicht, die notwendig ist, um die übriggebliebene Folie auf der Restaufnahmerolle aufzuwickeln. Die Bauplattform wird nach der Herstellung einer Schicht um eine Schichtdicke abgesenkt, sodass sich der Vorgang wiederholen kann. Als Werkstoffe eignen sich unter anderem Kunststoffe, Keramik, Papier oder auch Metalle.

2.5.7 Poly-Jet Modelling (PJM)

Abbildung 8: Poly-Jet Modelling (PJM) (Lachmayer et al. 2018, S.337)

Das Poly-Jet-Modelling verwendet zwei oder mehrere Druckköpfe, die flüssige Polymere auf der Bauplattform verteilen. Durch eine UV-Lampe wird das Material nach dem Auftragen zum Erhärten gebracht. Dadurch, dass mehr als ein Druckkopf verwendet wird, können Objekte aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Dies bietet die Möglichkeit größeren Einfluss auf die Eigenschaften des Endproduktes zu nehmen. So können z.B. Materialien mit unterschiedlichen Härten, Farben oder sonstigen Eigenarten kombiniert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass Stützkonstruktionen parallel zum eigentlichen Druckprozess angefertigt werden können. Ähnlich, wie bei den vorherigen Verfahren, wird hier die Bauplattform nach Herstellung einer Schicht nach unten abgesenkt.

2.5.8 Scan-LED-Technologie (SLT)

Abbildung 9: Scan-LED-Technologie (SLT) (Lachmayer et al. 2018, S.338)

Bei der Scan-LED-Technologie (SLT) werden flüssige Polymere durch eine UV-Lampe zum Erhärten gebracht. Die UV-Lampe ist über dem Polymerbad montiert und kann sich frei in X-Y-Richtung bewegen. Mit Hilfe eines Beschichters wird das Material gleichmäßig über dem generierten Bauteil verteilt. Nach der Herstellung einer Schicht wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt.

2.5.9 Selektives Laser Sintern/Selective Laser Sintering (SLS)

Abbildung 10: Selective Laser Sintering (SLS) (Lachmayer et al. 2018, S.338)

Bei dem Selective Laser Sintering wird zuerst ein pulverartiges Material mit Hilfe eines Beschichters auf der Bauplattform verteilt. Das Pulver wird nicht vollständig aufgeschmolzen, sondern nur so weit erhitzt, dass sich umliegende Partikel zum Teil verbinden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Sintern. Durch eine partielle Verbindung kann es unter Umständen dazu kommen, dass das Bauteil zu Porosität neigt. Das SLS gehört zu den etabliertesten Verfahren in der additiven Fertigung. Es können Thermoplaste, Metalle, Keramik oder Sand bei dem Vorgang verwendet werden. Nachdem eine Schicht hergestellt wurde, verteilt der Beschichter eine neue Lage des Pulvers auf der Bauplattform, nachdem diese zuvor um eine Schichtdicke abgesenkt wurde.

2.5.10 Selektives Laserstrahlenschmelzen/Selective Laser Melting (SLM)

Abbildung 11: Selective Laser Melting (SLM) (Lachmayer et al. 2018, S.339)

Bei dem Selective Laser Melting wird, ähnlich wie beim SLS, ein pulverartiges Material mit Hilfe eines Beschichters auf der Bauplattform verteilt. Das Pulver wird jedoch vollständig aufgeschmolzen, sodass es sich gänzlich mit dem umliegenden Material verbindet. Dadurch kann ein stoffschlüssiger Zusammenhalt zwischen den einzelnen Schichten erreicht werden. Das SLM gehört zu den etabliertesten Verfahren in der additiven Fertigung. Wie beim Sintern können Thermoplaste, Metalle, Keramik oder Sand bei dem Vorgang verwendet werden. Nachdem eine Schicht hergestellt wurde, verteilt der Beschichter eine neue Lage des Pulvers auf der Bauplattform, nachdem diese zuvor um eine Schichtdicke abgesenkt wurde.

2.5.11 Stereolithografie/Stereolithography (SL)

Abbildung 12: Stereolithography (SL) (Lachmayer et al. 2018, S.339)

Die Stereolithography gehört zu den ältesten Verfahren der additiven Fertigung. Das flüssige Material befindet sich in einer Wanne, die auf einer höhenverstellbaren Bauplattform liegt. Mit Hilfe eines Lasers wird das Material zum Aushärten gebracht. Nachdem eine Schicht hergestellt wurde, kann die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt werden. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Bauteil fertiggestellt wurde. Als Werkstoff eignen sich flüssige Fotopolymere wie z.B. Epoxid- oder Acrylharze, die unter Lichteinwirkung aushärten. Schichtdicken von 0,02 mm sind bei diesem Verfahren üblich, wodurch eine gute Präzision erreicht wird.

3 Additive Fertigungsverfahren im Bauwesen

3.1 klassifizierung additiver fertigungsverfahren im betonbau nach verfahren.

In der nachfolgenden Abbildung wird näher auf die Klassifizierung von additiven Fertigungsverfahren im Betonbau eingegangen.

Abbildung 13: Additive Fertigung im Betonbau (https://www.bft-international.com/imgs/1/5/4/1/0/7/5/HA_1040_Fig.1_Bild_1-5d7cc28eef3e2eb3.jpeg letzter Zugriff am 29.06.2021)

3.1.1 Selektives Binden

Das „selektives Binden“ beschreibt einen 3D-Druckprozess, bei dem ein Bindemittel oder Aktivator gezielt in ein Partikelbett auftragen wird. Das Verfahren lässt sich wiederum in zwei Unterarten aufteilen, dem sogenannten „Nassdrucken“ und der „Selektiven Aktivierung“. Beim Nassdruckverfahren besteht das Partikelbett aus einem Gemisch von Gesteinskörnungen. Das Fluid, welches aus der Düse ausgetragen wird, ist ein Zementleim, welcher beim Kontakt mit der Gesteinskörnung als Bindemittel dient und sich verfestigt. Bei der selektiven Aktivierung ist der Zement bereits mit der Körnung vermischt. Durch das Aufsprühen von Wasser als Aktivator verfestigt sich das Partikelbett. Nachdem eine Schicht hergestellt wurde, wird bei beiden Varianten eine neue Lage des Partikelbetts aufgetragen und der Vorgang wiederholt, bis das Bauteil fertiggestellt wurde. Das überschüssige Trockenmaterial dient während dem Herstellungsprozesses als Stützkonstruktion und kann nach Fertigstellung entfernt und wiederverwendet werden. In Abbildung 14 sind beide Unterarten zu erkennen, während in Abbildung 15 das Funktionsprinzip des selektiven Bindens dargestellt ist.

Abbildung 14: a) Nassdruck b) Selektive Aktivierung (Z) Zement, (W) Wasser, (G) Gesteinskörnung (https://www.bft-international.com/imgs/1/5/4/1/0/7/5/HA_1040_Fig.2_Bild_2-4465ec94ba3144f2.jpeg letzter Zugriff am 29.06.2021)

Abbildung 15: Selektives Binden Funktionsprinzip: (1) Aufbringen der ersten Partikelschicht, (2) lokales Einbringen des Binders, (3) – (5) wiederholden der beiden Vorgänge, (6) Bauteil nach Entfernung der ungebundenen Partikel (Weger et al., 2018, S.27)

D-Shape stellt das bekannteste Verfahren der selektiven Bindung dar. Enrico Dini, der seinen Abschluss im Ingenieurwesen an der Pisa Universität in Italien machte, ist Erfinder dieses Verfahrens und meldete sein Patent (CA2602071A1) 2006 an (Dini, Nannini and Chiarugi, 2006). Bei diesem Verfahren wird Sand in einer Schichtstärke von 5 bis 10 mm mit einem magnesiumbasierten Binder selektiv zu einem sandsteinartigen Erzeugnis (Sorelzement) verklebt (siehe Abbildung 16) (Cesaretti et al. , 2014, S. 444).

Abbildung 16: Sandsteinskulptur Rariolaria hergestellt mit D-Shape 1,60m Höhe (https://www.3dprintingmedia.network/wp-content/uploads/2019/06/radiolaria-3d.jpg letzter Zugriff am 24.06.2021)

Diese Abbildung wurde aus urheberrechtlichen Gründen von der Redaktion entfernt.

3.1.2 Extrusionsverfahren

Über die Hälfte aller 3D-Betondruckverfahren basieren auf dem Prinzip der Extrusion, Stand 2018 (Buswell et al. , 2018, S. 2). Bei diesem Verfahren wird ein vorgemischtes Material durch eine steuerbare Düse extrudiert (siehe Abbildung 17). Unter Extrusion wird das Herauspressen von plastischen Materialien aus einer formgebenden Öffnung verstanden. Das herausgedrückte Material, welches auch als Filament bezeichnet wird, behält nach der Ablage seine Form, welche maßgebend von der Düsenöffnung geprägt ist.

Bei der Verwendung von Frischbeton werden Filamente von überliegenden Schichten zum Teil in ihrer Form verändert. Je nach Konsistenz zerfließen diese bereits unter der Last des Eigengewichts. Der Begriff Extrusion ist bei dem Einsatz von Frischbeton daher nur bedingt zutreffend.

Die realisierbaren Schichtstärken variieren stark je nach Hersteller. Im Schnitt lassen sich Schichtdicke zwischen 1 bis 3 cm und Schichtbreiten zwischen 3-10 cm erreichen. Auch die Druckgeschwindigkeit, in der das Material aufgetragen wird, kann variieren. So ist eine breite Spanne zwischen 2 bis 100 cm pro Sekunde möglich. Es ist anzumerken, dass es sich hierbei um die theoretische Maximalgeschwindigkeiten der 3D-Drucker handelt. Aus Sicherheitsgründen wird im Schnitt mit Geschwindigkeiten zwischen 15 bis 25 cm/s gedruckt.

Abbildung 17: Extrusionsverfahren Funktionsprinzip (Wenger et al., 2018, S.26)

Das Contour Crafting Verfahren wurde 2005 von Behrokh Khoshnevis beim amerikanischen Patentamt angemeldet, Patentnummer: US7814937B2, (Khoshnevis, 2010). Für das Wandelement werden zunächst die äußeren Konturen mittels einer steuerbaren Düse hergestellt, die äußere Schicht dient beim späteren Ausfüllen der Hohlwand als verlorene Schalung (siehe Abbildung 18). Dieses Verfahren ist vor allem für die schnelle, automatisierte Errichtung von Wänden entwickelt worden (Winter, Henke und Talke, 2016a, S. 10).

Abbildung 18: (links) frühes Vorführmodell einer im Contour Crafting gedruckten Wand, (rechts) gekrümmtes Wandelement im Contour Crafting hergestellt mit Zickzack Aussteifungen (Jaugstetter, 2020, S.8)

Das Concrete Printing wurde 2009 an der Loughborough University in England entwickelt (Lim et al. , 2009). Im Gegensatz zum Contour Crafting wird dieses Verfahren eher für kleinere Bauteile verwendet, bei denen eine hohe Oberflächengüte erzielt werden soll (Winter, Henke und Talke, 2016, S. 10) (siehe Abbildung 19).

Abbildung 19: (links) „Wonderbench“ hergestellt an der Loughborough University, (rechts) Druckpfad vor und nach Optimierung (Jaugstetter, 2020, S.9)

3.1.3 Spritzbetonverfahren

Beim Spritzbetonverfahren wird das Material über ein Schneckenpumpsystem zunächst an die Spritzbetondüse befördert, welche an einem steuerbaren Roboterarm befestigt ist. Im Gegensatz zum Extrusionsverfahren wird hier der Beton durch den Einsatz von Druckluft aufgetragen. Der Vorteil dieser Technologie liegt darin, dass die Düse auf Grund des Roboterarms erweiterte Freiheitsgrade aufweist und somit das Material auch in anderen Winkeln auftragen kann (siehe Abbildung 20) (Kloft, Hack und Lindemann, 2019).

Abbildung 20: Spritzbetonverfahren Funktionsprinzip (1) horizontales Auftragen, (2) geneigtes Auftragen (Wenger et al., 2018, S.27)

Shortcrete 3D Printing (SC3CP) ist ein Verfahren, welches von der TU Braunschweig 2016 entwickelt wurde. Mit diesem Verfahren ist der Einbau einer vertikalen Bewehrung und eine Nachbearbeitung der Oberfläche möglich. Durch das sogenannte „Second Layer Printing“ wird auf die Oberfläche des gedruckten Bauteils im zweiten Schritt eine weitere Materialschicht aufgetragen (siehe Abbildung 22 (a)). Um einen monolithischen Verbund gewährleisten zu können erfolgt das Auftragen zwischen der ersten und zweiten Schicht frisch in frisch. Zwischen der ersten und zweiten Schicht kann problemlos eine vertikale Bewehrung integriert werden (siehe Abbildung 21 (b)). Die zweite Schicht kann anschließen durch einen speziellen Aufsatz, der am Roboterarm befestigt ist, nachträglich geglättet werden (siehe Abbildung 22 (b)) (Kloft, Hack und Lindemann, 2019, S. 57).

Abbildung 21: Herstellungsprozess SC3CP: (a) Drucken der Kernstruktur, (b) Einbringen der vertikalen Bewehrung (Hack und Kloft, 2020, S.1132)

Abbildung 22: Herstellungsprozess SC3CP: (a) Auftragen der zweiten Schicht, (b) Glätten der Oberfläche (Hack und Kloft, 2020, S.1133)

3.1.4 Gleitschalungsverfahren

Das Prinzip von beweglichen Schalungselementen ist im Ingenieurbau bereits seit Jahren etabliert und findet beispielsweise Verwendung bei der Herstellung von Brückenpfeilern. Die Schalhaut besteht aus einem dünnen Metall, welches unter hydraulischer Einwirkung in seinem Querschnitt verändert werden kann. Der Beton wird seitlich, oberhalb der Gleitschalung eingeführt. Das Tempo der Gleitschalung ist dabei auf den Erhärtungsprozess des Betons angepasst. Sobald der Beton eine ausreichende Grünstandfestigkeit aufweist, kann dieser ausgeschalt werden.

Das Smart Dynamic Casting (SDC) wurde 2016 an der ETH Zürich entwickelt, welches den Gedanken einer Gleitschalung weiterentwickelte. Unter Verwendung eines 6-Achs-Roboters (siehe Abbildung 23) können dreidimensionale Objekte mit sich verändernden Querschnitten hergestellt werden (siehe Abbildung 24). Mit dem SDC-Verfahren wurden bis jetzt hauptsächlich armierte Fassadenelemente wie Säulen und Pfosten hergestellt.

Abbildung 23: SDC: a. Behälter mit Beton, b. Beschleuniger, c. Mischkammer, d. Remote Feedback System, e. Schalung mit Inline Feedback System, f. Kontrollsystem, g. 6-Achs-Roboterarm (Ena Lloret et al., 2017, S.4)

Abbildung 24: 2,00m hohes Bauteil verstärkt mit Kohlestofffasern hergestellt mit Smart Dynamic Casting (Ena Lloret et al., 2017, S.4)

3.2 Aufteilung der 3D-Drucker nach Typen

Da 3D-Betondrucker in der Praxis große Fertigteile oder sogar ganze Gebäude drucken sollen war es nötig, geeignete Lösungen zu finden, um 3D.Druck auch in größeren Dimensionen umsetzen zu können. Im Laufe der Zeit konnten sich vier Typen für diese besonderen Anforderungen bewähren.

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STUDY, DESIGN AND FABRICATION OF A 3D PRINTER A THESIS SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF BACHELOR OF TECHNOLOGY IN MECHANICAL ENGINEERING

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Institute for Software Systems

Student Theses

DeepFault in Regression Models: Identifying and Analyzing Suspicious Neurons . Bachelor Thesis, TU Hamburg, March 2024 BibTex Entry   Paper(PDF)

Using a parser-parser combinator for improved handling of sequences in BlattWerkzeug. TU Hamburg, February 2024 BibTex Entry   Paper(PDF)

Applying Multi-Versioning on Containerized HTML-based Video Game Software for Satisfying Performance Requirements. TU Hamburg, February 2024 BibTex Entry   Paper(PDF)

Randomized Generation of Flaky Test Suites . Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2024 BibTex Entry   Paper(PDF)

Iterative Neural Network Optimization Using the Apricot Weight-Adaption Approach with Weighted Training Subsets . Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2024 BibTex Entry   Paper(PDF)

Mutation-Based Accuracy Improvements in Neural Networks using Spectrum-Based Fault Localization . Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2024 BibTex Entry   Paper(PDF)

User Partitioning for Anytime Local-Search MaxSAT Solvers . Bachelor Thesis, TU Hamburg, October 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Attacking Defense Strategies of Neural Networks using Dynamic Backdoors . Master Thesis, TU Hamburg, August 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Braille Translation using Stochastic Parsing . Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Enhancing the Fix Patterns Database of Static Analysis Violations in Automated Semantic Program Repair using AVATAR . Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Application of Frequency Fitness Assignment for solving MaxSAT problems . Project Thesis, TU Hamburg, July 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Comparison and Implementation of Graph Traversal Algorithms for Automating Model-Based GUI Testing . Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Conformance Testing in UPPAAL with First and Higher-Order Mutants for Timed Automata . Master Thesis, TU Hamburg, June 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Scalability of a Noise Based Logic Simulation for Solving SAT . Bachelor Thesis, TU Hamburg, June 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Ensemble Learning of Neural Networks and Time-Series . Project Thesis, TU Hamburg, May 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Automated Translation of Partially Stochastic Time Petri Nets for Use with UPPAAL Model Checkers . Project Thesis, TU Hamburg, April 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Ein MaxSAT-basierter Ansatz zum Lernen linearer temporaler Eigenschaften für Online-Systeme. Bachelor Thesis, TU Hamburg, February 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Transfer Learning Code Smells using Version History. Master Thesis, TU Hamburg, January 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Conflict-based Path Planning for Multiple Autonomous Agent. Project Thesis, TU Hamburg, January 2023 BibTex Entry   Paper(PDF)

Infiltration of Deep Neural Networks using Dynamic Backdoors. Project Thesis, TU Hamburg, November 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Automating Statistical pWCET Analysis for Strategy Synthesis in UPPAAL. Project Thesis, TU Hamburg, November 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

A recursive learning algorithm for one-clock timed automata. Bachelor Thesis, TU Hamburg, September 2022 BibTex Entry   Paper(PDF )

Implementation and Optimization of Statement-Level Test-Case Minimization . Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

On-the-Fly Strategy Synthesis for Timed-Game Automata with Logically Conjunctive Reachability and Safety Properties . Master Thesis, TU Hamburg, July 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

On-the-fly Model Checking for Kripke Structures using Dependency Graphs . Bachelor Thesis, TU Hamburg, May 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Kripke Model Minimisation under CTL-Formula Constraints . Bachelor Thesis, TU Hamburg, May 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Optimization of Machine Learning Algorithms for Network Intrusion Detection . Bachelor Thesis, TU Hamburg, March 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Identifying Bug-Introducing Changes using Test Coverage and Information Retrieval Techniques . Bachelor Thesis, TU Hamburg, March 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Herleitung der WCET für PRET-Maschinen mittels Bounded Model Checking . Bachelor Thesis, TU Hamburg, February 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Learning UPPAAL Timed Automata from Network Protocol Traces . Bachelor Thesis, February 2022 BibTex Entry   Paper(PDF)

Detecting failures of machine learning services by black-box attacks. Bachelor Thesis, TU Hamburg, February 2022 BibTex Entry    Paper(PDF)

Performance prediction of reachability queries over a large knowledge graph. Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2022 BibTex Entry    Paper(PDF)

System Performance Modeling Based on the Combination of Property-Based Testing and Multiple Linear Regression. Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2022 BibTex Entry    Paper(PDF)

Automatic Derivation of Loop Bounds for WCET Analysis using Model Checking . Bachelor Thesis, TU Hamburg, December 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

User-Guided Random Testing using Input and Output Constraints. Master Thesis, TU Hamburg, November 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Generating Controller Timed Automata for Nested Uppaal Strategies . Project Thesis, TU Hamburg, October 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Low-Connectivity State Space Exploration using Swarm Model Checking on the GPU. Bachelor Thesis, TU Hamburg, September 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Implementation of the flag removal algorithm and evaluation for coverage and computation time. Bachelor Thesis, TU Hamburg, September 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Analysis and implementation of automatied data cleaning techniques for time series. Bachelor Thesis, TU Hamburg, September 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

An evolutionary approach for recovering UPPAAL timed automata from test traces. Bachelor Thesis, TU Hamburg, August 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Recognizing dark patterns in online offers. Bachelor Thesis, TU Hamburg, August 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Implementation and Experiments of Attacks on Social Networks. Bachelor Thesis, TU Hamburg, August 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Implementation and evaluation of a feeling-based approach for privacy preservation in location-based services. Master Thesis, TU Hamburg, July 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Translating interrupt-dependent assembler code for bounded model checking in SAL. Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

A Low-Level Liquid Type System for Memory Safety. Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Compact Representation of Strategies for Hybrid Games. Master Thesis, TU Hamburg, May 2021 BibTex Entry   Paper(PDF)

Adaptation and implementation of a probabilistic process calculus for evaluating location privacy preserving algorithms. Master Thesis, TU Hamburg, March 2021 BibTex Entry     Paper(PDF)

Fault Localization in Labelled Transition Systems with Test Execution Analysis. Bachelor Thesis, TU Hamburg, February 2021 BibTex Entry     Paper(PDF)

Implementation of a scalable SMT Model Counting Solver. Bachelor Thesis, TU Hamburg, February 2021 BibTex Entry     Paper(PDF)

Transforming Uppaal Strategies into Controller Timed Automat. Bachelor Thesis, TU Hamburg, February 2021 BibTex Entry     Paper(PDF)

TypeChecking of Formulas in Spreadsheet Programs. Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2021 BibTex Entry     Paper(PDF)

Implementation and Evaluation of Learning Timed Automata from Interaction Traces Algorithm. Projektarbeit, TU Hamburg, November 2020 Bibtex entry   Paper(PDF)

Generation of Random Timed Automata for Uppaal . Projektarbeit, TU Hamburg, September 2020 Bibtex entry   Paper(PDF)

Automatic Simulation of Rare Events in UPPAAL using Timed Automata. Projektarbeit, TU Hamburg, August 2020 Bibtex entry    Paper (PDF)

Learning Probabilistic Automata For Rare Events. Bachelor Thesis, TU Hamburg, August 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Improvements of Timed Automata through customizable Linting. Bachelor Thesis, TU Hamburg, August 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Implementation and Simulation of an LLB-Algorithm for privacy Preserving location-based Services. Projektarbeit, TU Hamburg, July 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Anomaly Recognition in Multivariate Time Series. Bachelor Thesis, TU Hamburg, July 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Implementation and Evaluation of spatial generalization Algorithms for privacy Preservation in location-based Services. Projektarbeit, TU Hamburg, May 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Quantitative runtime verification with unobservable state transitions. Master Thesis, TU Hamburg, March 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Expressing Temporal Properties via Reachability Checks and Automata Extensions for ETAs. Projektarbeit, TU Hamburg, February 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Retracing State Machine Evolution with respect to Preceding Specification using Reflection Models. Bachelor Thesis, TU Hamburg, January 2020 Bibtex entry   Paper (PDF)

Predicting Vessel Trajectories - A Comparison between RNNs and Kalman Filter . Master Thesis, TU Hamburg, December 2019 Bibtex entry   Paper(PDF)

Inference Attacks on Location Data and its Countermeasures. Bachelor Thesis, TU Hamburg, December 2019 Bibtex entry   Paper(PDF)

Constraint Logic Programming with Relaxation in Timetabling. Bachelor Thesis, TU Hamburg, December 2019. Bibtex entry

Optimizing Run-Time Performance of Look Ahead Online Model-Based Testing by Distributed Execution. Master thesis, TU Hamburg, January 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Improving The Quality of Requirement Specifications Using Automatic Ambiguity Detection Tools . Master thesis, TU Hamburg, April 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Incremental Measurement of Model Similarities in Probabilistic Timed Automata Learning . Master thesis, TU Hamburg, June 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automatic generation of fraudulent user behaviour . Master thesis, TU Hamburg, July 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Lazy Synthesis of AIGER Circuits by solving Safety Games with NuSMV . Bachelor thesis, TU Hamburg, September 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Optimizing CPU Inference Speed of Deep Neural Networks for Regression Tasks used in Real-Time Audio Applications . Master thesis, TU Hamburg, October 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Lock Scheduling with Estimated Times of Arrival Based on Historical AIS Data . Master thesis, TU Hamburg, January 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Study of Generated versus Recorded Geolocation Data . Projektarbeit, TU Hamburg, February 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

An Analytic Time Metric for Execution Time Evaluation in Online Model Checking . Projektarbeit, TU Hamburg, March 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Solving Symbolic Energy Games with NuSMV . Bachelor thesis, TU Hamburg, March 2019. Bibtex entry   Paper (PDF)

Formally Describing and Proving Privacy in Software Architectures. Master thesis, TU Hamburg, January 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Structure and parametrization learning for probabilistic timed automata . Projektarbeit, TU Hamburg, June 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Understanding and Improving Neural Network Classification . Projektarbeit, TU Hamburg, November 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

An Implementation of T-Closeness Through Steered Miroaggregation . Bachelor thesis, TU Hamburg, August 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Computational Verification of Differentially Private Algorithms and an Improved Accuracy Estimate for the Sparse Vector Technique . Bachelor thesis, TU Hamburg, February 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Transparent Quality Prediction for Software Requirements using Artificial Neural Networks . Master thesis, TU Hamburg, November 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

A New User Simulation-Based Approach for Application Performance Monitoring . Bachelor thesis, TU Hamburg, June 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

A layered architecture for time-series problems in logistics . Projektarbeit, TU Hamburg, 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Trajectory Anonymisation by Multivariate Microaggregation . Bachelor thesis, TU Hamburg, July 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Konsistenzprüfung von UML-Sequenzdiagrammen mit LTL-Spezifikationen in NuSMV . Bachelor thesis, TU Hamburg, July 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Visual Analysis of Memory Usage for DSP-based Multi-core Systems . Master thesis, TU Hamburg, April 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

An Energy Type System for OMNeT++ Modules and their Extension by Energy Statistics . Bachelor thesis, TU Hamburg, November 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Type System for Energy-Aware-Progamming for Proceduaral Languages . Bachelor thesis, TU Hamburg, September 2018. Bibtex entry   Paper (PDF)

Winnowing Algorithm for Program Code. Bachelor thesis, TU Hamburg, July 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Multric: Multiple Ranking Metrics Combined for Fault Localization . Projektarbeit, TU Hamburg, October 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Ein Algorithmus für einen universellen Klassifikator zur Software Prediction . Bachelor thesis, TU Hamburg, March 2017. Bibtex entry

Goal-oriented Test-case Generation for iOS Mobile Applications . Master thesis, TU Hamburg, October 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automated Power Consumption Automata Analysis . Projektarbeit, TU Hamburg, February 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Using Uppaal-SMC for Stochastic Modeling of Wireless Sensor Networks . Master thesis, TU Hamburg, September 2017. Bibtex entry

An Underapproximating Reachability Analysis for Hyrid Automata . Master thesis, TU Hamburg, April 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Solving Floating-Point SAT by Optimizing a Represeting Function . Projektarbeit, TU Hamburg, July 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automated Verification of Song's Protocol for Smart Cards using ProVerif . Projektarbeit, TU Hamburg, July 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Multiplication of BDD-Based Integer Sets for Abstract Interpretation of Executables . Bachelor thesis, TU Hamburg, March 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Swarm Testing using CSmith . Projektarbeit, TU Hamburg, February 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Feature Omission with C-Bounded Model Checking . Projektarbeit, TU Hamburg, February 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

LTL model repair . Master thesis, TU Hamburg, November 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Implementation of Continuous Data Testing and an Application to a pharmaceutical Software . Bachelor thesis, TU Hamburg, June 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Implementing a Type System on Differential Privacy for Security Protocols . Bachelor thesis, TU Hamburg, August 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

From UPPAAL to C: Code Generation and Semantic Model Constraints . Bachelor thesis, TU Hamburg, July 2017. Bibtex entry   Paper (PDF)

Mutation Analysis: A Case Study in Python. Master thesis, TU Hamburg, April 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Code Generation for UML Activity Diagrams in Real-Time Systems . Master thesis, TU Hamburg, October 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Semantic-Driven Model Repair for BDD-based Model Checking in NuSMV . Master thesis, TU Hamburg, July 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Extracting and Using Power Channel Data for Automaton Inverence Using Sparse Alphabets . Bachelor thesis, TU Hamburg, June 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

GUI Ripping of iOS Mobile Applications . Project work, TU Hamburg-Harburg, April 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Translation of Modelica Code into Hybrid Automata . Project work, TU Hamburg-Harburg, December 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automatic Code Synthesis of UML/SysML State Machines for Applications . Bachelor thesis, TU Hamburg, August 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automated C-Code Generation for SysML-based Architectures in the Context of Avionic Software . Bachelor thesis, TU Hamburg, August 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Valid Initial States for the Reachability Analysis of Differential-Algebraic Equations . Projektarbeit, TU Hamburg, August 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Combining Statistical and Online Model Checking based on UPPAAL and PRISM . Master thesis, TU Hamburg, October 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Online Model Checking with UPPAAL SMC . Projektarbeit, TU Hamburg, February 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Change- and Precision-sensitive Widening for BDD-based Integer Sets . Bachelor thesis, TU Hamburg, October 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

A hybrid architecture for pathfinding in dynamic environments . Master thesis, TU Hamburg, November 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Signedness-Agnostic Interval Domain with Congruences and an Implementation for Jakstab . Bachelor thesis, TU Hamburg, May 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Line Based Approach for Bugspots . Bachelor thesis, TU Hamburg, October 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automated Analysis of Natural Language Requirements using Boilerplates . Bachelor thesis, TU Hamburg, January 2016. Bibtex entry   Paper (PDF)

CTL Model Repair with NuSMV. Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, October 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Increasing Accuracy at Generating Verified Sandboxes for Cyber-Physical Systems Using Reachability Computations . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, February 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Evaluating Angluin's Algorithm for Learning Integrated Circuits . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, January 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Teaching Angluin to Learn the Inner Workings of Integrated Circuits . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, August 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Entwurf und Entwicklung eines Metamodells und graphischen Editors für Hybride Automaten . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, March 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Matching of Control- and Data-Flow Constructs in Disassembled Code . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, September 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

An Interval-Based Abstract Domain for Jakstab Supporting up to k Arbitrary Disjunctions . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, October 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Applying Precision-Improving Rules to Reachability Computations for Hybrid Automata in HyCreate . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, September 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Improvement and Evaluation of Jakstab's Interval Domain with a Focus on Bitwise Operations . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, September 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Semantic Preserving Transformations from ATLAS Testcase Descriptions to Teststand Sequences . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, June 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Fallbasiertes Schließen in strategischen Spielentscheidungen auf der NAO Robotik Plattform . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, August 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Reimplementing Lintent: A Type Checker for Android Permission Configurations . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, July 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Transformation of GRAFCET-Based Control Specifications Into an IEC 61131-3 Implementation . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Investigating the Influence of Different Counting Conditions in Count Matrix Based Code Clone Detection . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, August 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Static Data Flow Analysis for Vulnerable Permission Configurations of Android Applications . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, January 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Repository Mining at Machine-Code Level . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, June 2015. Bibtex entry   Paper (PDF)

Flow-Insensitive Points-To Analyses for Frama-C Based on Tarjan's Disjoint-Sets. Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, March 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Fast SAT-Count for Labelless Complementable BDDs in BDDStab . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Numerische Fehlerkorrektur und Programmflusskontrolle zur Behandlung von Soft Errors . Corrigendum, TU Hamburg-Harburg, August 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Numerische Fehlerkorrektur und Programmflusskontrolle zur Behandlung von Soft Errors . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Bidirectional Predicate Propagation in Frama-C and its Application to Warning Removal . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, September 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Frama-C Plug-In for Finding Equal-Valued Expressions Using Dataflow Analysis . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, January 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Validierung des Schleifenerkennungsalgorithmus von Wei, Mao, Zou und Chen . Bachelorarbeit, TU Hamburg-Harburg, September 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Entwicklung eines universellen Visualisierungs- und Datenverwaltungstools für asynchrone Messwerte . Bachelorarbeit, TU Hamburg-Harburg, October 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automated Generation of Unit Tests from UML Activity Diagrams using the AMPL Interface for Constraint Solvers . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, January 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Burrows-Wheeler compression with modified sort orders and exceptions to the MTF phase, and their impact on the compression rate . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, September 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Test-Case Coverage Analysis of State-Based Automata for Fuel-Cell Systems in Commercial Aircraft . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

A GUI for Real-time Visualization of On-line Model Checking with UPPAAL . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

3D Modelling, Feature Extraction and Segmentation of Modern Warehouse Environments using Laserscanners . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, September 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Intraprocedural Control Flow Visualization based on Regular Expressions . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, January 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Selecting Attributes for Automated Clustering of Disassembled Code from Embedded Systems . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, February 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Clone Detection For Reserve Engineering of Disassembled Code . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2014. Bibtex entry   Paper (PDF)

Grammar Transformations for Comparing Modelica Versions. Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Bitfehlerinjektionen in Register auf der Basis von FITIn . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, June 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Anwendung von ASP auf Planungsprobleme . Studienarbeit, TU Hamburg-Harburg, November 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Reusable QVT patterns for state machine model transformations and their verification in VMTS . Project work, TU Hamburg-Harburg, September 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Model Checking of a Closed-Loop Medical Device System in UPPAAL . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, February 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Online Checking of a Hybrid Laser Tracheotomy Model in UPPAAL-SMC . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, December 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automatic Case Analysis for Improving Path Sensitivity in Frama-C . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, March 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Static Single-Assignment for Program Slicing on Binary Intermediate Language . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, May 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Automatic Evolutionary GUI Testing Assisted by Static Analysis . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, October 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Valgrind-based Soft Error Injection Tool for SIHFT Evaluations . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, March 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Evaluation of Standard Information retrieval system related to specific queries . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, May 2013. Bibtex entry   Paper (PDF)

Modelling and Verification of QoS properties of a Biomedical Wireless Sensor Network. Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, February 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Implementing a Multi-Target .NetCompiler for TouchDevelop . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, May 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Detection of Zeno Sets in Hybrid Systems to Validate Modelica Simulations . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Implementing Exhaustive Search for the Coil-in-the-box Problem using MPI . Project work, TU Hamburg-Harburg, June 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Boolean Analysis for Path-senvitive Interprocedural Analyses of Asynchronous Programs . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, September 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

An interprocedural Points - To Analysis for Event-Driven Programs . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, January 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Reverse Engineering und Analyse eines auf RS-232 basierenden Protokolls zur Reimplementierung . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, July 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Das risikoorientierte und automatisierte Testen einer medizinischen Software mit Hilfe von Black-Box-Regressionstests . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, December 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

User Event Tracking for Test Case Generation for Web Applications . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, February 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Enhancing UPPAAL's Explanatory Power using Static Zeno Run Analysis . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, April 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Scalability Analysis of the Simulin Design Verifier on an Avionic System . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, August 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Investitgation of Sensor Networks using Algebraic Topology . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, November 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Run-Time Load Analysis of Multi-Threaded Aplications by Inspection of Inter-Process Communication . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Binary Analysis for Code Reconstruction of Control Software . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, October 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

A Data Partitioning Algorithm for Sound Particle Radiosity . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, August 2012. Bibtex entry   Paper (PDF)

Inferring Alias Contracts in VCC using Separation Analysis. Studienarbeit, TU Hamburg-Harburg, May 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

Symbolic Execution of nesC Programs . Studienarbeit, TU Hamburg-Harburg, April 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

An OBDD-based Representation of Sets of Integers for Frama-C . Studienarbeit, TU Hamburg-Harburg, April 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

Entwicklung eines Datenloggers für Beatmungsdaten und Mutationsanalyse für Robustheitstests . Bachelorarbeit, TU Hamburg-Harburg, August 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

Evaluation von Optimierungsalgorithmen zur Tourplanung im Hamburger Hafen . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, November 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

Entwurf einer komponentenbasierten und sicheren Formularbeschreibungssprache für heterogene Ausgabemedien . Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, February 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

Performancetests für SQL Server 2008 bei der Verarbeitung räumlich-thematischer Daten . Bachelorarbeit, TU Hamburg-Harburg, November 2011. Bibtex entry   Paper (PDF)

Performance comparison of heuristic algorithms in routing optimization of sequencing traversing cars in a warehouse . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, April 2010. Bibtex entry   Paper (PDF)

Dynamic Invariant Detection for Sensor Network Applications . Projektarbeit, TU Hamburg-Harburg, December 2010. Bibtex entry   Paper (PDF)

Trafotest - A robust and fault-tolerant control software for transformer test stands . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, March 2010. Bibtex entry   Paper (PDF)

Evaluation von Optimierungsmaßnahmen bezüglich des Datencaches anhand von einfachen Algorithmen aus der Bildverarbeitung . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, July 2010. Bibtex entry   Paper (PDF)

Erkennung von Quellkodeduplikaten in WSN-Routingprotokollen mittels Klondetektoren . Bachelor thesis, TU Hamburg-Harburg, August 2010. Bibtex entry   Paper (PDF)

Inter-Context Control-Flow Graph for NesC, with Improved Split-Phase Handling . Studienarbeit, TU Hamburg-Harburg, July 2010. Bibtex entry   Paper (PDF)

Evaluation einer agentenbasierten Modellierung für ein AIS-Überwachungssystem mit optimierter Festmacheinsatzplanung. Diplomarbeit, TU Hamburg-Harburg, November 2009. Bibtex entry   Paper (PDF)

Conceptual-to-Oject Schema Mapping . Studienarbeit, TU Hamburg-Harburg, July 2009. Bibtex entry   Paper (PDF)

Program Transformation in Scala . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, October 2009. Bibtex entry  

Language-Integrated Queries in Scala . Master thesis, TU Hamburg-Harburg, December 2009. Bibtex entry   Paper (PDF)