All listed projects on this page relate to the following courses of study and their respective examination regulations. Workloads and conrete assignments will be adjusted to the respective module.

  • HCI PO2019: Project A/B/C – Thesis
  • HCI PO2014: Maser Project – Thesis
  • WI PO2019: Maser/Bachelor Project – Thesis
  • WI PO2014: Maser/Bachelor Project – Thesis

Table of Contents

  1. 3D Druck im Kriseneinsatz
  2. Großformat 3D-Druck mit einem kollaborativen Roboterarm
  3. Data visualisation:  Infrastrukturen der Kooperation
  4. Entwicklung und Evaluation eines Fab Lab Management Systems
  5. Robotics: Human machine interface (HMI) zur Steuerung eines Roboters
  6. Smart City: Open Network – Open Data mit LoRaWAN
  7. Additive Manufacturing: Sustainability, Waste & Reclycing
  8. Sustainability and Environmental Awareness in Desktop SLA Printing

3D Druck im Kriseneinsatz

Das neuartige Coronavirus schränkt Gesellschaften stark ein und stellt uns alle auf die Probe. Über die vergangen Wochen konnte in Deutschland und der Welt starke Solidarität zwischen Menschen und Initiativen beobachtet werden. Hierzulande hat sich quasi über Nacht das Netzwerk “Maker vs. Virus” geformt. Tausende Menschen organisieren sich dort um Behelfsequipment herzustellen, das verschiedenste Probleme lösen soll: Gesichtsvisiere, Ohrenschoner für Mund-Nasenschutz-Masken, uvm. Es wird kommuniziert, kollaboriert, Daten getauscht, gedruckt, gelasert, genäht und experimentiert. Selbst die Industrie wird beraten. Dieser Diskurs ist sehr facettenreich und es gibt viele Themen, die behandelt werden können: Wie genau läuft die Organisation und Koordination solcher losen Gefüge/Initiativen? Was passiert dort zwischenmenschlich? 3D Drucker sind wenig effizient für die Massenproduktion, aber sehr hilfreich wenn es um schnelle, agile Reaktion geht. Das Fab Lab selbst produziert Gesichtsvisiere – wir verstehen das aber nur als Ersthilfe, bis der Bedarf and zertifiziertem Equipment am Markt gedeckt werden kann. Spritzgussanlagen müssen erstmal “anlaufen”, Produktionsstätten und Erzeugnisse müssen zertifiziert werden – das braucht Zeit. In der Zwischenzeit versorgen technikbegeisterte Menschen Ärzte, Schulen und Kliniken mit Equipment. Es gab aber auch weitere Innovationen: Beatmungsgeräte auf Basis von CPAP Beatmungsgeräten, Splitterventile zur Beatmung mehrerer Personen mit einer Maschine sind sehr schnell entstanden.

Es gilt, einen Überblick technologischer Innovationen im Bereich digitaler Fabrikation zu bekommen oder einzelne Innovationen näher zu untersuchen. Arbeiten in diesem Bereich haben einen reinen Forschungsschwerpunkt.

Bei interesse kontaktierst du Marios Mouratidis direkt.


Großformat 3D-Druck mit einem kollaborativen Roboterarm

Additive Fertigung ermöglicht die Herstellung von Bauteilen, die mit den weiter verbreiteten subtraktiven Verfahren wie der spanabhebenden Bearbeitung nicht möglich sind. Mit 3D-Druckern lassen sich auch haptische und auswertbare Prototypen schnell und kostengünstig herstellen. Kostspielige Rüst- und Werkzeugkosten, die bei Verfahren wie Zerspanung oder Spritzguss anfallen würden, können vermieden werden. Die Anschaffungskosten für 3D-Drucker sind stark gesunken und die Technologie ist erschwinglich, aber die Arbeitsbereiche solcher Maschinen sind begrenzt. Deshalb soll ein Industrieroboter von Universal Robotics (Modell: UR10e) in einen Großformatdrucker umgebaut werden. Der Kern dieser Arbeit besteht darin, einen 3D-Drucker zu bauen, über das Design für die Herstellung eines Großformatdruckers nachzudenken und die Nutzbarkeit eines solchen Systems zu bewerten.

Kernaktivitäten könnten sein: Programmierung mit RoboDK, Polyscope, Python, 3D-Modellierung, IoT, uvm.

Mehr Informationen findet man hier.


Data visualisation:  Infrastrukturen der Kooperation

Industrie 4.0 ist in aller Munde, viele sprechen über die Vorteile der Digitalisierung. Im Zusammenhang mit verteilten Laboren und Arbeitsplätzen stellt sich die Frage, wie die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen unterstützt werden kann. Welche Daten müssen gesammelt und ausgewertet werden? Was sind die konkreten Anforderungen der Anwender? Kann die Wartung automatisiert werden? Wie kann interdisziplinäre Kommunikation (Ingeneur vs. Designer vs. ….) gefördert werden? Wie kann eine Zusammenarbeit ermöglicht werden? Die Kernaktivitäten können entweder einen technischen oder einen Forschungsschwerpunkt beinhalten:

Programmierung in Python (Django), C, Front-End-Entwicklung, IoT, HTML5/CSS/JS, MqTT, Zigbee. Allgemeines hacken vorhandener 3D Drucker im Fab Lab.

Ein ethnographischer und partizipatorischer Forschungsansatz kann angewandt werden, um Design-Implikationen zu finden und ein System zu konzeptualisieren.

Mehr Informationen findet man hier.


Entwicklung und Evaluation eines Fab Lab Management Systems

Ein Fab Lab ist eine offene Werkstatt mit Maschinen, die bei unsachgemäßem Gebrauch gefährlich sein können. Eine offene Werkstatt bedeutet, dass eine große Anzahl von Personen mit unterschiedlichen Hintergründen und Wissensständen an verschiedenen Maschinen und Arbeitsbereichen arbeiten kann. Arbeitssicherheit und Arbeitsschutz sind wichtig, um BenutzerInnen und Maschinen zu schützen. Die BenutzerInnen müssen in die verschiedenen Arbeitsbereiche eingewiesen werden, um diese zu nutzen. Aber wie kann man sicherstellen, dass BenutzerInnen nur an Maschinen arbeiten, für die sie eingewiesen wurden?

Die Geräte müssen in regelmäßigen Abständen gewartet werden – predictive maintance ist ein Schlagwort hierbei. IoT und moderne Technologien können Maschinen in die Lage versetzen, zu kommunizieren und Daten auszutauschen. Es soll exploriert werden wie eine Infrastruktur, die Werkstätten (wie Fab Labs, Makerspaces, Hackerspaces usw.) “intelligent” macht, aussehen könnte.

Kernaktivitäten können entweder einen technischen oder einen Forschungsschwerpunkt beinhalten:

Programmierung in Python (Django), C, Front-End-Entwicklung, IoT, HTML5/CSS/JS, MqTT, Zigbee.

Ein ethnographischer und partizipatorischer Forschungsansatz kann angewandt werden, um Design-Implikationen zu finden und ein System zu konzeptualisieren.

Mehr Informationen findet man hier.


Robotics: Human machine interface (HMI) zur Steuerung eines Roboters

Kollaborative Roboter haben ihren Weg in Industrie und Fertigung gefunden. Sie sollen mit Menschen arbeiten und werden damit beworben, dass sie einfach zu programmieren und zu benutzen sind. Die Maschinen können durch direkte physische menschliche Interaktion programmiert werden. Sie können auch über eine IDE am Bildschirm programmiert werden. Aber wie intuitiv ist die Handhabung des Roboters? Kann die Interaktion auf eine natürlichere Art und Weise erfolgen? Welche Rolle können AR- und VR-Anwendungen spielen?

Der Kern der Arbeit besteht darin, einen Industrieroboter über eine AR/VR-Anwendung direkt zu steuern und zu programmieren.

Mehr Informationen findet man hier.


Smart City: Open Network – Open Data mit LoRaWAN

Das Low Range Wide Area Network (LoRaWAN) ermöglich das senden kleiner Datenmengen, über verhältnismäßig große Distanzen. Es ermöglicht zudem, den Betrieb zum Beispiel batterie- oder solarbetriebener Systeme in einem regionalen, nationalen oder auch globalen Netzwerk. LoRaWAN es ermöglicht somit das Internet der Dinge an fast jedem Ort – durch die hohe Reichweite – auch dort wo es keine Internetabdeckung gibt. Durch die relativ offen gehaltene Gestaltung des Standards, ergibt sich eine Fülle von Anwendungsbeispielen und -gebieten. Ziel dieser Arbeit ist es anhand von selbtentwickelten Projekten, Prototypen erste Studien durch zu führen, welche als Basis für ein größeres Pilotprojekt im Rahmen von Smart City dienlich sein können. Das Netzwerk und die Daten sollen für offen nutzbar sein: Bürgerinitiativen, Individuen, Schulen, Industrie, Universitäten, Städte, usw.


Additive Manufacturing: Sustainability, Waste & Reclycing

Part labelling through automated GCode modification during slicing.

Tags: gCode programming scripting slicer sustainability user-research

3D printing has become very popular over the past decade. Expiring patents have enable a strong push in innovation around this topic, leading to a plethora of open-source machines (cf. https://reprap.org/wiki/RepRap_Family_Tree). While enthusiasts have opened up the floor for wider audience, a few businesses took up the idea and created out-of-the-box usable machines, enabling a wider spread adoption of the technology in businesses but also homes.
Those machines use different polymers to produce parts. Users buy materials ranging from ABS, PET, PLA to photopolymer resins to use in their machines at home. With a growing community, misprints and other waste is produced as well. How can reclycling 3D printed plastics be supported? Usually platics are labeled with a specific identifer, so they can be properly recycled (cf. https://www.astm.org/COMMIT/d7611.pdf).

Recycling codes on consumer products and packaging.
Image by Z22, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.

However, 3D printed objects are not labeled and therefore cannot be led into recycling cycles at the end of their lifetime.
There has been some research in the past on labeling 3D printed parts during the print preparation process (i.e. within a slicer), however the proposed solution is not very usable and requires a high amount of technological expertise.

This research should evaluate a modular option in popular slicers (PrusaSlicer, Cura) that enables automated process to label printed parts and the acceptability by users.

Image by Emily J. Hunt, Chenlong Zhang, Nick Anzalone, Joshua M. Pearce. Polymer recycling codes for distributed manufacturing with 3-D printers, Resources, Conservation and Recycling, Volume 97, 2015, Pages 24-30. A pencil cup printed in polylactic acid (PLA). The left inset shows illuminationof the pencil holder from the bottom.


Sustainability and Environmental Awareness in Desktop SLA Printing

Tags: user-research ethnography participatory-action-research field-research

Stereolithography printing (SLA) is getting more attention, especially as machines and materials have become more affordable for consumers and business. SLA printers offer a great surface finish on objects and high degree of detail.

The SLA workflow is however not as trivial as the wider spread FDM workflow. The material is liquid, sticky and dangerous to humans, animals and especially the aquatic environment. Moreover, objects printed need post-processing: they have be washed and cured with UV light. This leaves users with byproducts containing solved resin, which needs special means of disposal.

This research should investigate the SLA workflow in desktop SLA printing of home users. A study should be performed in various online communities. This includes how awareness is raised on the dangers and how users implement the workflow at home or in businesses. Interviews with users should be conducted.

Excerpt from Hazard Identification Chapter of a Material Safety Data Sheet (https://shop.prusa3d.com/fotky/SafetySheet_Resin_Tough.pdf).

  • H317 May cause an allergic skin reaction
  • H320 Causes eye irritation
  • H303 May be harmful if swallowed (uncured material only)
  • H335 May cause respiratory irritation (uncured material only)
  • P201 Obtain special instructions before use.
  • P202 Do not handle until all safety precautions have been read and understood.
  • P261 Avoid breathing dust or fume. (uncured material only)
  • P264 Wash thoroughly after handling.
  • P273 Avoid release to the environment.
  • P280 Wear protective gloves, protective clothing, eye protection and face protection.
  • P337+P313 If eye irritation persists: Get medical attention.
  • P302+P352 If skin contract: Wash with plenty of water and soap.
  • P333+P313 If skin irritation occurs: Get medical attention.
  • P501 Dispose of contents and container in accordance with local and national regulations.