Abschlussarbeiten

Das Fokusfeld Circularity/Kreislaufwirtschaft verfolgt die Verankerung der Prinzipien einer Kreislaufwirtschaft im Produktentwicklungsprozess. Ziel ist die methodische Unterstützung bei der Gestaltung kreislauffähiger Produktsysteme. Abschlussarbeiten untersuchen, wie Produkte, Komponenten und ganze Produkt-Service-Systeme so entwickelt, bewertet und optimiert werden können, dass Ressourcen effizient eingesetzt („Narrowing“), Produktsysteme möglichst lange und intensiv genutzt („Slowing“), und die Wieder- bzw. Weiterverwendung von Komponenten sowie das Recycling von Materialien unterstützt werden („Closing“). Mögliche Schwerpunkte liegen in der Kreislaufbewertung und -synthese, digitalen Produktpässen, digitalen Zwillingen, KI-gestützten Werkzeugen sowie der Verknüpfung von Produkt- und Geschäftsmodellentwicklung zur Förderung der zirkulären Wertschöpfung.

Forschungsthemen:

• Bewertung des Einflusses steigender Elektrik/Elektronik in Produkten auf die Kreislauffähigkeit von Stahl (Kooperation im Rahmen von Circular Saar) / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.
• Modulare Kreislaufgestaltung einer Palette (Kooperation im Rahmen von Circular Saar) / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.
• Analyse der Kreislauffähigkeit und Recyclingmöglichkeiten von elektrischen Energiespeichern/Verbundwerkstoffen / Ansprechpartner: Dominik Neumann, M.Sc.
• Analyse regionaler Stoffströme und Kreislaufakteure zur Identifikation von Potenzialen der Kreislaufschließung / Ansprechpartner: Dominik Neumann, M.Sc.
• Kreislaufbewertung und -analyse eines technischen Produkts / Ansprechpartner: Dominik Neumann, M.Sc.
• Developing with ChatGPT: Aufstellung eines Leitfadens zur Entwicklung nachhaltiger Produktsysteme (Geschäftsmodell + Produkt) mit der Hilfe einer geeigneten LLM / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Systematische Literaturrecherche: Welche Ansätze existieren bereits, die die Geschäftsmodellentwicklung und die Produktentwicklung miteinander verknüpfen? Wie kann diese Verknüpfung erfolgen? (ggf. mit Entwicklung einer eigenen Vorgehensweise) / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Design for PSS: Durchführung einer geeigneten prototypischen PSS-Entwicklung mit der Hilfe eines passenden Fallbeispiels (Visualisierung in figma oder lovable) / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Automatisierung eines stücklistenbasierten Workflows zur Kreislaufbewertung- und Materialbewertung technischer Produkte / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.
• Vergleich mechatronischer Produktarchitekturen hinsichtlich Materialkritikalität und Kreislauffähigkeit / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.
• Analyse der Materialkritikalität elektrischer Funktionen in mechatronischen Produkten / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.

• Absolute soziale Nachhaltigkeitsbewertung mittels S-LCA und der PSILCA Datenbank  / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.
• Integration von Konzepten zu Beyond Value Chain Mitigation in die Produktentwicklung  / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.
• Probabilistische Modellierung und Bewertung von absoluter Nachhaltigkeit für ein Produktsystem (z.B. BEV) hinsichtlich Allokation, Produktgestaltung und Produktnutzung  / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.
• Reboundless Design for Absolute Sustainability  / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.
• Ganzheitliche Nachhaltigkeitsbewertung eines technischen Produktsystems auf Basis des Business Model Canvas unter Anwendung integrierter Nachhaltigkeitsindikatoren / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Analyse eines technischen Produktsystems im Kontext der Kreislaufwirtschaft unter Anwendung systemischer Bewertungsansätze auf Basis des Business Model Canvas / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Bewertung eines technischen Produktsystems durch Integration des Business Model Canvas und kreislaufwirtschaftlicher Prinzipien in ein zu entwickelndes Bewertungsframework / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Ökonomische Nachhaltigkeit in Produktsystemen (Geschäftsmodell + Produkt) - Wie kann dieses Ziel erreicht werden, ist es definiert und wie wird es bewertet? / Ansprechpartner: Jonas Mohnke, M.Sc.
• Fallstudienbasierte Anwendung eines materialbudgetbasierten Bewertungsansatzes auf ein technisches Produkt / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.
• Entwicklung und Anwendung eines automatisierten CAD-to-Sustainability Workflows für technische Produkte / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.

Das Fokusfeld Lightweight Design verfolgt das Ziel der methodischen Gewichtsreduktion von Produkten und technischen Systemen. Abschlussarbeiten adressieren die Auswahl geeigneter Werkstoffe und Prozesse, die konstruktive Umsetzung von Leichtbaukonzepten sowie die Bewertung komponentenübergreifender Einsparpotenziale. Dabei werden Leichtbaumaßnahmen nicht isoliert betrachtet, sondern hinsichtlich ihrer ökologischen, wirtschaftlichen und kreislaufbezogenen Wirkungen über den gesamten Lebenszyklus analysiert.

Themenbeispiele:

• Experimentell: Untersuchung der mechanischen Eigenschaften nachhaltiger Verbundwerkstoffe (naturfaserverstärkte Kunststoffe, rCFRP) im Vergleich zu konventionellen Verbundwerkstoffen (CFRP, GFRP) / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.

• Methodisch: Analyse von Leichtbaumaßnahmen an Elektrofahrrädern aus Sicht absoluter Umweltgrenzen / Ansprechpartner: Kristian König, M.Sc.

• Methodische Untersuchung generativer Designansätze für additiv gefertigte Leichtbaustrukturen / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.

Die Kompetenzfelder bündeln methodische und technische Fähigkeiten, die querschnittlich zu den Fokusfeldern eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem die Potentialanalyse und -hebung von Technologien der additiven Fertigung, künstlicher Intelligenz und datengetriebener Methoden. Abschlussarbeiten in diesem Bereich entwickeln Modelle, Werkzeuge, Workflows oder Tools und verifizieren diese in der Regel anhand eines konkreten Use Cases.

Themenbeispiel:

• Entwicklung eines Workflows zur Analyse von Änderungswirkungen zwischen Anforderungen und CAD-Modellen / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.

Innerhalb der Transferfelder werden die methodischen Arbeiten der Fokusfelder oder des Kompetenzfeld-Clusters in konkrete Produkt-, Projekt- und Industrieanwendungen überführt. Im Vordergrund stehen Circular Engineering, Sustainable Systems und LEAN-Mobility sowie industrielle Kooperationsprojekte. Ein besonderes Beispiel ist das lehrstuhlinterne Projekt LEAN-B, innerhalb dessen durch studentische Arbeiten ein Leichtelektrofahrzeug entwickelt wird. Die Arbeiten können konstruktiv, simulationsbasiert, methodisch, bewertungsorientiert oder prototypisch ausgerichtet sein.

Themenbeispiele:

• LEAN-B – Entwicklung und Auslegung eines elektrischen Pedalgenerators (inkl. Gleichrichter und Spannungswandler) für ein LEV / Ansprechpartner: Dr.-Ing. Simon Mörsdorf

• LEAN-B – Aufbau eines Hardware-in-the-Loop-Prüfstands für das elektrische System (Motoren, Akku, Beleuchtung, Pedalgenerator, Ladeelektronik, Infotainment, CAN-Bus, Kabelbaum, Sensorik, HMI,…) eines LEV / Ansprechpartner: Dr.-Ing. Simon Mörsdorf

• LEAN-B – Entwicklung und Auslegung einer Crashstruktur für ein LEV / Ansprechpartner: Dr.-Ing. Simon Mörsdorf

• LEAN-B – Konzeptionierung und Entwicklung eines nachhaltigen Karosseriekonzepts für ein LEV / Ansprechpartner: Dr.-Ing. Simon Mörsdorf

• Parabike – Entwicklung eines parametrischen Fahrradrahmenkonzepts unter Berücksichtigung gelöteter Rohrverbindungen / Ansprechpartner: Nicolas Scherer, M.Sc.

• Industrielle Kooperationen nach Vereinbarung / Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber