Virtuelles Entwurfslabor Elektromagnete

Ausgangssituation:

Elektromagnete werden seit ca. 150 Jahren technisch genutzt. Heute werden Sie in den unterschiedlichsten Bauformen, häufig auch in Millionen Stückzahlen als Relais, Ventilsteller für die Automatisierungstechnik oder Automobilindustrie sowie als Betätigungsmagnete in der Verfahrenstechnik oder Sicherheitstechnik gebaut. Prinzipiell lassen sich die verschiedenen Bauformen auf wenige Grundformen zurückführen. Obwohl Elektromagnete im Wesentlichen nur aus den Bauteilen Spule, Joch und Anker bestehen, ist ihre Beschreibung und das Verständnis der kritischen Größen sehr schwierig. Dies liegt daran, dass der elektrische, der magnetische und der mechanische Teil des Energiewandlers stark miteinander wechselwirken. Des Weiteren erschweren die ferromagnetischen Konstruktionswerkstoffe mit ihrem nichtlinearen Verhalten die mathematische Berechnung.
Die Diplomarbeit hat das Ziel, die 3D Visualisierung und Animation dafür zu nutzen, das Verständnis für die physikalischen Vorgänge im Elektromagneten für Lernende zu erhöhen sowie Probleme im Entwurfsprozess durch interaktive virtuelle Experimente am dreidimensional dargestellten Elektromagneten zugänglicher zu gestalten.
Hierbei soll eine Web-Präsentation verwendet werden, um das Lernobjekt bereitzustellen. Dies birgt auch Anwendungsmöglichkeiten für Entwickler in der Industrie und für umfassendere Betrachtungen an Forschungsinstituten.

Aufgabenstellung:

- Einarbeitung in die Funktion von Elektromagneten
- 3D Modellierung mit einer Software, welche die Anforderungen an die angestrebten virtuellen Experimente erfüllt (z.B. Inventor, Maya, 3D Studio Max o.ä.)
- Erstellung von Interaktionsmöglichkeiten über die geometrische Modellierung und hinterlegten physikalischen Modellen (z.B. Wirefusion)
- Programmierung zusätzlicher Ineraktionsformen mit JAVA
- Anpassung der Nutzerschnittstelle, Einbeziehung von Usability Standards
- Aufarbeitung als webfähiges Lernobjekt (z.B. Java Applet)
- Erstellung von Bedienungsunterlagen dieser Tools zur Anwendung in der Ausbildung an der TU Ilmenau
- Dokumentation des Entwicklungsprozesses

Diplomand: Philipp Leibelt (Medientechnologie)

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Ströhla (Fak. MB/FG Entwurf Mechatronischer Antriebe)

Wissenschaftliche Betreuer: Dr.-Ing. Volker Neundorf

Status: beendet, 02/2011

(Texte aus der jeweiligen Aufgabenstellung oder aus dem Expose bzw. der schriftlichen Arbeit der jeweiligen Studierenden)