Masterarbeit - Plattformstrategie für Outdoor-Roboter: Modulare Produktarchitektur, Modularitätsgrad

Fraunhofer IPA; Stuttgart; On-site; EUR 13,000 - 20,000; Full time

Benefits offered by this job

Abschlussarbeit

CURTtrac-Mitwirkung

Praxisnahe Robotik-Erfahrung

Zusammenarbeit mit Studierenden

Job summary

Fraunhofer IPA in Stuttgart sucht eine Masterandin/einen Masteranden zur Entwicklung einer modularen Produktarchitektur für eine kettenbasierte Outdoor-Plattform CURTtrac. Sie konzipieren eine Baukastenstruktur, definieren Modulgrenzen und Schnittstellen und leiten CAD-konforme Designs ab.

Zu den Aufgaben gehört die Evaluierung von Funktionsstrukturen, Lebensphasenmodularisierung, sowie die Ableitung von Varianten zu einer robusten Plattform. Die Vergütung erfolgt je nach Qualifikation.

Qualifications

• Gültige Immatrikulation an einer deutschen Hochschule oder Universität.
• Erfahrung mit CAD (idealerweise SolidWorks).
• Überdurchschnittliche Studienleistungen oder einschlägige Projekterfahrung.
• Grundkenntnisse in Konstruktionsmethodik und Produktstrukturierung

Responsibilities

• Aufarbeitung des Stands der Technik zu Plattformstrategien und modularen Baukastensystemen, inklusive industrieller Referenzen.
• Analyse der adressierten Anwendungsfälle und Erfassung der externen Varianz.
• Aufstellen der Funktionsstruktur der Produktfamilie und Trennung in Standard- und Variantenfunktionen.
• Modulbildung anhand von Modultreibern und Lebensphasenmodularisierung.
• Festlegung der Produktarchitektur mit Modulgrenzen und Schnittstellen.
• Bewertung der Architekturvarianten hinsichtlich Wiederverwendbarkeit und Bauraum.
• Nachweis der Baukastentauglichkeit durch Ableitung einer radbasierten Plattform als CAD-Konfiguration

Skills

CAD

SolidWorks

Konstruktionsmethodik

Analytische Arbeitsweise

Deutsch/Englischkenntnisse

Tools

SolidWorks

CAD-Software

Job description

Ausschreibung für die Fachrichtung wie z. B.: Maschinenbau, Mechatronik oder vergleichbare. In der Forschungsgruppe „Navigation mobile Roboter“ entwickeln wir autonome, mobile Roboter für Anwendungen im Außenbereich, beispielsweise in der Landwirtschaft, in urbanen Umgebungen sowie für Search and Rescue. Da unsere Plattformen an sehr unterschiedliche Einsatzszenarien angepasst werden, gewinnen modulare, wiederverwendbare Bausteine für uns zunehmend an Bedeutung. Damit lassen sich Entwicklungszeit neuer Varianten verkürzen, Teilevielfalt reduzieren und Instandsetzung vereinfachen. Die zu betrachtende Plattform ist unser kettenbasierter Roboter CURTtrac, der in den kommenden Jahren als Serienprodukt für mehrere hundert bis tausend Einheiten ausgelegt werden soll. Damit benötigen wir eine tragfähigen Plattformstrategie vergleichbar mit den Baukastenstrategien der Automobilindustrie, allerdings unter den besonderen Randbedingungen der mobilen Outdoor-Robotik. Zur Unterstützung dieser Entwicklungen suchen wir einen Masteranden (m/w/d), der eine modulare Produktarchitektur konzipieren möchten unter Berücksichtigung eines geeigneten Modularitätsgrads. Ziel ist ein Konzept eines modularen Systems, wobei noch zu definierende systemische Zielgrößen zu beachten sind. Als Nachweis der Baukastentauglichkeit wird eine radbasierte Plattform vollständig aus dem entwickelten Baukasten abgeleitet und in CAD konzipiert.

Hier sorgen Sie für Veränderung

• Aufarbeitung des Stands der Technik zu Plattformstrategien und modularen Baukastensystemen, einschließlich industrieller Referenzen wie der Baukastenstrategien der Automobilindustrie
• Analyse der aktuell adressierten Anwendungsfälle (Landwirtschaft, urbane Anwendungen, Search and Rescue) und Erfassung der daraus resultierenden externen Varianz
• Aufstellen der Funktionsstruktur der Produktfamilie und Trennung in Standard- und Variantenfunktionen, ausgehend von unserer bestehenden Plattform CURTtrac
• Modulbildung anhand von Modultreibern über die relevanten Lebensphasen, aufbauend auf etablierten Methoden, z. B. der variantengerechten Produktgestaltung und Lebensphasenmodularisierung (nach Krause) oder Modular Function Deployment (nach Erixon)
• Festlegung der Produktarchitektur mit Modulgrenzen sowie Spezifikation der mechanischen und datentechnischen Schnittstellen
• Bewertung der Architekturvarianten hinsichtlich Wiederverwendungsgrad, Abdeckung der Anwendungsfälle, Teilevielfalt und Bauraum
• Nachweis der Baukastentauglichkeit durch vollständige Ableitung einer radbasierten Plattform als CAD-Konfiguration aus dem entwickelten Baukasten

Die Plattform ist auf Outdoor-Einsätze auszulegen (bspw. Spritzwasserschutz, Temperaturbereich ca. -15 bis 45 °C, robuste Instandhaltung).

Hiermit bringen Sie sich ein

• Gültige Immatrikulation an einer deutschen Hochschule oder Universität
• Erfahrung mit CAD (idealerweise SolidWorks)
• Überdurchschnittliche Studienleistungen oder einschlägige Vorerfahrung aus eigenen Projekten
• Grundkenntnisse in Konstruktionsmethodik und Produktstrukturierung
• Selbstständige, strukturierte und analytische Arbeitsweise
• Sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

Was wir für Sie bereithalten

• Abschlussarbeit mit direktem Anwendungsbezug und möglicher Umsetzung in Produkten
• Mitwirkung an unserer Roboter-Eigenentwicklung CURTtrac
• Möglichkeit, Erfahrung in der Entwicklung von Robotersystemen für den Außeneinsatz zu sammeln und Verantwortung zu übernehmen, um eigene Ideen umzusetzen
• Einbindung in unser studentisches Entwicklerteam und Zusammenarbeit mit Studierenden aus Informatik und Elektrotechnik

Die Vergütung erfolgt je nach Qualifikation.

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Unsere Aufgaben sind vielfältig und anpassbar – für Bewerber*innen mit Behinderung finden wir gemeinsam Lösungen, die ihre Fähigkeiten optimal fördern.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA