Masterarbeit: Entwicklung eines generisch webbasierten Maschinenmodells zur Kollisionsprüfung

Ausschreibung für die Fachrichtungen wie z. B.: Maschinenbau, Mechatronik, Produktionstechnik, Informatik, Simulationstechnik, Wirtschaftsingenieurwesen oder vergleichbare.

Die automatisierte Erstellung von Maschinenprogrammen, NC-Code und Prüfabläufen wird durch moderne CAD/CAM-Systeme, KI-gestützte Prozessplanung und digitale Fertigungsketten zunehmend einfacher. Gleichzeitig bleibt eine zentrale Herausforderung bestehen: Bewegungen müssen vor der realen Ausführung zuverlässig abgesichert werden.

Ob Werkzeugbewegung, Messtaster, Greifer oder Spannmittel: Entscheidend ist nicht nur, ob ein Ablauf theoretisch erzeugt werden kann, sondern ob die Bewegung im realen Maschinenraum kollisionsfrei und geometrisch sinnvoll ausführbar ist.

Ziel dieser Abschlussarbeit ist die Entwicklung eines generischen webbasierten Maschinenmodells, mit dem Maschinenkomponenten, Werkstücke, Spannmittel und bewegte Elemente auf Basis von STEP- oder STL-Dateien visualisiert und simuliert werden können. Darauf aufbauend soll eine Kollisionsprüfung für einfache Bewegungsabläufe umgesetzt werden.

Im Fokus steht ein prototypisches Simulationsmodell, das nicht an eine einzelne Maschine gebunden ist, sondern auf verschiedene Maschinenkonfigurationen übertragbar sein soll.

Hier sorgen Sie für Veränderung

Ziel ist die Konzeption und prototypische Umsetzung eines generischen Maschinenmodells, das CAD-Geometrien importiert, Maschinenkomponenten strukturiert beschreibt und Bewegungen im Maschinenraum simuliert.

Die Simulation soll in einer webbasierten HTML-Oberfläche dargestellt werden. Dort sollen sich Maschine, Werkstück, Spannmittel und bewegte Elemente wie Werkzeug oder Messtaster interaktiv betrachten lassen.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Kollisionsprüfung. Bewegungen sollen nicht nur visualisiert, sondern auch geometrisch überprüft werden. Dadurch sollen potenzielle Kollisionen zwischen Werkzeug, Taster, Spannmittel, Werkstück und Maschinenkomponenten frühzeitig erkannt und nachvollziehbar dargestellt werden.

• Entwicklung eines generischen Datenmodells für Maschinen, Werkstücke, Spannmittel, Werkzeuge und Messtaster
  Import und Aufbereitung von STEP- oder STL-Geometriedaten
• Beschreibung von Maschinenachsen, Koordinatensystemen, Bewegungsgrenzen und Transformationen
• Aufbau einer webbasierten 3D-Visualisierung, z. B. mit HTML, JavaScript und Three.js
• Umsetzung einfacher Maschinenbewegungen, z. B. Linearachsen, Zustellbewegungen oder Antastbewegungen
• Entwicklung einer Kollisionsprüfung zwischen relevanten Geometrien
• Definition sinnvoller Kollisionspaare, z. B. Messtaster gegen Werkstück, Werkzeughalter gegen Spannmittel oder Spindelkopf gegen Schraubstock
• Visualisierung von Bewegungen, Messpunkten, Kollisionsstellen und kritischen Bereichen
• Validierung des Prototyps an einfachen Beispielteilen und Beispielmaschinen
• Dokumentation der Methodik, Datenstruktur und technischen Umsetzung

Hiermit bringen Sie sich ein

• Sie sind an einer deutschen Hochschule oder Universität immatrikuliert und studieren Maschinenbau, Mechatronik, Produktionstechnik, Informatik, Simulationstechnik, Wirtschaftsingenieurwesen oder eine vergleichbare Fachrichtung
• Sie interessieren sich für CAD-Daten, Fertigungstechnik, Maschinensimulation und digitale Arbeitsvorbereitung
• Sie beherrschen Python und/oder JavaScript sicher oder sind motiviert, sich schnell in die benötigten Tools einzuarbeiten
• Sie haben Freude daran, geometrische Fragestellungen algorithmisch zu lösen
• Idealerweise haben Sie bereits mit 3D-Bibliotheken wie Three.js, trimesh, pyvista, OpenCascade/OCP oder vergleichbaren Tools gearbeitet
• Sie arbeiten strukturiert, testen systematisch und legen Wert auf nachvollziehbare Ergebnisse
• Sie möchten einen funktionierenden Prototypen entwickeln, der praktisch nutzbar und erweiterbar ist

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