Abschlussarbeit - Entwicklung eines optischen 3D-Messsystems zur In-situ-Topologieerfassung im FDM

In unserer Gruppe "Digitale Zwillinge" in der Virtualisierungsabteilung bieten ab Juni drei spannende Themen für eine Abschluss- oder Projektarbeit im Bereich Additive Manufacturing (AM) mit Fokus auf Sensorsystemen in seriellen Fused Deposition Modeling (FDM) an. Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts zur Digitalisierung und Prozessüberwachung in additiven Fertigungssystemen werden kosteneffiziente Sensorsysteme zur Erfassung von Geometrie- und Prozessdaten entwickelt. Ziel ist es, bestehende hochpreisige Referenzsysteme durch skalierbare Lösungen zu ergänzen. Diese sollen eine Integration in industrielle 3D-Druckanlagen ermöglichen und gleichzeitig eine ausreichende Messgenauigkeit für die Prozessüberwachung gewährleisten. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Entwicklung geeigneter Messmethoden sowie datengetriebener Ansätze zur Verbesserung der Messgenauigkeit.

Das Ziel der ausgeschriebenen Arbeiten ist die Entwicklung, Implementierung und Validierung von kostengünstigen Sensorsystemen zur Prozessdatenerfassung in seriellen FDM-Prozessen. Diese Masterarbeit beinhaltet die Entwicklung eines optischen 3D-Messsystems zur In-situ-Topologieerfassung im FDM-Verfahren.

Hier sorgst Du für Veränderung:

• Einarbeitung in Thema & Technologien: Du arbeitest dich eigenständig in die Grundlagen der additiven Produktion sowie der optischen Messtechnik und Prozesskontrolle im FDM-Umfeld ein. Du führst eine systematische Literaturrecherche zu optischer Sensorik in FDM-Prozessen durch und dokumentierst den Stand der Technik.
• Anforderungsanalyse: Du analysierst die relevanten Prozessgrößen des FDM-Drucks und leitest daraus konkrete Messanforderungen ab – hinsichtlich Genauigkeit, Geschwindigkeit und Robustheit.
• Konzeptionelle Entwicklung: Du entwickelst ein schwenkbares Lichtschnittsystem zur flächigen Geometrieerfassung und erarbeitest eine fundierte Kalibrationsmethodik sowie einen durchgängigen Workflow für das Gesamtsystem – einschließlich der Kopplung zwischen Sensor und Schwenkmechanik.
• Prototypische Umsetzung: Du implementierst Algorithmen zur Datenauswertung und Merkmalsextraktion und integrierst das Sensorsystem vollständig in den Prozessworkflow – von der Ansteuerung über die Synchronisation bis hin zur Scanstrategie.
• Bewertung: Du konzipierst und führst Versuchsreihen durch und wertest die Ergebnisse systematisch aus, um die Messgenauigkeit des entwickelten Systems zu validieren und einem industriellen Referenzsystem gegenüberzustellen.

Hiermit bringst Du Dich ein:

• Laufendes wissenschaftliches Hochschulstudium (vorzugsweise Master) der Fachrichtungen Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Informatik oder einer vergleichbaren Studienrichtung.
• Interesse an und idealerweise erste Berührungspunkte mit Sensorik und additiver Produktion.
• Idealerweise erste Erfahrungen in Bildverarbeitung und Grundkenntnisse in Programmierung (z. B. C++ oder Python).
• Analytische und strukturierte Arbeitsweise sowie Fähigkeit, komplexe Zusammenhänge zwischen optischer Messtechnik, Sensorkinematik und FDM-Prozesskontrolle zu erfassen.
• Sehr gute Deutsch- und Englisch-Kenntnisse in Wort und Schrift (Sprachniveau C).

Was wir für Dich bereithalten:

• Flexible Gestaltung der Bearbeitungszeit mit Tätigkeiten vor Ort in Hamburg Bergedorf sowie die Möglichkeit, Teile der Arbeit remote zu erledigen – um Studium, Abschlussarbeit und Nebenjob optimal zu verbinden.
• Relevante Praxiserfahrung an der Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie – ideal, um dich auf dein Berufsleben vorzubereiten.
• Die Chance, in einem engagierten und unterstützenden Team zu arbeiten, das dich während der Bearbeitung der Aufgaben betreut und aktiv unterstützt.
• Ein tolerantes Miteinander mit offener Fehlerkultur und der Sicherheit, jederzeit geholfen zu bekommen.

Eine Vergütung durch die Fraunhofer-Gesellschaft wird nicht gezahlt. 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.