Projektarbeit Felix Kistler: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee
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= Leistungsvereinbarung =
Die Projektarbeit soll als Meta-Dokument zum Nachschlagen im weiteren Verlauf des Projekts dienen und auf den Entwicklungsprozess der Maschine eingehen. Dazu gehören die technische Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen und eine erste Schätzung der anfallenden Material- und Produktionskosten.


Ziel dieses Projekts ist es, die Entwicklung der Maschine so weit voranzutreiben, dass zum Start des Wintersemesters 2022/23 mit dem Prototypenbau sowie der Inbetriebnahme der Maschine begonnen werden kann. Deadline für alle entwicklungstechnischen und konstruktiven Maßnahmen von Bauteilen ist der 14.08.2022. Die Bearbeitungszeit dieser Projektarbeit beträgt 6 Monate und reicht von 25.03 bis 25.09.2022.
= Entwicklung einer Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler - Technische Planung und Entwicklung bis zur Inbetriebnahme =


= Globale Arbeitspakete =
= Verfasser =
== Analyse der noch erforderlichen Arbeitsschritte bis zur Inbetriebnahme ==
Felix Kistler<br>
Diese Projektarbeit umfasst die technische Planung mit der Analyse der noch erforderlichen Arbeitsschritten bis zur Inbetriebnahme der Glasboiler-Maschine im Wintersemester 2022/23. Dazu sollen alle gegenwärtig bearbeiteten sowie nicht bearbeiteten Arbeitspakete in einer Liste dokumentiert und nach deren Wichtigkeit priorisiert werden. Bei den gegenwärtig bearbeiteten Arbeitspaketen durch studentische Projektgruppen soll das zu erwartende Ergebnis bis Semesterende erfasst werden. Die noch ausstehenden und definitiv erforderlichen Arbeitspakete sollen erfasst und dann im Zuge der Projektarbeit bearbeitet werden.


Das gewünschte Ergebnis dieser Analyse ist ein Dokument zur technischen Planung, aus dem der aktuelle Bearbeitungsstand sowie der noch erforderliche Arbeitsaufwand bis zur Inbetriebnahme der Maschine abgeleitet werden kann.
= Einleitung =
An der Hochschule München wird seit geraumer Zeit unter der Leitung des Diplom-Ingenieurs Armin Rohnen an der technische Beeinflussbarkeit der Geschmackssache Kaffee geforscht. Im Zuge dieses Forschungsprojektes wird an der Entwicklung mehrerer Siebträger-Espressomaschinen gearbeitet. Eine dieser Espressomaschinen soll gegenüber handelsüblichen Maschinen eine deutliche Innovation aufweisen. So soll diese Espressomaschine entgegen dem handelsüblichen, im Gehäuse verborgenen Stahlboiler über einen von außen einsehbaren Boiler aus Borosilikat-Glas verfügen. Des Weiteren soll die Maschine im Betrieb maximal energieeffizient sein sowie eine vollständige Parametrierbarkeit aller relevanten Kaffeebezugsparameter möglich machen. Ziel ist es, diese Maschine mithilfe von Projekt- und Abschlussarbeiten durch Studenten der Fakultät 03 an der Hochschule München von der ersten Konzeptbeschreibung bis zur Serienreife zu entwickeln.
Neben der Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler, im weiteren Verlauf Glasboilermaschine genannt, werden im Zuge des Forschungsprojektes noch zwei weitere Siebträger-Espressomaschinen entwickelt. Das ist zum einen die labortechnische Espressomaschine zur Erforschung aller relevanten Kaffeebezugsparameter und zum anderen die Siebträger-Espressomaschine mit einem 1,8 Liter-Stahlboiler, die in Zusammenarbeit mit der TURNUS Espresso GmbH konzipiert wird. Ziel dieser drei Entwicklungsprojekte ist es, möglichst viele gleiche Teile zu verbauen und die gleiche Technik in allen drei Maschinen zu verwenden. Die labortechnische Espressomaschine dient zum Qualifizieren neuer Komponenten und Technologien, bevor diese in die Glasboiler-Maschine und 1,8 Liter-Maschine integriert werden.


== Bearbeitung der ausstehenden Arbeitspakete bis zur Inbetriebnahme ==
Der Fokus dieser Projektarbeit bezieht sich auf die Entwicklung der Glasboilermaschine. Dazu soll zum einen die technische Planung mit der Auflistung und Analyse aller erforderlichen Arbeitsschritte durchgeführt werden, die bis zum Prototypenbau der Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler notwendig sind.
Nachdem die Analyse der noch erforderlichen technischen Arbeitspakete abgeschlossen ist, sollen diese nach Wichtigkeit priorisiert und dann im Zuge der Projektarbeit abgearbeitet werden.
Zum anderen soll die bestehende Konstruktion der unbeheizten Brühgruppe optimiert werden, da die aktuelle Version nicht den Anforderungen entspricht. Die optimierte Version der Brühgruppe soll im weiteren Verlauf sowohl in der Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikatglas-Boiler als auch in der labortechnischen Espressomaschine Verwendung finden.


Diese Arbeitspakete werden hauptsächlich die Integration der Komponenten in die Maschine umfassen, die durch die studentischen Projektgruppen entwickelt werden. Zusätzlich sollen auch bestehende Probleme in der gegenwärtigen Konstruktion der Maschine aus vorausgegangen Projektarbeiten dokumentiert und, wenn möglich, gelöst werden.  
= Inhaltsverzeichnis =
 
1. Abstract<br>
Ziel ist es, alle dringend erforderlichen Entwicklungsschritte bis Semesterende so weit abzuschließen, dass bis Ende September mit dem Prototypenbau und der Inbetriebnahme der Glasboiler-Maschine begonnen werden kann.
2. Verzeichnis der Formelzeichen <br>
 
3. Verzeichnis der Abkürzungen <br>
== Entwicklung einer Modulstruktur für die Glasboiler-Maschine ==
4. Einleitung <br>
Im Zuge der Projektarbeit soll eine schlüssige und umsetzbare Modulstruktur für die technische Entwicklung der Glasboiler-Maschine definiert werden. Die Module werden aus dem gegenwärtigen System zur Teilenummerierung übernommen.  
5. Technische Planung<br>
 
5.1. Übersicht der erforderlichen Arbeitspakete bis zur Inbetriebnahme <br>
Jedes Modul ist in mehrere Baugruppen unterteilt und enthält alle Einzelteile der jeweiligen Komponente. Neben den Modulen für die sichtbaren Komponenten der Maschine soll auch die Integration sowie die Elektronik, die Software und die Fertigung ein eigenes Modul umfassen.
5.2. Analyse der erforderlichen Arbeitspakete bis zur Inbetriebnahme  <br>
 
5.3. Übersicht der erforderlichen Arbeitspakete während der Inbetriebnahme<br>
Zum einen müssen die Anforderungen definiert werden, die an die Modulstruktur gestellt werden. Außerdem sollen mehrere Konzepte erarbeitet werden, wie die Umsetzung der Modulstruktur im Projekt aussehen könnte, und anschließend im Laufe des Semesters nach wissenschaftlichen Standards weiter ausgearbeitet werden. Dies stellt den Forschungsanteil der Projektarbeit dar.
5.4. Analyse der erforderlichen Arbeitspakete während der Inbetriebnahme<br>
 
5.4.1 Boiler<br>
== Vorarbeit für die Montage und Wartung der Maschine ==
5.4.2 Unterbau<br>
Im Wintersemester 2022/23 soll während der Inbetriebnahme eine studentische Projektgruppe mit der Entwicklung einer Anleitung zur Montage und Wartung der Maschine beauftragt werden. Dazu sollen bereits in diesem Semester Überlegungen angestellt werden, wie die einzelnen Bauteile in die Maschine integriert werden können, um die einfache Montage und Demontage sowie die Zugänglichkeit zu wartungsintensiven Bauteilen zu gewährleisten. Die Resultate dieser Überlegungen sowie die Anforderungen an die finale Anleitung sollen mithilfe von Lastenheften dokumentiert werden. Auf Basis dieser Vorarbeit soll die Projektgruppe dann ein Dokument erstellen, in dem die erforderlichen Schritte zur Montage und Demontage aller Bauteile sowie zur Wartung der Maschine final beschrieben sind.
5.4.3 Unterbau<br>
 
5.4.4 Brühgruppenabdeckung<br>
== Vorarbeit für die Bedienung der Maschine ==
5.4.5 Gehäuse<br>
Im Wintersemester 2022/23 soll die Software für den Betrieb der Glasboiler-Maschine durch eine studentische Projektgruppe programmiert und in die Maschine integriert werden. Die Bedienung der Maschine soll während der Inbetriebnahme zuerst über die Benutzeroberfläche von MATLAB erfolgen. Basis hierfür bildet die Programmierung der Betriebssoftware der labortechnischen Espressomaschine und damit der Abschlussarbeit von Jan Budnick. Es soll evaluiert werden, wie weit dieser mit der Programmierung im Zuge seiner Abschlussarbeit kommt und welche Schritte dann während der Inbetriebnahme noch erfolgen müssen.  
5.4.6 Elektronik<br>
 
5.4.7 Software<br>
Des Weiteren sollen die Anforderungen, die an die Bedienung der Maschine und damit an die Betriebssoftware gestellt werden, in Form von Lastenheften dokumentiert werden. Auf dieser Basis soll die Projektgruppe dann die Programmierung der Software vornehmen.
5.4.8 Sonstiges<br>
6. Technische Entwicklung<br>
6.1 Ausgangssituation<br>
6.1.1 Aufbau der bisherigen unbeheizten Brühgruppe<br>
6.1.2 Erforderliche Änderungen an der bisherigen Brühgruppe<br>
6.2 Versuche mit der bisherigen Brühgruppe<br>
6.2.1 Versuchsplanung<br>
6.2.2 Durchführung der Versuche<br>
6.2.3 Auswertung der Versuche<br>
6.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse<br>
6.3 Anforderungen an die optimierte Brühgruppe<br>
6.4 Optimierung der unbeheizten Brühgruppe<br>
6.4.1 Konzeptentwicklung<br>
6.4.2 Konstruktion der optimierten Brühgruppe<br>
6.4.3 Prototyping der optimierten Brühgruppe<br>
6.5 Kostenkalkulation<br>
6.5.1 Stückliste der optimierten Brühgruppe<br>
6.5.2 Kostenkalkulation der Konstruktionsteile<br>
6.5.3 Kostenkalkulation der Zukaufteile<br>
6.5.4 Kostenkalkulation der Gesamtkosten<br>
7. Zusammenfassung<br>
8. Ausblick<br>
9. Abbildungsverzeichnis<br>
10. Anhang<br>
<br>
= Dateien =
[[Datei:20221014 Projektarbeit 2 - Technische Planung und Entwicklung Felix Kistler.pdf|mini]]

Version vom 23. Mai 2023, 14:11 Uhr

Entwicklung einer Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler - Technische Planung und Entwicklung bis zur Inbetriebnahme

Verfasser

Felix Kistler

Einleitung

An der Hochschule München wird seit geraumer Zeit unter der Leitung des Diplom-Ingenieurs Armin Rohnen an der technische Beeinflussbarkeit der Geschmackssache Kaffee geforscht. Im Zuge dieses Forschungsprojektes wird an der Entwicklung mehrerer Siebträger-Espressomaschinen gearbeitet. Eine dieser Espressomaschinen soll gegenüber handelsüblichen Maschinen eine deutliche Innovation aufweisen. So soll diese Espressomaschine entgegen dem handelsüblichen, im Gehäuse verborgenen Stahlboiler über einen von außen einsehbaren Boiler aus Borosilikat-Glas verfügen. Des Weiteren soll die Maschine im Betrieb maximal energieeffizient sein sowie eine vollständige Parametrierbarkeit aller relevanten Kaffeebezugsparameter möglich machen. Ziel ist es, diese Maschine mithilfe von Projekt- und Abschlussarbeiten durch Studenten der Fakultät 03 an der Hochschule München von der ersten Konzeptbeschreibung bis zur Serienreife zu entwickeln. Neben der Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler, im weiteren Verlauf Glasboilermaschine genannt, werden im Zuge des Forschungsprojektes noch zwei weitere Siebträger-Espressomaschinen entwickelt. Das ist zum einen die labortechnische Espressomaschine zur Erforschung aller relevanten Kaffeebezugsparameter und zum anderen die Siebträger-Espressomaschine mit einem 1,8 Liter-Stahlboiler, die in Zusammenarbeit mit der TURNUS Espresso GmbH konzipiert wird. Ziel dieser drei Entwicklungsprojekte ist es, möglichst viele gleiche Teile zu verbauen und die gleiche Technik in allen drei Maschinen zu verwenden. Die labortechnische Espressomaschine dient zum Qualifizieren neuer Komponenten und Technologien, bevor diese in die Glasboiler-Maschine und 1,8 Liter-Maschine integriert werden.

Der Fokus dieser Projektarbeit bezieht sich auf die Entwicklung der Glasboilermaschine. Dazu soll zum einen die technische Planung mit der Auflistung und Analyse aller erforderlichen Arbeitsschritte durchgeführt werden, die bis zum Prototypenbau der Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler notwendig sind. Zum anderen soll die bestehende Konstruktion der unbeheizten Brühgruppe optimiert werden, da die aktuelle Version nicht den Anforderungen entspricht. Die optimierte Version der Brühgruppe soll im weiteren Verlauf sowohl in der Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikatglas-Boiler als auch in der labortechnischen Espressomaschine Verwendung finden.

Inhaltsverzeichnis

1. Abstract
2. Verzeichnis der Formelzeichen
3. Verzeichnis der Abkürzungen
4. Einleitung
5. Technische Planung
5.1. Übersicht der erforderlichen Arbeitspakete bis zur Inbetriebnahme
5.2. Analyse der erforderlichen Arbeitspakete bis zur Inbetriebnahme
5.3. Übersicht der erforderlichen Arbeitspakete während der Inbetriebnahme
5.4. Analyse der erforderlichen Arbeitspakete während der Inbetriebnahme
5.4.1 Boiler
5.4.2 Unterbau
5.4.3 Unterbau
5.4.4 Brühgruppenabdeckung
5.4.5 Gehäuse
5.4.6 Elektronik
5.4.7 Software
5.4.8 Sonstiges
6. Technische Entwicklung
6.1 Ausgangssituation
6.1.1 Aufbau der bisherigen unbeheizten Brühgruppe
6.1.2 Erforderliche Änderungen an der bisherigen Brühgruppe
6.2 Versuche mit der bisherigen Brühgruppe
6.2.1 Versuchsplanung
6.2.2 Durchführung der Versuche
6.2.3 Auswertung der Versuche
6.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
6.3 Anforderungen an die optimierte Brühgruppe
6.4 Optimierung der unbeheizten Brühgruppe
6.4.1 Konzeptentwicklung
6.4.2 Konstruktion der optimierten Brühgruppe
6.4.3 Prototyping der optimierten Brühgruppe
6.5 Kostenkalkulation
6.5.1 Stückliste der optimierten Brühgruppe
6.5.2 Kostenkalkulation der Konstruktionsteile
6.5.3 Kostenkalkulation der Zukaufteile
6.5.4 Kostenkalkulation der Gesamtkosten
7. Zusammenfassung
8. Ausblick
9. Abbildungsverzeichnis
10. Anhang

Dateien

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