Topics and Focuses
At the Chair of Power-Tools and Machine Elements, we develop methods to support the development process with a focus on the specific challenges of the power tool industry. One focus is the development of measurement, modelling and validation methods based on the IPEK-XiL. We consider the user, application and power tool systemically integrative. Our aim is to explore methods and processes to support the product development of systems in which technical systems and humans interact directly with each other. In particular, we concentrate on machines where people are in the flow of power. In the development of measurement, modelling and validation methods, the understanding of the overall system, consisting of man, machine, environment and application, plays a decisive role. This understanding is the basis for the derivation of the design target variables for the individual machine elements used in the product and a driver for innovations in device technology.
Service Offer
As our partner in the appliance industry, we will strengthen you in the competition for innovation through our range of services.
- Theoretical and experimental investigation of devices
- Capture interactions between user, device and application environment
- Development of validation methods for hand-held devices and device subsystems incl. development of test equipment.
Equipment
- Power tool interaction test bench for performing hand-held device tests
- User interaction test bench for examining user properties
- Automated power tool test bench for robot-controlled device validation
- Portable capacitive pressure measuring foils for the measurement of forces between user and device
- Force measurement technology in device handles for the measurement of forces between user and device
- 6-axis force plate for measuring the application forces to the ground
- Dust sensor for measuring application-related emissions
- Mobile data acquisition system for data acquisition in the field
- 3D scanner for reverse engineering on Power Tools
- Fiber optic meter for detecting strain in power tool housings
- 3D motion tracking system for capturing the user body posture and movement sequences during the use of devices
- Further equipment of the institute can be found here.
Theses
Current theses of the research group can be found here.
M.Sc. Sebastian Helmstetter
+49 721 608 47175
Sebastian HelmstetterPmj3∂kit edu
Team Manager
Research Group Human-Machine Systems
Selected Publications
2020
Frontloading in Aircraft Development Process by Integration of a new Validation Method.
Gwosch, T.; Steck, M.; Dörr, M.; Matthiesen, S.
2020. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000117783
Gwosch, T.; Steck, M.; Dörr, M.; Matthiesen, S.
2020. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000117783
2019
Einfluss der Produktreife auf die Bewertung der Anwendungseignung technischer Produkte.
Trojan, K.; Germann, R.; Matthiesen, S.
2019. DS 98: Proceedings of the 30th Symposium Design for X (DFX 2019), 18-19 September 2019, Jesteburg, Germany. Ed.: D. Krause, 183–194, The Design Society. doi:10.35199/dfx2019.16
Trojan, K.; Germann, R.; Matthiesen, S.
2019. DS 98: Proceedings of the 30th Symposium Design for X (DFX 2019), 18-19 September 2019, Jesteburg, Germany. Ed.: D. Krause, 183–194, The Design Society. doi:10.35199/dfx2019.16
Ein Beitrag zur störgrößenreduzierten Erfassung und Beurteilung der Anwendungseignung im Kontext der nutzerzentrierten Produktentwicklung von Power-Tools = A contribution to the disturbance-reduced recording and evaluation of usability in the context of user-centered product development of power tools. PhD dissertation.
Germann, R.
2019. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000099688
Germann, R.
2019. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000099688
Experimental analysis of user forces by test bench and manual hammer drill experiments with regard to vibrations and productivity.
Uhl, M.; Bruchmüller, T.; Matthiesen, S.
2019. International journal of industrial ergonomics, 72, 398–407. doi:10.1016/j.ergon.2019.06.016
Uhl, M.; Bruchmüller, T.; Matthiesen, S.
2019. International journal of industrial ergonomics, 72, 398–407. doi:10.1016/j.ergon.2019.06.016
Antriebsstrangprüfstände zur Ableitung von Konstruktionszielgrößen in der Produktentwicklung handgehaltener Power-Tools. PhD dissertation.
Gwosch, T.
2019. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000096256
Gwosch, T.
2019. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000096256
Adjustable Impedance Elements for Testing and Validation of Aircraft Components and Hand-Held Power Tools.
Lindenmann, A.; Heyden, E.; Matthiesen, S.; Krause, D.
2019. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2019, Stuttgart, 16. Mai 2019. Hrsg.: H. Binz, 63–72, Frauenhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Lindenmann, A.; Heyden, E.; Matthiesen, S.; Krause, D.
2019. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2019, Stuttgart, 16. Mai 2019. Hrsg.: H. Binz, 63–72, Frauenhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
The Rotational Mechanical Impedance of the Hand-Arm System - A Preliminary Study.
Lindenmann, A.; Matthiesen, S.
2019. 14th International Conference on Hand Arm Vibration, Bonn, 21. - 24. Mai 2019. Abstracts, 75–76, Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV)
Lindenmann, A.; Matthiesen, S.
2019. 14th International Conference on Hand Arm Vibration, Bonn, 21. - 24. Mai 2019. Abstracts, 75–76, Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV)
Frontloading in der Produktentwicklung handgehaltener Power-Tools – Lastmodelle für den Einsatz in Antriebsstrangprüfständen.
Steck, M.; Gwosch, T.; Matthiesen, S.
2019. Konstruktion, (05-19), 83–90
Steck, M.; Gwosch, T.; Matthiesen, S.
2019. Konstruktion, (05-19), 83–90
Recognizing Product Application based on Integrated Consumer Grade Sensors: A Case Study with Handheld Power Tools.
Dörr, M.; Ries, M.; Gwosch, T.; Matthiesen, S.
2019. 29th CIRP Design Conference: open design and design as exponential technology, Póvoa de Varzim, Portugal, 8th to 10th May 2019
Dörr, M.; Ries, M.; Gwosch, T.; Matthiesen, S.
2019. 29th CIRP Design Conference: open design and design as exponential technology, Póvoa de Varzim, Portugal, 8th to 10th May 2019
Experimental Abrasive Contact Analysis – Dynamic Forces between Grinding Discs and Steel for common Angle Grinder Applications.
Dörr, M.; Zimprich, S.; Dürkopp, A.; Bruchmüller, T.; Gittel, H.-J.; Matthiesen, S.; Pelshenke, C.; Dültgen, P.
2019. 11th TOOLING 2019 conference & exhibition, Aachen, Germany, 12 - 16 May 2019
Dörr, M.; Zimprich, S.; Dürkopp, A.; Bruchmüller, T.; Gittel, H.-J.; Matthiesen, S.; Pelshenke, C.; Dültgen, P.
2019. 11th TOOLING 2019 conference & exhibition, Aachen, Germany, 12 - 16 May 2019
Virtual Coupling of Powertrain Components: New Applications in Testing.
Gwosch, T.; Steck, M.; Matthiesen, S.
2019. ASIM – Simulation technischer Systeme, Braunschweig, 21. Februar 2019 - 22. Februar 2019. Hrsg.: Umut Durak, Christina Deatcu, Jan Hettwer, 163–168, ARGESIM
Gwosch, T.; Steck, M.; Matthiesen, S.
2019. ASIM – Simulation technischer Systeme, Braunschweig, 21. Februar 2019 - 22. Februar 2019. Hrsg.: Umut Durak, Christina Deatcu, Jan Hettwer, 163–168, ARGESIM
Objective usability evaluation of drywall screwdriver under consideration of the user experience.
Germann, R.; Jahnke, B.; Matthiesen, S.
2019. Applied ergonomics, 75 (75), 170–177. doi:10.1016/j.apergo.2018.10.001
Germann, R.; Jahnke, B.; Matthiesen, S.
2019. Applied ergonomics, 75 (75), 170–177. doi:10.1016/j.apergo.2018.10.001
2018
Meaningful Prediction Parameters for Evaluating the Suitability of Power Tools for Usage.
Matthiesen, S.; Germann, R.
2018. Procedia CIRP, 70, 241–246. doi:10.1016/j.procir.2018.02.040
Matthiesen, S.; Germann, R.
2018. Procedia CIRP, 70, 241–246. doi:10.1016/j.procir.2018.02.040
Eine qualitative Untersuchung der Reibungsverhältnisse und des Oberflächenverschleißes in schlagend angezogenen Schraubenverbindungen.
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Sturm, C.
2018. Schraubenverbindungen 2018 - 6. VDI-Tagung, Würzburg, 21. - 22. November 2018, VDI Verlag
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Sturm, C.
2018. Schraubenverbindungen 2018 - 6. VDI-Tagung, Würzburg, 21. - 22. November 2018, VDI Verlag
Analysis of dynamic system behaviour using sequence modelling with the C&C-Approach - a case study on a power tool hammer mechanism.
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Grauberger, P.
2018. Proceedings of NordDesign: Design in the Era of Digitalization, NordDesign 2018, The Design Society
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Grauberger, P.
2018. Proceedings of NordDesign: Design in the Era of Digitalization, NordDesign 2018, The Design Society
Testfallgenerierung – Vorgehen zur Lastkollektivermittlung durch Data Mining am Winkelschleifer.
Matthiesen, S.; Dörr, M.; Zimprich, S.
2018. 29. DfX-Symposium 2018, Tutzing, 25.-26. September. Hrsg.: D. Krause, 12
Matthiesen, S.; Dörr, M.; Zimprich, S.
2018. 29. DfX-Symposium 2018, Tutzing, 25.-26. September. Hrsg.: D. Krause, 12
Adjustable impedance elements for testing and validation of system components.
Heyden, E.; Lindenmann, A.; Oltmann, J.; Bruchmueller, T.; Krause, D.; Matthiesen, S.
2018. Book of Abstracts. Symposium Lightweight Design in Product Development (LWD-PD18), Zurich, CH, June 14-15, 2018, 44–46, CMASLab. doi:10.3929/ethz-b-000283432
Heyden, E.; Lindenmann, A.; Oltmann, J.; Bruchmueller, T.; Krause, D.; Matthiesen, S.
2018. Book of Abstracts. Symposium Lightweight Design in Product Development (LWD-PD18), Zurich, CH, June 14-15, 2018, 44–46, CMASLab. doi:10.3929/ethz-b-000283432
Untersuchung des Einflusses der Lagerung auf Funktion und Eigenschaften eines Kegelradgetriebes in Power-Tools.
Matthiesen, S.; Gwosch, T.
2018
Matthiesen, S.; Gwosch, T.
2018
Anforderungen an ein Messsystem zur Ermittlung der Rotationsimpedanz von Hand-Arm Systemen.
Matthiesen, S.; Lindenmann, A.; Bruchmüller, T.
2018. 7. VDI-Tagung Humanschwingungen 2018, Würzburg, 24.-25. April 2018, 91–106, VDI Verlag
Matthiesen, S.; Lindenmann, A.; Bruchmüller, T.
2018. 7. VDI-Tagung Humanschwingungen 2018, Würzburg, 24.-25. April 2018, 91–106, VDI Verlag
From Reality to Simulation – Using the C&C²-Approach to Support the Modelling of a Dynamic System.
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Sturm, C.; Steck, M.
2018. Procedia CIRP, 70, 475–480. doi:10.1016/j.procir.2018.03.039
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Sturm, C.; Steck, M.
2018. Procedia CIRP, 70, 475–480. doi:10.1016/j.procir.2018.03.039
The influence of variating passive user interactions on power tools in the context of product development.
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmueller, T.
2018. Forschung im Ingenieurwesen. doi:10.1007/s10010-018-0269-x
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmueller, T.
2018. Forschung im Ingenieurwesen. doi:10.1007/s10010-018-0269-x
Modellbildung mit dem C&C²-Ansatz in der Gestaltung - Techniken zur Analyse und Synthese.
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Hölz, K.; Nelius, T.; Bremer, F.; Wettstein, A.; Gessinger, A.; Pflegler, B.; Nowoseltschenko, K.; Voß, K.
2018. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000080744
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Hölz, K.; Nelius, T.; Bremer, F.; Wettstein, A.; Gessinger, A.; Pflegler, B.; Nowoseltschenko, K.; Voß, K.
2018. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000080744
Hand-arm models for supporting the early validation process within the product development of single impulse operating power tools.
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Germann, R.; Schäfer, T.; Schmidt, S.
2018. Forschung im Ingenieurwesen, 82, 1–12. doi:10.1007/s10010-018-0265-1
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Germann, R.; Schäfer, T.; Schmidt, S.
2018. Forschung im Ingenieurwesen, 82, 1–12. doi:10.1007/s10010-018-0265-1
2017
Experimentelle Identifikation von Schwingungsursachen in Antriebssträngen von Power-Tools.
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Bruchmueller, T.
2017. VDI Fachtagung Schwingungen 2017: Berechnung, Überwachung, Anwendung, Nürtingen, 10. - 11. Oktober 2017, 311–322, VDI Verlag
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Bruchmueller, T.
2017. VDI Fachtagung Schwingungen 2017: Berechnung, Überwachung, Anwendung, Nürtingen, 10. - 11. Oktober 2017, 311–322, VDI Verlag
Realitätsnahe Komponententests zur Unterstützung der Produktentwicklung bei der Validierung von Power-Tools.
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Mangold, S.; Dultgen, P.; Pelshenke, C.; Gittel, H.-J.
2017. Konstruktion, 69 (7-8), 76–81
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Mangold, S.; Dultgen, P.; Pelshenke, C.; Gittel, H.-J.
2017. Konstruktion, 69 (7-8), 76–81
Ansatz zur objektiven und effizienten Erfassung der empfundenen Anwendungseignung von Power-Tool.
Matthiesen, S.; Germann, R.
2017. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2017, Stuttgart, 28.06.2017 - 29.06.2017. Hrsg.: Roth, Daniel, Frauenhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Matthiesen, S.; Germann, R.
2017. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2017, Stuttgart, 28.06.2017 - 29.06.2017. Hrsg.: Roth, Daniel, Frauenhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Frontloading in der Produktentwicklung von Power-Tools durch frühe Validierung mit Hilfe von leistungsskalierten Prototypen.
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Mangold, S.; Grauberger, P.; Steck, M.; Cersowsky, S.
2017. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2017 (SSP 2017) : Produktentwicklung im disruptiven Umfeld, Stuttgart, Deutschland, 29. Juni 2017
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Mangold, S.; Grauberger, P.; Steck, M.; Cersowsky, S.
2017. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2017 (SSP 2017) : Produktentwicklung im disruptiven Umfeld, Stuttgart, Deutschland, 29. Juni 2017
Schlussbericht zu IGF-Vorhaben Nr. 18196N – Entwicklung einer beanspruchungsidentischen Prüftechnik für Elektrowerkzeug-Komponenten [Zusammenfassung des Abschlussberichtes zum IGF-Vorhaben].
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Gittel, H.-J.
2017. FGW - Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Gittel, H.-J.
2017. FGW - Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe
2016
Ein anpassbares Hand-Arm-Modell mit rotatorischem Freiheitsgrad zur Validierung handgehaltener Geräte.
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Zumstein, T.
2016. 6. VDI-Tagung Humanschwingungen 2016 : Würzburg, Germany, 26.-27. April 2016, 95–110, VDI Verlag
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Zumstein, T.
2016. 6. VDI-Tagung Humanschwingungen 2016 : Würzburg, Germany, 26.-27. April 2016, 95–110, VDI Verlag
Experimentelle Ermittlung von Bauteilbelastungen eines Power Tool Antriebsstrangs durch indirektes Messen in realitätsnahen Anwendungen als ein Baustein in der Teilsystemvalidierung.
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Schäfer, T.; Dültgen, P.; Pelshenke, C.; Gittel, H.-J.
2016. Forschung im Ingenieurwesen, 80 (1), 17–27. doi:10.1007/s10010-016-0203-z
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Schäfer, T.; Dültgen, P.; Pelshenke, C.; Gittel, H.-J.
2016. Forschung im Ingenieurwesen, 80 (1), 17–27. doi:10.1007/s10010-016-0203-z
2015
A method to develop hand-arm models for single impulse stimulation.
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Schaefer, T.; Schmidt, S.
2015. Proceedings of the 13th International Conference on Hand-Arm Vibration. Ed.: X. Gao, Beijing University Health Science Center Capital Medical University
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Schaefer, T.; Schmidt, S.
2015. Proceedings of the 13th International Conference on Hand-Arm Vibration. Ed.: X. Gao, Beijing University Health Science Center Capital Medical University
The influence of the user on the power tool functionality -- a force sensing handle for a hammer drill.
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmueller, T.; Stelzer, D.; Truenkle, B.
2015. Proceedings of the 13th International Conference on Hand-Arm Vibration. Ed.: X. Gao, Beijing University Health Science Center Capital Medical University
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmueller, T.; Stelzer, D.; Truenkle, B.
2015. Proceedings of the 13th International Conference on Hand-Arm Vibration. Ed.: X. Gao, Beijing University Health Science Center Capital Medical University
2014
Der Mensch als zentrales Teilsystem in Wechselwirkung mit handgehaltenen Geräten - Ein problemorientierter Ansatz zur Untersuchung dieser Schnittstelle.
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmüller, T.; Marko, A. M.
2014. Design for X : Beiträge zum 25. DfX-Symposium. 25th Symposium Design for X, DFX 2014, Bamberg, Germany, 1. October - 2. October 2014, 193–204
Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmüller, T.; Marko, A. M.
2014. Design for X : Beiträge zum 25. DfX-Symposium. 25th Symposium Design for X, DFX 2014, Bamberg, Germany, 1. October - 2. October 2014, 193–204