Mechanical and Process Engineering

Profil und Zielsetzung

Versuche zur Bewertung von Abwasser- und Klärschlammproben, die aus Abwasserbehandlungsanlagen entnommen werden (Industrie und kommunalen Kläranlagen)

Versuche

• Belebtschlammanalysen

• Mikroskopische Schlammbetrachtung

• Erfassung wichtiger Summenparameter (CSB, BSB5, TOC), Gesamt-N

• Keimzahlbestimmung, Coli-Titer

Praxisbezogene Anwendungen

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Abwasserreinigungsanlagen

• Aspekte des Gewässerschutzes

Lerninhalte

Sicherheitsbelehrung und Ansetzen der benötigten Reagenzien und Titrationslösungen

• Versuch 1: Komplexometrische Härtebestimmung von Prozesswasser

• Versuch 2: Red./Ox.-Titration zur Bestimmung des Permanganatindexes und jodometrische Bestimmung von Sauerstoff in Oberflächenwasser

• Versuch 3: Photometrische Bestimmung von Eisen in Prozesswasser

• Versuch 4: Dünnschichtchromatographische Untersuchung von Blattfarbstoffen

• Versuch 5: Rechnergesteuerte Säure/Base-Titration mit elektronischer Auswertung

• Versuch 6: Rechnergesteuerte Aufnahme von Enzymkinetiken (durch Leitfähigkeitsmessungen) zur quantitativen Bestimmung von Harnstoff in Kunststdünger

• Versuch 7: HMF in Honig

• Versuch 8: Sauerstofbestimmung und Permanganat-Index im Offenburger Mühlbachwasser

• Versuch 9: Coffeinbestimmung in Kaffee

• Versuch 10: Enzymatische Harnstoffbestimmung im Dünger

Computergestützte Mathematik

• Bedienung des Rechners über ein Betriebssystem (Windows, Linux)

• Datenflussprogrammierung (LabVIEW), strukturierte und objektorientierte Programmierung (C, C++, Java)

• Kennenlernen gängiger Anwendungsprogramme (Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Erstellung von Graphiken u. a. m.)

• Anwendung der Software MATLAB zur Lösung mathematischer Probleme und zur grafischen Darstellung von Ergebnissen. Programmieren von Algorithmen in MATLAB zur Lösung mathematischer und technischer Probleme.

Praktika und Übungen

Das Labor ist ein Grundlagenlabor und wird vorwiegend für den Lehrbetrieb genutzt. Durch den freien Zugang während der normalen Öffnungzeiten der Hochschule können aber auch Programmier- und Auswerteaufgaben im Rahmen von Laboren, Abschlussarbeiten, sowie Forschungsaufträgen (Drittmittel) durchgeführt werden.

CAD (Apparate- und Rohrleitungsbau)

Der Apparatebau behandelt, ausgehend von den Auslegungsdaten (Druck, Druckverlust, Temperatur, Massenströmen), die Auslegung, Konstruktion und Prüfung von Apparaten sowie deren Konstruktionselementen und Zubehör. Ziel ist die Inbetriebnahme einer funktionsfähigen Anlage. Die Studierenden vertiefen bisher gelernte technische Grundlagen, speziell Statik, Festigkeitslehre und Werkstoffkunde. Sie lernen mit technischen Regelwerken zu arbeiten. Sie verstehen, dass eine Konstruktion nicht nur die Lösung einer technischen Aufgabenstellung darstellt, sondern auch Kostendenken erforderlich ist, um am Markt zu bestehen.

Die Studierenden haben die Fähigkeit, Inhalte vorangegangener Veranstaltungen (Statik, Festigkeitslehre, Werkstoffkunde usw.) zu kombinieren, um einfache Apparate festigkeitstechnisch auszulegen und Preise bzw. Kosten überschlägig ermitteln und Fachpersonal informieren und einweisen zu können.

Praktika und Übungen

• Vergleich: Kunststoffe - Metalle

• Definitionen - Fachtermini

• Geschichte und Klassifizierung der Polymeren

• Polymeraufbau: Struktur und Verhalten

• Polymerherstellung: Synthesevarianten und Eigenschaften

• Charakteristische Kenngrößen, und deren Ermittlung

• Kunststoffe als Werkstoffe: Einfluss intermolekularer Bindungskräfte, Wirkung von Additiven

• Hochtemperaturbeständige Kunststoffe

• Mechanisch - Thermische Eigenschaften

• Eigenschaften und Verarbeitungsformen einiger ausgewählter Kunststoffe

• Praktikumsversuche: Kunststoffidentifizierung - Zugversuch - Schmelzindex - Schlagbiegefestigkeit

Profil und Zielsetzung

Im Bewegungsanalyselabor werden die grundlegenden Methoden zur Analyse menschlicher Bewegungen praxisnah vermittelt. Vertiefende Kenntnisse erlangen die Studierenden bei der Analyse der Interaktion von Menschen mit technischen Hilfsmitteln, wie zum Beispiel Schuhen, Einlagen oder Orthesen. In diesem Kontext kommen auch moderne Bewegungsanalysesysteme unter Verwendung von tiefen neuronalen Netzen, die auf Videobilder angewandt werden, zum Einsatz. Die im Labor eingesetzten Methoden werden auch für direkte Feedbacksysteme zur Modifikation von zum Beispiel Pathologischen Bewegungsmustern eingesetzt.

Bereiche

1. Entwicklung von Feedbacksystemen zur Bewegungsmodifikation des Gehen, Laufen und Springen mittels Bodenreaktionskraftmessung und 3D Motion Capturing.
2. Vergleich von Marker basierten und Machine Learning basierten markerlosen 3D Motion Capturing Verfahren zur Bewegungsanalyse von Menschen.

Versuch 1: RNA Sequenzierung

Wissenschaftliche Fragestellung: Nebenprodukte bei mRNA Herstellung charakterisieren
Methoden:

• molekularbiologiche Probenvorbereitung (Primerligation, cDNA Synthese, PCR, Sequenzierung)A

• Agarosegele

• Instrumentelle Analytik: Kapillargelelektrophorese

• Sequenzauswertung (Alignment, BLAST)

Versuch 2: Lactosebestimmung in lactosefreier Milch mit Gaschromatographie

Anwendung: Relevanz in der Nahrungsmittelindustrie (Lactoseintoleranz)
Methoden:

• Probenvorbereitung mit Derivatisierung, internen Standards und Aufstockung

• Instrumentelle Analytik: Gas Chromatographie

• Auswertung: Datenbank in Moodle für gemeinsame Auswertung (Intermediärpäzsision; bis zum Zeitpunkt der Protokollierung verfügbare Daten)

Versuch 3: Identifikation von Parabenen in Kosmetika

Trennung von Parabenen mit HPTLC und Toxizitätstest mit Vibrio Fischeri
Anwendung: Relevanz in der Kosmetikindustrie (Konservierungsmittel)
Methoden:

• Probenvorbereitung: Extraktion und Konzentration

• HP-Dünnschichtchromatographie

• Toxizitätstest mit lebenden Zellen (Vibrio fischeri)

Profil und Zielsetzung

Erlernen der Techniken des experimentellen Arbeitens in der Molekularbiologie und Biochemie, insbesondere:

• Isolierung und Reinigung von Nucleinsäuren und Proteinen

• Restriktionsverdau

• Klonierung

• quantitative PCR

• ELISA-Tests

• Aufreinigung von und Umgang mit Enzymen

• Enzymaktivitätstests

Versuche

• Präparative Proteinreinigung via FPLC

• Erlernen von Enzym-Assays und Biochemischer Charakterisierung

• SDS-Page

Praktika und Übungen

• Anwendung verschiedener Methoden für die Isolierung und Aufreinigung von Nucleinsäuren

• quantitative Bestimmung repräsentativer Nucleinsäureabschnitte mit quantitativer Real-time PCR

• Nachweis von Gliadinen und verwandten Prolaminen in Nahrungsmitteln (ELISA)

• Restriktionsverdau

• Transformation mit Plasmiden   

Ausstattung

• Zellaufschluss

  • Homogenisator MSK (Sartorius)

  • Homogenisator UltraTurrax   

• Nucleinsäureanalytik

  • PCR-Gerät Mastercycler Personal (Eppendorf)

  • Real-Time PCR Realplex, gemietet (Eppendorf)

  • 7 Elektrophoresekammern, Sub-Cell GT (BioRad)

  • CabUVIS-Gerät mit UV-Lampe und Kamera (Desaga)

  • DCode Universal Mutation Detection System (Biorad)

  • Kapillarelektrophorese 270 (Applied Biosystems)

  • Qubit 2.0 Flourometer   

• Proteinanalytik

  • 2D-Elektrophorese Protean IEF (BioRad)

• Mikroskopie

  • Phasenkontrastmikroskope mit digitaler Bilddokumentation (Zeiss und Olympus)

  • Fluoreszenzmikroskop Axioskop 2plus (Zeiss) 

• Kultivierung

  • Laminar Flow Sicherheitswerkbänke Klasse II (BDK)

  • Brutschränke

  • Autoklav Systec / 3850 EL

  • Zentrifugen Heraeus Biofuge Primor R

  • Zentrifuge Heraeus Thermo Elektron Fresco 17

  • Kühlbrutschrank Sorvall Heraeus BK 600

  • Gefriertrocknungsanlage Alpha 1-2 LD plus (Christ)   

• Photometrie

  • Plate Reader FusionTM Absorption und Fluoreszenz (Packard Bioscience)

  • GENESYS 10S UV-VIS Spectrophotometer (Thermo-Scientific)

  • Metrohm 616 Photometer

  • UV/VIS Spektrometer Lambda 2 (Perkin Elmer)

  • Turbiquant Tübungsmessgerät (Merck) 

• Dünnschichtchromatographie

  • TLC-Scanner CD 60 (Desaga)

  • J&M Tidas TLC 2010-Scanner

  • Desaga AS 30 Auftragegerät  

Praxisbezogene Anwendungen

• Anwendungsorientierte Forschung: Monitoring mikrobiologischer Prozesse in Biogasanlagen (Industry on Campus Projekt der Hochschule Offenburg)

• Nutzung der Geräte und Techniken im Rahmen von Abschlussarbeiten  

Profil und Zielsetzungen

Die Studierenden erlernen verschiedene Techniken im Bereich der Biokatalyse, insbesondere:

• Technik zur Immobilisierung von technisch nutzbaren Enzymen

• Prozess-Optimierung

• Enzym-Kinetik

• Enzymassays

• Biokatalyse mit freien Enzymen

• Biokatalyse mit immobilisierten Enzymen

• Ganzzellbiotransformationen

• HPLC-analytik

• HPTLC-analytik

• GC-analytik

Ausstattung

• Mikroplatten-Spektralphotometer

• ThermoMixer mit unterschiedlcihen Aufsätzen

• MiniProtean Gelelktrophorese Kammer

• Zentrifugen Heraeus Biofuge Primor R

• Zentrifuge Heraeus Thermo Elektron Fresco 17

• Kühlbrutschrank Sorvall Heraeus BK 600•- Gefriertrocknungsanlage Alpha 1-2 LD plus (Christ)    •- TLC-Scanner CD 60 (Desaga)

Lernziele

Kenntnisse über:

• synthetische Materialien für die Anwendung in der Biomedizin

• Anforderungsprofile von Biomaterialien für den Einsatz im Körper

• Wechselwirkungen zwischen Biosystem und Biomaterial

• Konzepte zur Optimierung von Biomaterialien

• Verfahren zur Prüfung der Interaktion von Biomaterialien mit dem Biosystem

Versuch 1: Untersuchung der Gewebestruktur und Anatomie von Zellen (Mikroskopie)

• Vorbereitung von Präparaten durch Färbung

• Plasmolyse

Versuch 2: Volumenbestimmung von Flüssigkeiten (Statistik)

• Laborgeräte kennen Lernen

• Präzises arbeiten

• Mittelwert, Standardabweichung, Variationskoeffizient

• Darstellung von Ergebnissen in Tabellen und Diagrammen

Versuch 3: Untersuchung von Mikroorganismen (Agarplatten, Photometrie)

• Desinfektion

• Keimzahlbestimmung

• Bestimmung der optischen Dichte

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse im Bereich der rechnergestützten Entwicklung, Untersuchung und Optimierung maschinenbaulicher Konstruktionen. Sie lernen aufbauend auf den erworbenen CAD-Grundlagenkenntnissen erweiterte Methoden der rechnergestützten Produktentwicklung kennen und vertiefen ihre Fähigkeiten hinsichtlich der Projektarbeit und der effizienten Organisation von größeren Konstruktionsprojekten.

• Einführung in den Rechnereinsatz in der Konstruktion

• Einarbeitung in die parametrische 3D-Konstruktion

• Modellreferenzen

• Vermittlung grundlegender Modellierungstechniken

• Grundlagen zu Skizziertechniken (sketch)

• Bauteilmodellierung (part)

• Baugruppenmodellierung (assembly)

• Zeichnungserstellung (drawing)

Profil und Zielsetzung

Die Chemie ist eine Grundlagenwissenschaft, die für viele Bereiche der Energiesystemtechnik relevant ist. In mehreren Laborexperimenten lernen die Studierenden während eines Labornachmittags mit den eigenen Händen kennen, wie chemische Energiewandlung und Energiespeicherung funktionieren. Beispielsweise werden Verbrennung und Flammenstruktur anhand eines Bunsenbrenners untersucht. Die Temperaturabhängigkeit von chemischen Reaktionen wird in einem klassischen Reagenzglasversuch hergeleitet. Schließlich bauen die Studierenden eine eigene Kupfer-Zink-Batterie in einem modernen Knopfzellengehäuse.

Hier lernen Studierende Grundlagen der Laborarbeit im Bereich Chemie. In Versuchen vertiefen sie ihr theoretisches Wissen zu den Themen:
Umgang mit Laborgeräten, Massenwirkungsgesetz, Puffer, Reaktionsgeschwindigkeit, Redoxreaktionen, Konzentrationsbestimmung- und Herstellung.

Grundoperationen der Chemischen Verfahrenstechnik werden im Labormaßstab durchgeführt.

• chemisches Gleichgewicht,

• gravimetrische Bestimmung,

• chromatografische Trennung und

• präparative Methoden am Beispiel der Herstellung eines Esters, einer Carbonylverbindung und eines Kupfersalzes. 

Profil und Zielsetzung

Die ingenieurmäßige Beschreibung technischer, chemischer und biologischer Phänomene sowie die Definition messtechnischer Anforderungen auch und gerade zur Reduktion umweltschädlicher Auswirkungen erfolgen immer unter Anwendung physikalischer Gesetze und ihrer Verknüpfungen.

Dies setzt einen erheblichen Abstrahierungsgrad und die Anwendung einer naturwissenschaftlich-technischen Logik voraus, die eingeübt sein muss. Dieser Abstrahierungsgrad ist die Voraussetzung für Modellvorstellungen und ihrer messtechnischen Überprüfung. Dabei ist ein wesentliches Hilfsmittel die stöchiometrische Beschreibung chemischer Vorgänge.

Die Studierenden müssen die

• physikalisch-chemische Fachterminologie,

• die Grundlagen der physikalisch-chemischen Analytik,

• das Instrumentarium und

• das grundsätzliche Herangehen an Problembehandlungen

so beherrschen, dass sie diese auf konkrete ingenieurmäßige Aufgaben übertragen und anwenden können.

In dem Modul werden die physikalisch-chemischen Messprinzipien, Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhänge

• der Elektrochemie, der Spektroskopie,

• der Chromatographie sowie

• der Datenübertragung vom Messgerät zum Laborrechner

behandelt.

Ferner werden grundsätzliche Methoden der Beschreibung und Modellbildung physikalischer Zusammenhänge vermittelt.
Die Studierenden müssen in der Lage sein, in dem jeweiligen chemisch-analytischen Teilgebiet

1. analytische Prinzipien zu erläutern,

2. Gesetzmäßigkeiten verbal und mathematisch-formal auszudrücken,

3. die mathematische Herleitung analytisch-chemischer Gesetze mit den jeweiligen Randbedingungen nachzuvollziehen,

4. chemischanalytische Prinzipien auf andere Problemfelder zu übertragen und anzuwenden,

5. bei praxisbezogenen Fragestellungen die zugrunde liegenden chemisch-analytischen Prinzipien zu erkennen und auszuwerten,

6. geeignete Messverfahren und -techniken zu benennen und zu beurteilen, sowie

7. Messdaten quantitativ auszuwerten.

Praktika und Übungen /Praxisbezogene Anwendungen

Die Studierenden bereiten sich anhand eines Skriptes auf die Versuche vor. Die Durchführung erfolgt weitgehend selbstständig. Ein Protokoll ist abzugeben, dass die Studierenden nach Korrektur zurückerhalten.

• Versuch 0: Sicherheitsbelehrung und Ansetzen der benötigten Reagenzien und Titrationslösungen

• Versuch 1: Komplexometrische Härtebestimmung von Prozesswasser

• Versuch 2: Red./Ox.-Titration zur Bestimmung des Permanganatindexes und jodometrische Bestimmung von Sauerstoff in Oberflächenwasser

• Versuch 3: Photometrische Bestimmung von Eisen in Prozesswasser

• Versuch 4: Dünnschichtchromatographische Untersuchung von Blattfarbstoffen

• Versuch 5: Rechnergesteuerte Säure/Base-Titration mit elektronischer Auswertung

• Versuch 6: Rechnergesteuerte Aufnahme von Enzymkinetiken (durch Leitfähigkeitsmessungen) zur quantitativen Bestimmung von Harnstoff in Kunstdünger

Praxisbezogene Anwendungen

• Kristallbildung

• Umgang mit Volumenmessgeräten

• Chemisches Gleichgewicht

• Löslichkeitsprodukte

• Redoxreaktionen

• Reaktionsgeschwindigkeit und homogene Katalyse

• Amphoteres Verhalten von Aluminiumionen

• Herstellen einer definierten Lösung durch Wiegen und Verdünnen

• Komplexbindungen

• Flammenfärbung

Ausstattung

• Grundausstattung eines Chemielabors

• Destillations- und Rektifikationsapparaturen

• Ionenaustauscher-Säule

Lerninhalte

Versuch 1: Bestimmung des Gehalts an Kalium in einer Düngerprobe

Kalium im Dünger sorgt dafür, dass Pflanzen ihren Wasserhaushalt durch Spaltöffnungen und Wurzeldruck regulieren können.
Versuch / Methodik:

• Fällung

• Filtration

• Gravimetrie

Versuch 2: Trennung von Cobalt und Nickel und deren qualitativer Nachweis

Ionentauscher kommen im Alltag (Entkalkung von Spülmaschinen) und im Labor (Chromatographie) vor. Die Komplexchemie spielt z.B. bei der Bindung von Eisenioinen an Häm oder von Magnesiumionen an Chlorophyll eine große Rolle.
Versuch / Methodik:

• Komplexbildungen von Übergangsmetallen

• Chromatographie

• Colorimetrie zur Bestimmung des Nickelgehalts

Versuch 3: Synthese und Reinigung eines Esters

Ester sind verbreitete Aromastoffe. Brandwein und Benzin werden über Destillation / Rektifikation von anderen Bestandteilen in Wein oder Rohöl getrennt.
Versuch / Methodik:O

• Organische Synthese von Estern mit Wasserabscheider

• Rektifikation

• Reinheitsbestimmung mit Brechungsindex

Versuch 4: Herstellung von Kupfer-(I)-chlorid

Versuch 5: Bestimmung einer Carbonylverbindung als Semicarbazon

Versuch 6: Recycling einer Cyclohexan-Propanol-Mischung

Profil und Zielsetzung

Unser Labor dient vor allem den Grundlagen im Fach Physikalische Chemie. Angeboten werden zur Zeit 13 Praktikumsversuche aus den Bereichen Chemische Thermodynamik, Reaktionskinetik und Elektrochemie.
Folgende Praktika finden in unserem Labor regelmäßig statt:

• Grundpraktikum für den Bachelor-Studiengang "Biotechnologie" (jedes Sommersemester)

• Grundpraktikum für den Bachelor-Studiengang "Umwelt- und Energieverfahrenstechnik" (jedes Sommersemester)

• Laborpraxis 2 (jedes Sommer- und Wintersemester)

Praktikumsversuche und Übungen

In den Laboratorien werden unter Anleitung Experimente zur Vertiefung der Vorlesungsinhalte durchgeführt.

In der Physikalischen Chemie  untersuchen wir die physikalischen Eigenschaften von Materie und die energetischen Veränderungen während chemischer Prozesse.
Wir bieten Laborversuche zu folgenden den Themen an:

• Chemische Thermodynamik

• Kinetik

• Elektrochemie

• Spektroskopie

• Mikroskopie

Praktikumsversuche

1. Gefrierpunkterniedrigung von Lösungen verschiedener Konzentration

2. Entmischungsdiagramm einer binären Mischung

3. Dissoziationsgleichgewicht einer schwachen Säure

4. Nernstscher Verteilungssatz

5. Äquivalentleitfähigkeit starker und schwacher Elektrolyte

6. Siedediagramm einer binären Mischung

7. Verseifungsgeschwindigkeit eines Esters

8. Bestimmung von Aktivitätskoeffizienten mittels Gefrierpuntserniedrigung

9. Spezifische Drehung von gelöstem Rohrzucker – Rohrzuckerinversion

10. Komplexbildungskonstante und Ligandenzahl von Oxalatocuparat (II)

11. Differentialthermoanalyse

12. Ionenwandergeschwindigkeit

13. Temperaturabhängigkeit der Elektromotorischen Kraft

Profil und Zielsetzung

• Die Studierenden können elektrische Maschinen betreiben, Messungen an ihnen durchführen und die Ergebnisse auswerten

• Durchführung Angewandter Forschungs- und Entwicklungsaufgaben in Zusammenarbeit mit Unternehmen

Ausstattung

• 4 Versuchsstände bestückt mit Gleichstrom- und Drehstrommaschinen sowie Wirbelstrombremsen (Leistungsbereich 1,5 bis 5,5 kW)

• 5 Laborplätze mit analogen und digitalen Strom-, Spannungs- und Leistungsmessgeräten, Vielfachmessinstrumente mit PC-Schnittstellen, Netzgeräte, Speicheroszilloskope

• Stromrichter und Frequenzumrichter für Motoren bis 5,5 kW

Ausstattung mit Analysemittel

• Hardware
  4 Motorversuchsstände mit direkter PC-Anbindung an Motor- und Leistungselektroniksteuerung, Messgeräte und Sensoren

• Software
  Die PCs sind mit USB, JTAG und anderen Schnittstellen an die Geräte angeschlossen und bieten so vielfältige Möglichkeiten, zur Steuerung, Analyse und Messung unterschiedlicher Betriebszustände

• Themen

  • Untersuchung unterschiedlicher Motortypen

  • Simulation unterschiedlicher Antriebskonzepte (z. B. E-Mobilität)

Praktika und Übungen

• Praktische Unterweisung der Studierenden im Aufbau elektrischer Schaltungen, sowie in der Aufnahme und Auswertung von Messreihen in Zusammenhang mit elektrischen Maschinen und Stromrichtergeräten

• Durchführung angewandter Forschungs- und Entwicklungsaufgaben in Form von Bachelorarbeiten auf dem Gebiet der elektrischen Antriebstechnik und Leistungselektronik

Praxisbezogene Anwendungen

• Prüfung von Motoren und Drehzahlverstellgeräten bis zu einem Leistungsbereich von 5,5 kW

• Untersuchung von Antrieben und Antriebskonzepten mit Beratung

Folgende Qualifikationen werden vermittelt: selbstständiger Aufbau von elektrischen Versuchsanordnungen und die Wahl der Messmittel nach grober Anweisung, die Durchführung von Versuchen aus dem Bereich der Elektrotechnik mit Protokollführung und Auswertung sowie Diskussion der Messergebnisse und die Darstellung experimenteller Ergebnisse bzw. Anfertigung eines ausführlichen Laborberichts.

Ausgehend von den allgemeinen Grundlagen der Elektroenergieversorgung (Netzebenen, Netzformen, Betriebsmittel der Elektroenergieversorgung) wird das Hauptaugenmerk in dieser Veranstaltung auf die Energieverteilung in der Niederspannung gelegt.  Es werden die Vor- und Nachteile der verschiedenen Netzsysteme (IT-, TT-, TN-Netz) erarbeitet ebenso wie die Anforderungen an eine normgerechte Elektroinstallation in Wohngebäuden gemäß DIN VDE 0276. Zusätzlich wird auf Besonderheiten für Sonderanlagen (z. B. Baustellen) hingewiesen. Einen weiteren Schwerpunkt bilden die Schutzmaßnahmen in Niederspannungsnetzen gemäß der DIN VDE 0100-410.

Lerninhalte

• Datenanalyse und Statistik

  • Numerische Mathematik, insbesondere:

    • Lösung linearer und nichtlinearer Gleichungssysteme

    • numerische Algorithmen für Differentiation und Integration, Differentialgleichtungen

    • Fourierreihen- und Fouriertransformation

• Statistik, insbesondere:

  • Begriffe: Zufallsgrößen, Zufallsexperimente, Ereignisse, Ergebnisse

  • Dichtefunktionen und Verteilungsfunktionen (Normalverteilung, Lognormalverteilung, Weibullverteilung...)

  • Quantile, Erwartungswert, Varianz

  • Kovarianz, Korrelation

  • Schätz- und Testverfahren (t-Test, Kolmogorov-Smirnov, ...)

  • Zeitreihenanalyse (Regressionsanalyse, AVF, AKF, Moving-Average-Prozesse...)

  • Risikoanalyse und Simulation (Volatilität, Brownsche Bewegung, Monte Carlo Simulation...)

  • Anwendung auf studiengangspezifische Beispiele

• Elektrotechnik II und Elektronik

  • Entstehung von Wechselspannung

  • Gleichrichtmittelwert, Mittelwert, Effektivwert

  • Beschreibung von Wechselgrößen

  • Vom Zeigerdiagramm zur komplexen Darstellung von Strömen und Spannungen

  • Sinusförmige Ströme und Spannungen an Widerstand, Spule und Kondensator, sowie einfache Netzwerke

  • Schwingkreise und Filter

  • Dreiphasensysteme, Stern- und Dreieckschaltungen

  • Transformatoren

  • Halbleiter-Bauelemente, der PN-Übergang, Diode und Transistor

Versuche

• Wärmetransport an der Fassade

• Thermische Trägheit eines Raumes

• Simulationsmodell: Gebäude und Wärmeübergabesysteme

Profil und Zielsetzung

• Einarbeitung in Funktionsweise und Betriebsverhalten heizungstechnischer Komponenten und Anlagen

• Beurteilung des Teillastverhaltens von Heizungssystemen sowohl hydraulisch als auch wärmetechnisch

• Einführung in die MSR-Technik von Heizsystemen (Verdeutlichung von Fehlerquellen)

• Vermittlung der Bedeutung einer ordnungsgemäßen Ausführungsplanung und Realisierung (Wärmebedarf, Heizflächendimensionierung, Rohrnetzberechnung, Strangabgleich, Regelkonzept)

• Grundlagen der Kessel- und Brennertechnologie (Kesselsteuerung, Brennereinstellung)

• Ermittlung von heiztechnischen Kennzahlen (z. B. feuerungstechnischer Wirkungsgrad, Kesselwirkungsgrad, Nutzungsgrad) aus Laborversuchen

• Auswirkung der Betriebsweise von Heizkesseln auf die Schadstoffemission

Versuche

• Energieeffizienz in der Wärmeerzeugung

• Rohrhydraulik

• Thermisches Verhalten einer Heizungsanlage

• Hydraulischer Abgleich.

Ausstattung

• Heizungssystem für ein Einfamilienhaus mit Ölheizkessel, Heizkörpern, Einrohr- und Zweirohrverteilung.

• Heizkessel-Versuchsstand mit 4 verschiedenen Grundtypen

• Demonstrationsstand zur Simulation der Hydraulik von Heiznetzen (Messgrößen: Volumenstrom, Differenzdruck)

• Luft/Wasser-Wärmepumpe

• 30-Kanalschreiber für Spannung, Thermoelemente und Pt100-4-Leiterschaltung

• 6-Kanalschreiber für Pt100-4-Leiterschaltung

• Differenzdruckmessgeräte

• Software zur Heizlastberechnung, Heizflächenauslegung, TRNSYS, Rohrnetzberechnung, Anlagensimulation

• Abgas-Analysecomputer

Praktika und Übungen

• Überprüfung der in der Planungsphase theoretisch ermittelten thermodynamischen und hydraulischen Größen (Volumenstrom, Voreinstellungen, Vor- und Rücklauftemperaturen, Abgaswerte)

• Durchführung von dynamischen Anlagen- und Gebäudesimulationen im Rahmen von Studien- und Diplomarbeiten zur Ermittlung der Effizienz unterschiedlicher Energieversorgungssysteme

• Einbeziehung von Wetterdaten der Wetterstation des Labors Messwerterfassung- und verarbeitung bei der Erstellung von Energiestudien

• Untersuchung der Hydraulik und der Wärmeverteilung von Heizzentralen

• Bestimmung der Schadstoffemission

Praxisbezogene Anwendungen

• Schulungen zu den angegebenen Themenkreisen

• Nutzung der Einrichtungen und Software im Zusammenhang mit Studien- und Diplomarbeiten

• Nutzung der Einrichtungen im Rahmen von Forschungsaufträgen auch in Zusammenarbeit mit dem Steinbeis-Transferzentrum für Energie-, Umwelt- und Reinraumtechnik

Im Labor für Raumluft- und Klimatechnik untersuchen wir in einem großen Raum die Raumluftströmung in klimatisierten Räumen unter praxisnahen Bedingungen. Der Laborraum kann in seiner Größe angepasst werden, um unterschiedliche geometrische Randbedingungen abzubilden. Es steht ein Raumvolumen von bis zu 7,2 m x 7,2 m und einer Raumhöhe von bis zu 5,5 m zur Verfügung.
Hier untersuchen die Studierenden unterschiedliche Systeme und Komponenten der Raumlufttechnik wie Luftdurchlässe, Kühldecken oder Wärmerückgewinnungssysteme unter den Aspekten Energieeffizienz und thermischer Komfort. Darüber hinaus wird das Labor regelmäßig im Rahmen von Forschungsaufträgen in Entwicklungsprojekten oder in Schulungen und Demonstrationen eingesetzt. Nachhaltiges Bauen ist ein Themenschwerpunkt in der Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik und umfasst dabei sowohl die bauphysikalische Optimierung der Gebäudehülle als auch die anlagentechnische Ausrüstung.
Herausforderung ist dabei, die Gebäudetechnik für Null-Energiegebäude zu gestalten. Denn dabei müssen sowohl die kleinen Energiedichten bei der Versorgung dieser hocheffizienten Gebäude als auch die Nutzung von 100 % regenerativer Energie berücksichtigt werden. Nachhaltige und zukunftsfähige Gebäude stellen einen hohen thermischen, akustischen und visuellen Komfort bei einer sehr guten Luftqualität zur Verfügung. Genau das bewerten wir in unserem Labor für Raumluft- und Klimatechnik. Gerne stellen wir Studieninteressierten unser Labor und die vielfältigen Möglichkeiten der energieeffizienten und komfortablen Raumklimatisierung in der Praxis vor.

Profil und Zielsetzung

• Anwendung der Messtechnik im Rahmen der fachtechnischen Abnahme, insb. Volumenstrommessung und thermischer Komfort

• Einregulierung von Raumlufttechnischen Anlagen (RLT) im Hinblick auf Zugfreiheit, (lokaler) Temperaturverteilung, Akustik und Raumluftqualität. Erkennen von Problemen

• Beurteilung von Messwerten und Messgrößen in der Raumlufttechnik

• Beurteilung von Raumluftströmungen in Abhängigkeit des Lüftungskonzepts, insb. mit Hilfe der Sichtbarmachung

Versuche

• Strömung in der Luftverteilung.

• Abnahme und Inbetriebnahme einer Klimaanlage

• Heizen/Kühlen und Befeuchten/Entfeuchten

Ausstattung

•  Laborraum (variable Größe bis 7,2 m x 7,2 m x 5,5 m) zur Untersuchung der Raumluftströmung und des thermischen Komforts

• separater Versuchsstand zur Messung des Luftvolumenstroms nach den gebräuchlichsten Messmethoden, insb. für (stationäre) betriebliche Messungen und (mobile) Abnahmemessungen

• umfangreiche Messtechnik zur Analyse des Innenraumklimas, insb. Raumluftgeschwindigkeit und Turbulenzgrad, Schallmessung (Klasse 1), operative und Lufttemperaturen, Luftfeuchte sowie Differenzdruckmessung

• zusätzliche Messtechnik für die Abnahmemessung

• PC mit Messwerterfassungssystem (MDP-Soft, DIGIS)

Praktika und Übungen

• Beurteilung verschiedener Messverfahren für den Luftvolumenstrom

• Abnahmeversuch an einer Klimaanlage nach DIN EN 12599

• Einregulierung der Lüftung eines Testraums nach Sollwerten

• Untersuchung von Systemen und Komponenten der Raumlufttechnik wie Luftdurchlässe, Kühldecken, Wärmerückgewinnungssysteme, Geräuschmessung in Luftkanälen etc. unter den Aspekten Energieeffizienz und thermischer Komfort

Praxisbezogene Anwendungen

• Schulungen und Demonstrationen zu den angegebenen Themengebieten

• Nutzung im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten, insb. Entwicklung von Prototypen und messtechnische Evaluierung von Einzelkomponenten

• Nutzung der Einrichtungen im Rahmen von Forschungsaufträgen

Versuche

• Zustandsänderungen im p-h-Diagramm

• Stirling-Kältemaschine

• Kältemischungen

• Systemtechnik

Profil und Zielsetzung

• Vertrautmachen mit den Systemen Kaltdampf- und Kaltgaskälteanlage und Kältemischungen

• Erkennen der wichtigsten Merkmale der Kälteanlagensysteme

• Prüfung des Wissensstandes

Ausstattung

• Kaltdampfkälteanlage/Wärmepumpe mit FKW R134a

• Philips-Gaskältemaschine zur Luftverflüssigung mit Helium als Arbeitsmittel

• Versuchseinrichtung für Kältemischungen

• Klimakammer -70 °C bis +180 °C

• LabView-Messwerterfassung

• 32-Kanal-Punkte-Drucker

• Druck-, Durchfluss-, Massenstrom-, Temperatur- und Feuchteaufnehmer mit hoher Messgenauigkeit

• Messschiene mit 4 mA - 20 mA Einheitssignal

• Probeentnahmen für Kältemittel und Öl

• Software für Prozessauswertung, Kreislaufberechnung und Auslegung von Komponenten

Praktika und Übungen

• Beurteilung von Anfahr- und Abschaltvorgängen hinsichtlich der zulässigen Anlagengrenzwerte

• Vergleich des Betriebsverhaltens von thermostatischen und elektronischen Expansionsventilen

• Bewerten von Leistungsregelungen im Kältekreislauf

• Nachweis der Kälteleistung

• hydraulischer Abgleich der Kalt- und Kühlwasserkreisläufe

• Auslegung eines Kaltdampfkältekreislaufes mit Software für die Komponentenauswahl

Praxisbezogene Anwendungen

• Probebetrieb von neuen Verdampfern und Verflüssigern am EXTERN-Anschluss der Verdichtungskälteanlage mit FKW-Kältemitteln für Kälteleistungen bis ca. 15 kW

• Beurteilung der Wasseraufnahmefähigkeit von Filtertrocknern unter Betriebsbedingungen

• Beurteilung der Löslichkeit von Schmierstoffen im Kältemittel

Versuche

• Systemanalyse

• Kaskadierung in der Regelungstechnik.

Versuche

• SHK-Container mit energieautarker Energieversorgung

• Kraft/Wärme/Kälte-Kopplung

• Solare Wärme- und Kältebereitstellung.

Die Methode der finiten Elemente (FEM)

• Die Methode der finiten Elemente (FEM) ist eine numerische Näherungsmethode zur Lösung von Problemen der Ingenieurwissenschaften.

• Ihr Hauptgebiet ist die Festigkeitslehre

• Die FE-Methode eignet sich für Probleme mit komplizierter Geometrie und Belastung oder mit variablen Materialeigenschaften, wenn analytische Lösungen schwer zu realisieren oder ausgeschlossen sind.

• Der Gesamtkörper wird dabei in kleine, aber endliche Teilkörper, die finiten Elemente zerlegt. Diese sind in Knotenpunkten miteinander verknüpft.

• In jedem einzelnen finiten Element werden die unbekannten Feldgrößen durch einfache Funktionen approximiert, die durch ihre Knotenwerte bestimmt sind.

• Die Diskretisierung durch finite Elemente führt auf ein großes Gleichungssystem für die unbekannten Knotenwerte.  

Schematischer Ablauf einer FEM-Berechnung

• Preprocessing

  • Aufteilung des Systems in Finite Elemente

  • Die Vernetzung der Problemstellung anpassen

  • Bestimmung der Werkstoffkennwerte, der Randbedingungen und der Kräfte

• FE-Solver

  • Erstellen des Gleichungssystems

  • Lösen des Gleichungssystems

  • Rückrechnen der Dehnungen, Spannungen und der Reaktionskräfte

• Postprocessing

  • Erstellen eines Verformungsschaubildes

  • Farbliche Kennzeichnung von Dehnungen und Spannungen

  • Darstellung von Größe und Richtung der Reaktionskräfte

Überblick

Das Hands-On Labor bietet den Studierenden im ersten Semester der Studiengänge Maschinenbau und Werkstofftechnik die Möglichkeit, praktische Erfahrungen mit wichtigen Komponenten und Maschinenelementen zu sammeln. In den einzelnen Versuchen werden Rohrleitungsgruppen zusammengebaut, Fahrradnaben zerlegt und untersucht. Das Labor verknüpft die Praxis mit ersten theoretischen Erläuterungen zu wichtigen Themengebieten, die später im Studium vertieft betrachtet werden. Im Hands-On Labor engagieren sich folgende Professor*innen und Mitarbeiter*innen: Prof. Dr. Bernd Waltersberger, Prof. Dr. Jörg Ettrich, Prof. Claus Fleig, Prof. Dr. Günther Waibel, Jens Glembin, Ulrich Kuttruff sowie Florian Faißt.

Versuch Rohrverbindungen

In dem Versuch werden unterschiedliche Rohrleitungsstücke bei Einsatz verschiedener Verbindungstechniken aufgebaut. Hierzu zählt eine Rohrleitungsstrecke aus Stahlrohren, die mithilfe von Flanschen verbunden werden. Außerdem werden Übungsstrecken aus verzinkten Stahlrohren mit Einschraubverbindungen sowie Hydraulikleitungen mit Klemmringverschraubungen aufgebaut. Diese Rohrleitungsstücke werden zum Abschluss mithilfe einer Prüfpumpe auf Dichtigkeit getestet. Während des Labors erfahren die Studierende die Eigenschaften und Vor-/Nachteile der einzelnen Rohr- und Verbindungstechniken.

Versuch Stellantrieb

Innerhalb des Laborversuchs wird ein Original-Stellantrieb der Fa. AUMA untersucht. Nach Ausbau wird die Funktion der wesentlichen Bauteile bestimmt und ein Wälzlager ausgetauscht. Hieraus erhalten die Studierende einen praktischen Einblick in die Themengebiete Lager und Wellen. Zum Abschluss wird die Funktion des Stellantriebs an einem Prüfstand demonstriert.

Versuch Fahrradnabe

Im Mittelpunkt des Versuchs steht eine 3-Gang Fahrradnabe, die zerlegt und wieder zusammengesetzt wird. Im auseinandergebauten Zustand werden die für die Schaltung relevanten Bauteile identifiziert und deren Funktion im Zusammenspiel mit den anderen Komponenten ermittelt. Die Studierende erhalten somit praktische Erfahrungen aus dem Themengebiet Getriebe und Übersetzung

Lerninhalte

• Einführung in die Informatik

• Grundlagen des Programmierens

• Übungen im Informatiklabor
  anhand einer Programmiersprache werden Programmiertechniken geübt

Die Studierenden verstehen die grundlegenden Begriffe der Datendarstellung und der Formulierung von Algorithmen in der Informatik, kennen einige wichtige Algorithmen und Datenstrukturen und können sie anwenden. Sie verstehen die grundlegenden Elemente einer Programmiersprache, können sie anwenden und beherrschen die Analyse und Erstellung einfacher strukturierter Programme.

Im Mittelpunkt des Maschinenlabors steht die Untersuchung und Vermessung von Kraft- und Arbeitsmaschinen. Darüber hinaus findet hier das Hands-On Labor statt, in dem Studierende des ersten Semesters praktische Erfahrungen bei der Montage unterschiedlicher Komponenten sammeln.

Der übergeordnete Begriff für Kraft- und Arbeitsmaschinen ist Fluidenergiemaschinen. Fluidenergiemaschinen sind Maschinen, die Fluidenergie in mechanische Energie bzw. mechanische Energie in Fluidenergie wandeln. Fluidenergiemaschinen sind unverzichtbar sowohl für die Versorgung mit elektrischer Energie als auch als Komponente in einer Vielzahl von technischen Systemen. Hierzu zählen Wasser- und Dampfturbinen, Verdichter und Förderpumpen.

Im Labor Kraft- und Arbeitsmaschinen lernen die Studierenden begleitend zur Vorlesung die Funktion unterschiedlicher Fluidenergiemaschinen kennen. Sie führen Versuche durch und werten dies aus, um das Verständnis für die charakteristischen Eigenschaften der Maschinen zu vertiefen.

Die Einrichtungen des Labors werden auch für eigene Forschungsarbeiten und Forschungsarbeiten in Kooperation mit Industrieunternehmen verwendet. Hierbei werden sowohl einzelne Maschinen im Detail vermessen und weiterentwickelt als auch neue Ansätze zur Verknüpfung digitaler Modelle mit realen Komponenten konzipiert und umgesetzt. Hierzu werden Werkzeuge der numerischen Strömungsmechanik und der Simulation von Komponenten und Systemen eingesetzt sowie Entwicklungsumgebungen zur Programmierung der Messung und Regelung verwendet.

Überblick

Die Prüfstände im Labor erlauben es unterschiedliche Kraft- und Arbeitsmaschinen zu untersuchen. Die Prüfstände wurden zum Teil selbst erstellt oder teilweise bzw. komplett von externen Unternehmen bezogen. Die Prüfstände werden für Laborveranstaltungen genutzt, in denen Studenten unterschiedlicher Semester die Einrichtungen selbst bedienen und Messungen durchführen. Darüber hinaus werden die Prüfstände für Projektarbeiten der Lehre und Forschung, vor allem auch im Rahmen von studentischen Arbeiten, eingesetzt.

Der Prüfstand ermöglicht die Messung eines Radialventilators innerhalb eines Rohrleitungssystems. Ventilatoren sind Strömungsmaschinen zur Förderung von gasförmigen Medien wie Luft, wie z.B. in der Wohnraumlüftung und -klimatisierung. Die wichtigsten Bauformen sind Radial- und Axialventilatoren, deren Bezeichnung jeweils der Abströmrichtung der Luft entspricht. Die Auswahl eines Ventilators und dessen Leistungsbereich benötigt neben Kenntnissen über die Funktionsweise Wissen über die Ventilatorkennlinie und die zu beachtenden Anlagen-Randbedingungen. 

Aufbau des Prüfstandes

Die CAD-Darstellung zeigt die Bauteile und die Messtechnik des Prüfstandes Radialventilator. Die Luft wird vom Ventilator über eine Einlaufstrecke angesaugt, in der sich eine Normdüse zur Bestimmung des Volumenstroms befindet. Im Betrieb kommt es zu einer Druckerhöhung am Austritt des Ventilators, messbar als statische Druckdifferenz zwischen Eintritt und Austritt. Der Ventilator wird von einem drehzahlgeregelten Motor angetrieben. Zur Veränderung des Anlagenwiderstands befindet sich in der Druckleitung eine Drosselklappe. Zusätzlich ist in der Druckleitung ein Diffusor eingebaut, dessen Druckverlust gemessen wird. Der Volumenstrom wird druckseitig mittels eines thermischen Anemometers erfasst.

Aufbau des Prüfstands

Der einstufige Kolbenverdichter wird durch eine Antriebseinheit über einen Riemen angetrieben. Die angesaugte Luft gelangt über einen Saugbehälter zum Verdichter, eine Venturi-Düse misst den Volumenstrom. Die verdichtete Luft wird in einen Druckbehälter gefördert, dessen Enddruck über ein Handventil am Behälteraustritt eingestellt werden kann. An Saug- und Förderanschluss des Verdichters sind Temperatursensoren angebracht, Manometer geben den Druck in den beiden Behältern an. Durch Variation des Enddruckes und der Drehzahl des Verdichters kann das vollständige Kennfeld des Verdichters ermittelt werden.

Erweiterung Indikatordiagramm

Durch Installation zusätzlicher Sensorik ist es außerdem möglich, am Prüfstand Hubkolbenverdichter ein Indikatordiagramm aufzunehmen. Ein Indikatordiagramm zeigt für einen Verdichter den Verlauf von Druck und Volumen im Arbeitsraum während eines Arbeitsprozesses und ermöglicht so eine anschauliche Darstellung der Vorgänge im Verdichter. Um dies zu realisieren, wurde ein Minitatur-Drucksensor in den Arbeitsraum des Verdichters gebracht sowie ein Drehwinkelgeber zur Bestimmung des Arbeitsraumvolumens an der Riemenscheibe montiert. Die Bestimmung von Indikatordiagrammen ist eine wichtige Weiterentwicklung des Prüfstandes und erweitert die Möglichkeiten für die Veranstaltungen im Maschinenlabor.

Der Verdichterprüfstand der Hochschule Offenburg ist ein Sonderprüfstand für Forschung und Lehre. Es handelt sich um eine Einzelanfertigung, mit der Lehrinhalte und Phänomene aus verschiedenen Disziplinen, wie z. B. der Mechanik, der Thermodynamik und der Strömungslehre dargestellt und untersucht werden können. Für die Lehre erlaubt dies ein vernetztes und interdisziplinäres Arbeiten am Beispiel einer mit hohen Drehzahlen betriebenen Strömungsmaschine. Darüber hinaus erlaubt die Konzeption des Prüfstandes die Untersuchung von Verdichtern unterschiedlicher Größe, Antriebsleistung, und darüber hinaus Maschinenelemente schnelldrehender Maschinen wie Lager und Spindeln.

Aufbau des Prüfstands

Wesentliche Elemente des Prüfstandkonzeptes sind die flexible mechanische Aufnahme der Prüflinge, die sich mit hoher Genauigkeit justieren lassen, die hochwertige Messdatenerfassung und die flexible Prüfstandsteuerung, die auch automatisierte Prüfzyklen ermöglicht. Die Sensorik umfasst einen Drehkolbengaszähler mit Feuchtesensor zur Volumenstrommessung, mehrere Messstellen für Temperatur und Druck sowie Sensoren zur Messung von Drehmoment und Drehzahl.

Der Prüfstand dient der Untersuchung von Gleichdruck- und Überdruckturbinen, hierzu stehen eine Pelton-Turbine und eine Francis-Turbine zur Verfügung. Unterschiedliche Höhendifferenzen können durch Einstellung des Vordruckes realisiert werden, zudem besteht die Möglichkeit die Drehzahl zu variieren. Es können so z. B. Kennlinien für unterschiedliche Drehzahlen bei Variation der Leitschaufelstellung (Francis-Turbine) bzw. der Nadelventilstellung (Pelton-Turbine) erstellt werden.

Aufbau des Prüfstands

Im Mittelpunkt der Anlage steht die jeweilige Turbine, die über einen Riemen an eine Bremseinheit angebunden ist. Die Versorgung findet über Wassertank statt, aus dem eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe das Wasser zur Turbine fördert, in diesem Leitungsabschnitt werden Volumenstrom, Druck und Temperatur gemessen. Nach der Turbine wird das Wasser wieder dem Tank zugeführt. An der Pelton-Turbine lässt sich über ein Nadelventil der Düsenquerschnitt am Eintritt verändern, bei der Francis-Turbine kann dementsprechend über einen Hebel die Stellung der Leitschaufeln eingestellt werden.

Die Kaplanturbine ist eine sogenannte “schnellläufige” Turbine mit hoher spezifischer Drehzahl. Sie wird für große Volumenströme und geringe Fallhöhen verwendet, also für Laufwasserkraftwerke. Im Maschinenlabor ist eine Kaplanturbine mit Spiralgehäuse aufgebaut, dessen Betriebsverhalten untersucht werden kann.

Aufbau des Prüfstands

Eine Tauchpumpe fördert aus einem Tiefbecken über eine Druckleitung Wasser durch die Turbine, von der aus es durch einen offenen Kanal über ein Überlaufwehr in das Becken zurückfließt. Durch Veränderung der Pumpendrehzahl über einen Frequenzumformer lässt sich der Druck vor der Turbine variieren und damit eine variable geodätische Fallhöhe vorgeben. Das Wasser strömt über ein Spiralgehäuse in die Turbine ein und fließt radial durch einen Leitapparat, dessen Schaufeln gemeinsam durch einen Verstellring verdrehbar sind. Dadurch ändern sich der Durchflussquerschnitt und der Volumenstrom. Der Axialläufer kann durch das Plexiglassaugrohr beobachtet werden, wo sich auch eine Verstellung der Laufschaufeln verfolgen lässt, die durch einen Zuganker verstellt werden können. Zur Bestimmung des Volumenstroms wird neben einem magnetisch-induktiven Sensor das Überlaufwehr im Wasserkanal genutzt. Hierzu wird der Pegelstand mittels einem mit dem Kanal verbundenen Schwimmerrohr gemessen.

Windkanäle dienen der aerodynamischen Untersuchung von (Teil-)Objekten wie Flugzeuge oder Automobile. Der Windkanal im Labor für Kraft- und Arbeitsmaschinen wird im Rahmen von Laborveranstaltungen genutzt, in dem ein umströmtes Tragflügelprofil vermessen wird. Darüber hinaus wird der Prüfstand in Projekten genutzt, wie beispielsweise für Bauteile des "Schluckspechts" - das energieffiziente Fahrzeug der Hochschule Offenburg.

Aufbau des Prüfstands

Der Windkanal der Hochschule Offenburg ist vom Göttinger Typ, d. h. die Luft zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf. Die Messstrecke ist offen, so dass das Prüfobjekt einsehbar und zugänglich ist. Die Strömung wird durch einen frequenzgesteuerten Ventilator aufrecht erhalten. Die Strömungsgeschwindigkeit wird mit einem Prandtl-Rohr und Betz-Manometer gemessen. Im Rahmen des Laborversuches wird an einem Tragflügelprofil die Druckverteilung mittels Mehrfach-U-Rohr-Manometer und die Kraftwirkung über Biegebalken mit aufgeklebten Dehnungsmessstreifen.

Pumpen sind Arbeitsmaschinen, die zur Förderung von Flüssigkeiten eingesetzt werden. Einsatzgebiete sind z. B. die Bewegung innerhalb von Kreislaufen wie in Heizungzanlagen, die Dosierung von Flüssigkeiten und das Entleeren/Befüllen von Behältern. Pumpen existieren in unterschiedlichen Bauarten und Größen. Zur Charakterisierung des Betriebsverhaltens einer Pumpe wird die Pumpenkennlinie verwendet, die das Verhältnis zwischen der Förderhöhe und dem Förderstrom darstellt. Am Pumpenprüfstand ist es möglich, eine solche Kennlinie messtechnisch zu ermitteln.

Aufbau des Prüfstands

Mittelpunkt des Prüfstandes ist eine dreistufige Kreiselpumpe, die über einen frequenzgeregelten Motor angetrieben wird. Die Pumpe ist eingebunden in eine Baugruppe mit Anschlussstutzen für die Druckmessung. Weitere hydraulischen Baugruppen beinhalten eine Ventilsteuerung, ein Wasserreservoir sowie unterschiedliche Durchflussmessgeräte. Jede der Baugruppe hat zwei Anschlüsse, an denen ein Schlauch mittels Steckverbinder angeschlossen werden kann. Auf diese Weise können die Baugruppen in beliebiger Weise zu einem Gesamtsystem verbunden werden.

Modularer Betrieb des Prüfstandes

Der Prüfstand ermöglicht es, die Versuchsdurchführung an den geforderten Anspruch und der zur Verfügung stehenden Zeit anzupassen. Die umfassendste und zeitaufwendigste Variante beinhaltet die eigenständige Festlegung eines Messsystems und dessen hydraulische Verschaltung, die Darstellung des Systems in einem Fließschema, die elektrische Anbindung der Sensoren an die Messwerterfassung, die Einstellung der Messtechnik innerhalb LabVIEW und die Durchführung des Versuches mit anschließender Auswertung. Durch die vorherige Bereitstellung einzelner Schritte können Zeitaufwand und Komplexität des Versuches reduziert werden.

Strömungsmaschinen beinhalten als wesentliches Bauteil rotierende Wellen, an denen u. a. das Laufrad angebracht ist. Da die Massenverteilung im Läufer nicht vollständig rotationssymmetrisch ist, kommt es im Betrieb zu Schwingungen. Im kritischen Drehzahlbereich sind diese so groß, dass sie das Bauteil zerstören können. In der Praxis muss daher darauf geachtet werden, unterhalb des kritischen Bereiches zu bleiben oder den kritischen Bereich zügig zu durchfahren. Der Versuchsstand untersucht diese dynamischen Probleme anhand eines einfachen, schwingungsfähigen System - dem Lavalläufer.

Aufbau des Prüfstandes

Der Versuchsaufbau besteht im Wesentlichen aus den drei Komponenten Antriebseinheit, Steuergerät und Welle. Eine drehzahlgeregelte Asynchronmaschine treibt über eine elastische Klauenkupplung eine Welle an, die mittels Pendelkugellager auf zwei Lagerböcken befestigt ist. An der Welle ist eine Massenscheibe montiert, auf die mithilfe Gewichten unterschiedlicher Masse eine entsprechende Unwucht aufgeprägt werden kann. In Abhängigkeit von der Drehzahl wird die Auslenkung der Welle mithilfe von Beschleunigungssensoren und Wegaufnehmer erfasst. Ein Fanglager begrenzt die Wellenbewegung im resonanznahen Bereich auf ungefährliche Auslenkungen.

Die numerische Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics) ist eine wichtige Ergänzung zur analytischen und experimentellen Strömungsmechanik. Mithilfe numerischer Methoden können damit die Fluidströmen und die Wärmeübertragung von unterschiedlichsten Objekten simuliert werden. Im Labor für Kraft- und Arbeitsmaschinen werden im Rahmen von Projekten Modelle von Strömungsmaschinen erstellt, dessen Genauigkeit durch Messungen an den jeweiligen Prüfständen überprüft wird. Die Modelle werden verwendet, um Analysen der Maschinen durchzuführen sowie Optimierungen zu erarbeiten und zu bewerten. Zum Einsatz kommen unterschiedliche kommerzielle und auch quelloffene Simulationsumgebungen.

Profil und Zielsetzung

• Kennenlernen und Anwenden der Methoden der Mess- und Regelungstechnik

• Auswerten und Darstellen von Messergebnissen

• Abgleich von Modell und experimentellen Untersuchungen zur Abschätzung der erreichten Genauigkeit

Mess- und Regelungstechnik: Versuche

• Bestimmung der Ausgleichszeit von verschiedenen Temperaturmessfühlern

• Untersuchung eines Masse- Feder- Dämpfer Systems

• Analyse einer elektrischen Schaltung

• Ermitteln von PID- Regelparameter einer Totzeitstrecke mit einem Prozessleitsystem

• modellieren und simulieren der Laborversuche in Matlab Simulink

Simulation dynamischer System: Versuch

•  Aufbau einer Positionierungsregelung für einen Baukran mit Last- Pendelkompensation

Ausstattung

• umfangreiche Grundausstattung für alle Standardmessverfahren, ergänzt durch viele spezielle Sensoren, vielkanalige Messwerterfassung und -verarbeitung

• Messwerterfassung mit PC

• Versuchsaufbauten zur Untersuchung von dynamischen Systemverhalten

  • Temperaturmessung mit unterschiedlichen Verfahren

  • Schwingungsmessung eines mechanischen Systems

  • BlackBox Aufbau zur Identifikation elektronischer Systeme

  • Regelung eines thermischen Systems anhand eines Durchlauferhitzers mit SPS und PID Regelung

  • Pendel

  • Modellkräne

  • Thermostate

Praktika und Übungen

Die Studierenden lernen anhand der verschiedenen Aufbauten praxisnah die Bewertung von Messergebnissen, die Identifikation von Systemparametern und das Einstellen von Reglern.

• Durchführung von unterschiedlichen messtechnischen Aufgaben, Einbindung von Messaufgaben in die Steuerungs- und Überwachungstechnik

• Identifikation von Systemparametern

• experimentelle Untersuchung der dynamischen Vorgänge

• Einstellen von Reglern

• Anwendung der Geräte bei Untersuchungen im Rahmen von Studien- und Diplomarbeiten und der Durchführung interner und externer Forschungsprojekte

Praxisbezogene Anwendungen

• Lösung von Messproblemen unterschiedlichster Art

• Abgleich von Modell und Messung

• Entwicklung von Steuerungen und Regelungen

• Durchführung von statischen und dynamischen Messungen

Im Mess-und Regelungstechnik-Labor werden die Grundlagen der Regelungstechnik und der Prozessmesstechnik angewendet.

Ausstattung

• PID-Regler am Durchflussmessstand

• PID-Temperaturregler eines Heizdrahtes

• Zweipunktregler mit Wasserbad

• Druckmesstand mit Druckwaage zur Kalibrierung von Druckwandlern

• Temperaturmessstand mit Widerstandsthermometer und Thermoelement.

Praktika und Übungen
Die Studierenden erfassen im Labor grundlegende Größen wie Temperatur und Druck und nutzen die dabei gewonnen Messdaten, um die Stellgrößen in unterschiedlichen Regelstrecken zu erzeugen. Dabei parametrieren sie industrielle PID- und Regler an verschiedenen Regelstrecken.  Die Versuchsstände des Labors umfassen Durchfluss, Druck und Temperatursensoren im realitätsnahem Umfeld. Durch Einsatz von Zweipunkt - und PID-Regeleinrichtungen wenden sie die theroetischen Begrifflichkeiten wie Anregelzeit. Verzugszeit, Regelgüte und Stabilitätskriterien in der Praxis anschaulich gemacht.

Praxisbezogene Anwendungen
Am Flussmesstand können unterschiedlichen Industriesensoren unter variablen Strömungsbedingungen miteinander verglichen werden. Die Studierenden nutzen die Messung mit einem Coriolis-Sensor zur Aufzeichnung der Sprungantwort und wenden empirische Einstellregeln zur die Optimierung der Reglerparameter eines realen PID-Reglers an.

Profil und Zielsetzung

Das PCB Lab gibt eine anwendungsorientierte Einführung in das Leiterkarten- bzw. PCB-Design. In Form des Wahlpflichtfachs „Leiterplatten/PCBs (= Printed Circuit Boards) entwerfen, fertigen und testen“ wendet sich das Labor an Bachelor-Studierende unterschiedlicher Studiengänge. Folgende Inhalte werden im Rahmen des Kurses behandelt:

• Leiterkartenarten

• Leiterkartenherstellung

• Leiterkartendesign (Mechanische Konstruktion, Bauteileplatzierung, Entflechtung, zu berücksichtigende Dinge für den Leiterkartenhersteller)

• Leiterkartenaufbau mit Bauteilen (SMD; Bedrahtete Bauteile)

• Leiterkartenbestückung

• Lötverfahren

• Leiterplatten-Test- und Inbetriebnahme

• CAE-Tools für das Leiterkartendesign

• Praktischer Entwurf einer Leiterkarte mit einem in der Industrie oft verwendeten CAE-Tool

• Durchführung einer Bestückung und Lötung einer Leiterkarte mit modernden Fertigungsgeräten

• Inbetriebnahme einer Leiterkarte

Jeder Teilnehmer erhält seine selbstbestückte, gelötete und inbetriebgenommene Leiterkarte.

Profil und Zielsetzung

Im Labor Messdatenerfassung erlernen die Studierenden, grundlegende physikalische Größen wie Temperatur, Kräfte, Durchfluss, Strom und Spannung digital zu erfassen. Anhand praxisnaher Versuchsstände mit eigenen Messdatenerfassungssystemen können Sie Messwerte automatisiert erfassen und erlernen, die Messergebnisse auszuwerten und darstellen.

Versuche

• USB-Messdatenakquisition an einem Wechselspannungsgenerator

• USB-Messdatenakquisition an einem Biegebalken mittels Dehnmessstreifen

• USB-Messdatenakquisition an einem Solarzellen-Teststand

• USB-Messdatenakquisition an einer Messblende

• Online-Versuch zum Lavalläufer

Praktika und Übungen

• Digitalisierung von Messwerten ihre Verarbeitung

• Ansteuerung und Programmierung von Messsystemen

• Anpassung von Polynomen an Messreihen

• Charakterisierung von Messunsicherheiten bei analoge und digitalen Messwerten

• Anwendung von Messtechnik für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben

Praxisbezogene Anwendungen

• Bestimmung des Blendenfaktors bei einer Normblende

• Erfassen des Kraft-Dehnungsdiagramms eines Stahlträgers anhand aufgeklebter Dehnungsmesstreifen (DMS)

• Aufzeichnung der Sprungantwort eines Pt100

• Bestimmung des optimalen Arbeitspunktes (MPP) einer Solarzelle

• Abschätzung der Restwelligkeit einer gleichgerichteten Lichtmaschine

• Lage der Eigenschwingungen einer drehenden Welle

Ausstattung

• Versuchsstand Warmwasser-Schichtspeicher

• Versuchsstand Solarzelle

• Versuchsstand Wechselstrom-Generator

• Versuchsstand Laval-Läufer

• Versuchsstand Temperaturmessung

• Versuchsstand Vibrationsmessung

• Versuchsstand Kraftmessung

• Versuchsstand Normblende

• Echtzeitsysteme für LabVIEW, FPGA-Programmierung

Lerninhalte

• Kinematische Messverfahren

  • 2D/3D-Bewegungsanalysen

  • Videoanalyse

  • Motion Capturing

  • Beschleunigungsmessung

  • Wearable Sensors

• Kinetische Messverfahren

  • Kraftmessung

  • Druckmessung

• Bildgebende Verfahren

  • Ultraschall

  • MRT/CT

• Anthropometrische Messverfahren

• Atemgasanalytische Messverfahren

• Elektromyographische Messverfahren

• Inertial Measurement Units

• Kraftdiagnostik

Profil und Zielsetzung

Mikrobiologische Arbeitsmethoden werden vermittelt. Ein besonderer Augenmerk gilt der sterilen Arbeitsweise. Die Bedeutung unterschiedlicher Nährböden, die Kultivierung und die quantitative Erfassung von Mikroorganismen wird verdeutlicht.

Lerninhalte

• Herstellung von Nährmedien

• Versuche zu Keimbelastung und Sterilisation

• Bestimmung von Keimzahlen

• Anreicherung und Isolierung spezieller Mikroorganismen

• Untersuchung fixierter und gefärbter Bakterien

• Antibiotikawirkung

• Bestimmung der Zitronensäureproduktion durch Aspergillus

• Identifikation von Mikroorganismen

Versuche

Die Studierenden bereiten sich anhand eines Skriptes auf die Versuche vor.
Die Durchführung erfolgt weitgehend selbstständig. Da mit Umweltproben gearbeitet wird, sind besondere Sicherheitsmaßnahmen einzuhalten. 

• Grundmethoden der Mikrobiologie

  • Steriles Arbeiten

  • Mikroskopie

  • Unterschied Gesamtzellzahl und Lebendzellzahl

  • Charakterisierung und Identifizierung von Organismen

• Verfahren zur Keimreduktion

  • Thermisch

  • Enzymatisch

  • Physikalisch

• Wasseruntersuchung

  • Anreicherung, Isolierung und Identifikation von Coliformen aus See-/Flusswasser

  • Nachweis von Coliphagen im Abwasser

• Aufnahme einer Wachstumskurve von Vibrio natriegens

Ausstattung

• verschiedene Mikroskope

• Sterilwerkbank

• Autoklav

• Colony Counter

• Thoma-Zählkammer

• Klimaschränke

• allgemeine Laborausstattung

Versuche

• Geneditierung mittels CRISPR/Cas9 System; Genotypisierung

• Molekulargenetische Nachweismethoden qPCR (quantitative PCR) & FISH (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung)

• Klonierung, Herstellung rekombinanter Proteine

• ELISA (Enzyme linked immuno sorbent assay) quantitative Bestimmung von Gluten in Lebensmitteln

• Restriktionsanalyse von λ-Phagen-DNA

Lernziele

Kenntnisse über:

• wesentliche Aspekte der Interaktion zwischen Menschen und technischen Hilfsmitteln (Schuhwerk, Einlagen, Orthesen, Prothesen, Exoskelette) zu benennen

• grundlegende Prinzipien der Belastungsmodulation und Performance Modulation durch technische Hilfsmittel an Beispielen zu erläutern

• Messverfahren zur Analyse der Mensch-Technik-Interaktion für eine gegebene Technologie auszuwählen und anzuwenden

Lerninhalte

Kenntnisse über:

• Modellierung von biologischen Geweben

• Biomechanische Finite-Elemente-Analysen

• Mehrkörpersimulation (MKS)

Profil und Zielsetzung

Im Physiklabor wird anhand von Grundlagenversuchen vermittelt, wie eigene technische Untersuchungen vorbereitet, durchgeführt und dokumentiert werden. Die Studierenden führen in Kleingruppen selbständig Experimente zur Bestimmung von Material- und Naturkonstanten aus Mechanik, Wärmelehre, Elektrotechnik und Optik durch, werden die Messungen aus und stellen sie in Laborberichten dar. Durch die Verknüpfung theoretischer und praktischer Fertigkeiten werden die Grundlagenkenntnisse der Ingenieurwissenschaften vertieft und durch die mathematischen Methoden zur Abschätzung und Berechnung der Messungenauigkeiten erweitert.

Ausstattung
Ca. 30 Arbeitsplätze mit physikalischen Experimenten, aus denen jede*r Studierende eine Auswahl von 5 bis 6 Versuchen je Semester bearbeitet, unter anderem:

Versuche

• Bestimmung der Brennweiten von dünnen Linsen

• Bestimmung der Wellenlänge durch Beugung am Gitter

• Bestimmung des Schubmoduls des Werkstoffes eines Torsionsdrahtes im Drehpendelversuch

• Bestimmung von Trägheitsmomenten im Drehpendelversuch mit Hilfe des Steinerschen Satzes

• Schwingungsverhalten gekoppelter Pendel

• Messung der Erdbeschleunigung mit physikalischen Pendel

• Wellenlängenmessung des Lichtes einer Spektrallampe mit Beugungsgitter

• Bestimmen der Schmelzwärme von Eis mit einem Kalorimeter

• Messung von Thermospannung durch Kompensation

• Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera

• Thermographie-Messungen

• Effizienz von Brennstoffzellen

• Viskosität von Flüssigkeiten

Den Studierenden stehen Materialien für mechanische Experimente, allgemeine Messmittel (elektronische Messgeräte, Oszilloskope, Zeitnehmer, Waagen), optische Geräte und Komponenten (Laser, Prismenspektrometer, Mikroskope), Thermostate, Viskosimeter zur Verfügung.
Das Labor steht allen Fachbereichen zur Verfügung.

Lerninhalte

• Perspektiven in der Sport-Biomechanik (Jobprofile)

• Geschichtliche Entwicklung der Sportbiomechanik

• Trainingswissenschaftliche Grundlagen

• Sprintdiagnostik

• Sprungkraftdiagnostik

• Kraftdiagnostik

• Bewegungsanalysen im Sport

• Komplexe Leistungsdiagnostik

• Kraftdiagnostik

• Messplatztraining

• Spieler/Sportler-Tracking

Lerninhalte

• Fermentationsvorbereitung

• Batchfermentation

• Crossflow

• Zellaufschluss

Lerninhalte

• Fedbatch

• Konti

• Stofftransport

• Rheologie von Biosuspension

Profil und Zielsetzung

Veranschaulichung und praktische Anwendung der in den Vorlesungen “Partikeltechnologie” und “Mechanische Verfahrenstechnik” bzw. “Dimensioning Fermenters” behandelten mechanischen Verfahren.

Ausstattung

1. Druckfiltrationsstand für Drücke bis zu 6 bar

2. Siebturm mit Sieben von 45 µm bis 8 mm Maschenweite

3. Laborrührstand (Füllvolumen 3 l)

4. Techikumsrührstand (Füllvolumen 30 l)

5. Fallturm aus Plexiglas für Fallhöhen bis 5,8 m

6. Feststoffsilo mit anschließender Waage

7. Durchflussmessstand

8. Rotationsviskosimeter

Außerdem Zubehör aus dem allgemeinen Labor- und Technikumsfundus wie Druckluftnetz, CO2-Flaschen, Waagen, Vakuumspumpen, pH-Sonden, Sauerstoffsonden und Stoppuhren

Praxisbezogene Anwendungen

zu 1.: Oberflächenfilter werden in vielfältiger Weise beispielsweise zur mechanischen Entfeuchtung von Schlämmen, zur Wasseraufbereitung und zur Entstaubung von Gasen eingesetzt. Die Bestimmung der hydraulischen Widerstände von Filterkuchen und Filtermedien liefert grundlegende Daten zur Auswahl und Auslegung von Filtrationsapparaten.

zu 2.: Die Partikelgröße bzw. Partikelgrößenverteilung ist eine wichtige physikalische Stoffgröße bzw. Stoffsystemgröße. Sie bestimmt z.B. die Fliessfähigkeit, die Benetzbarkeit und damit Lösungseigenschaften, die Auslaugbarkeit oder die Lungengängigkeit von Partikeln. Dies ist nicht nur für das Partikelverhalten in verfahrenstechnischen Prozessen relevant, sondern man hat damit täglich auch im Haushalt zu tun (z. B. bei Zucker, Bohnenkaffee, löslichem Kaffee, pulverförmigen Reinigungsmitteln). Mit der Siebanalyse wird ein wichtiges Messverfahren für größere Partikeln vorgestellt.

zu 3. und 4.: Das Rühren und Mischen von flüssigen Systemen stellt eine der wichtigsten Grundoperationen in der Verfahrenstechnik dar. Die Bestimmung eines geeigneten Rührsystems und erforderlicher Drehzahlen und Rührleitungen, sowie von Mischzeiten, Stoffübergangskoeffizienten (kLa-Werten) und Drehmomenten dient als Basis für die verfahrenstechnische und die mechanische Auslegung von Rührwerken z. B. zum Homogenisieren oder zum Dispergieren eines Gases. Mit Hilfe von zwei Rührständen unterschiedlicher Größe (Labor- und Technikumsrührstand) können die Gesetzmäßigkeiten bei der Maßstabübertragung ermittelt werden.

zu 5.: Scheinbar spielerisch kann anhand von Messungen der Fallzeiten von Kugeln unterschiedlicher Dichte und Größe über verschiedene Höhen die Gültigkeit von Fallgesetzen, also reibungsfreier Fall (Massenpunktmechanik) und reibungsbehafteter Fall (im Stokes-, Übergangs- und Newtonbereich), beurteilt werden.

zu 6.: Feststoffsilos kommen in den unterschiedlichsten Branchen vor, z. B. als Vorratsbehälter für Granulat in der kunststoffverarbeitenden Industrie oder auf Bauernhöfen zur Lagerung von Getreide. Der Versuchsstand erlaubt Untersuchungen des Ausflussverhaltens von fließfähigem Schüttgut aus Feststoffsilos und die anschließende Wiegung des Schüttguts zur Bestimmung und Regelung seines Massenstroms.

zu 7.: In verfahrenstechnischen Apparaten finden unterschiedlichste Verfahren zur Messung von Volumen- bzw. Massenströmen und von Strömungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten Anwendung. In den Versuchen werden typische Verfahren verglichen und für die Messgeräte Kalibrierkurven erstellt. In einer zusätzlichen Ebene kann die Rauigkeit von Rohrleitungen bestimmt werden, die bei turbulenten Strömungen wesentlich für den Druckverlust verantwortlich ist.

zu 8.: Die dynamische Viskosität stellt neben der Dichte die wichtigste physikalische Stoffgröße von Flüssigkeiten bei der Auslegung vieler verfahrenstechnischer Apparate und Anlagen wie Rührkesseln, chemischen Reaktoren, Fermentern, Destillationskolonnen, Pumpen und Rohrleitungsnetzen dar. Deshalb ist die Rheologie (die Wissenschaft des Fließverhaltens von Fluiden) für die Verfahrenstechnik eine wichtige Hilfsdisziplin.

Lerninhalte

1. Einleitung

• Technische Kommunikation (Normen und Richtlinien, technische Zeichnungen, Diagramme, Fließschemata, Rohrleitungsisometrien)

2. Dokumentation verfahrenstechnischer Anlagen

• Rohrleitungs- und Instrumentierungsschema

• Darstellung der Aufgaben der Prozeßmess- und Leittechnik"

3. Grundkurs Technisches Zeichnen

• Allgemeines zu technischen Zeichnungen (Formate und Faltung, Maßstäbe, Linienarten,  Projektionsarten, Schnittdarstellung, Schriftfelder, Stücklisten)

• Zeichnungsarten (Skizze, Einzelteilzeichnung, Zusammenbauzeichnung)

• Bemaßung

• Projektionsarten

• Darstellung von Schnitten

• Beispiele für Abwicklungen und Durchdringungen

Profil und Zielsetzung

Unsere modern ausgestatteten Werkstofftechniklabore dienen der praktischen Ausbildung unserer Studierenden. Die Studierenden können ihr erlangtes Know-how der ersten beiden Semester in die Praxis umsetzen. In dem Labor Werkstoffkunde führen die Studierende verschiedene zerstörende und zerstörungsfreie Materialprüfungen unter Anleitung der Labormitarbeitenden durch. Zudem stehen die Labore der Werkstofftechnik für studentische Arbeiten und Forschungsarbeiten in Kooperation mit Industrieunternehmen zur Verfügung.
Das Labor Werkstofftechnik ist in die beiden Teilbereiche Metall- und Kunststoffprüfung aufgeteilt.

Profil und Zielsetzung

• Kennenlernen ausgewählter spanender Fertigungsverfahren wie Fräsen, Drehen, Drehfräsen, Wälzfräsen und Schleifen

• Beurteilung technisch gefertigter Oberflächen durch geeignete Messverfahren

• Hinführen der Studierenden an die Lösung meßtechnischer Probleme an Werkzeugmaschinen

Ausstattung

• konventionelle Drehmaschine, Fa. Martin

• Gildemeister CNC-Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen

• Traub CNC-Drehmaschine

• DMG 5-Achs-Simultanfräsmaschine

• Deckel FP2NC CNC-Fräsmaschine

• Flachschleifmaschine, Fa. Elb

• Werkzeugvoreinstellgerät, Fa. Zoller

• Kistler Kraftdynamometer für die Schnittkraftmessung und rechnergestützte Messdatenerfassung

• Zeiss 3D-Koordinatenmessgerät

• optisches bzw. berührendes Rauhigkeitsmeßgerät, Fa. Mahr

• Geräte für die elektronische Längenmesstechnik

• diverse konventionelle analoge Messmittel

Praktika und Übungen

• experimentelle Ermittlung der Zerpanungsparameter beim Drehprozess (Schnittkraftmessung), auch bzgl. der Rattervorgänge

• Beurteilung der Rauhigkeit geschliffener, gedrehter und gefräster Oberflächen im Hinblick auf die Funktionalität der Oberflächen

• Fertigung von Zahnrädern nach dem Wälzfräsverfahren und Einordnung der Qualität

• Betrachtung der Genauigkeiten einer NC-Achse durch das Nachmessen mittels Laserinterferrometer

• Programmierung von CNC-Dreh- und Fräsmaschinen (DIN-ISO, werkstattorientiert, CAM)

• Qualitätssicherung mit Hilfe einer 3D-Koordinatenmessmaschine

Praxisbezogene Anwendungen

• Benutzung der Anlagen im Rahmen von Hochschulprojekten, Bachelor- und Masterarbeiten

Lerninhalte

• Umgang mit eukaryotischen Zelllinien

  • Steriles Arbeiten

  • Aussähen von Cryokulturen, Passagieren von Zellen, Anlegen von Cryokulturen

• Experimentelle Verwendung der Zellen

  • PCR-basierter Test auf Kontamination durch Mycoplasmen

  • Transfektion von Zellen um bestimmte Zellorganellen-/Kompartimente mit Fluoreszenzproteinen zu markieren

• Kultivierung von suspendierten und adhärenten Zellen

• Bestimmung der Zellzahl und Aufnahme von Wachstumskurven

• Bestimmung der Vitalität von Zellen