Es werden Grundkenntnisse der Informatik und rechnergestützter mathematischer Berechnungsmethoden vermittelt und angewendet. Dabei wird soweit wie möglich eine moderne objektorientierte Sichtweise eingenommen.

• Anwendungsbeispiele von maschinenbaulichen Programmsystemen und grundlegende Eigenschaften eines Rechnersystems und des Zahlenrechnens mit Programmen.
• Programmierung von Rechnersystemen. Nachdem die allgemeinen Konzepte der graphischen Programmiersprache LabVIEW aufgezeigt wurden, werden die üblichen Grunddatentypen und deren Eigenschaften erläutert.
• Kontrollstrukturen zur Steuerung des Programmflusses, Fallunterscheidungen, Schleifen und Rekursion
• Felder, Vektoren, Matrizen ... als Datencontainer, lin. Gleichungssysteme
• Ausgewählte Themen zur numerischen Behandlung von Nullstellen, Extrema, Differenziation, Integration oder Interpolation für Funktionen einer Variablen
• Wahrscheinlichkeit, Verteilungsfktn. und angewandte Statistik
• Datenspeicherung, Dateien (Text und binär), XML-Beschreibung
• Fourierreihen und -transformation
• gewöhnliche Differenzialgleichungen, Runge-Kutta-Verfahren

In der Laborveranstaltung wird das Programmieren anhand eines graphischen und teilweise objektorientierten Programmiersystems (LabVIEW) erlernt, das sich aufgrund seiner intuitiven Bedienung leicht erlernen lässt. Auf die Darstellung von Daten und die prozedurale Programmierung in strukturierter Form wird ebenso eingegangen wie auf die hinterlegten mathematischen Methoden. Im Verlauf des Labors werden Probleme der numerischen Mathematik (Algorithmik und Visualisierung) im Hinblick auf ihre Anwendung in der Mechanik programmiert.

• Dokumentation des Programmiersystems LabVIEW, National Instruments (NI, 2009)
• Einführung in LabVIEW, Georgi W, Metin E (Hanser, München, 2006)
• Numerische Mathematik, Knorrenschild M (Fachbuchverlag Leipzig, 2008)
• Mathematische Formelsammlung: Für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Papula L (Vieweg, Wiesbaden, 2006)
• Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Bd. 3, Papula L (Vieweg, Wiesbaden, 2008)
• LabVIEW-Kurs: Grundlagen, Aufgaben, Lösungen, Reim, Kurt, (Vogel Verlag, 2015)

Schriftliche Dokumentation der Bachelorarbeit im Umfang von nicht mehr als 100 Seiten und mündliche Präsentation der Bachelorarbeit in einem abschließenden Kolloquium.

• Fügetechniken Metalle:

          Lichtbogenhandschweißen
          Metall – Aktiv/Inertgas Scheißen
          Wolfram – Inertgas Schweißen
          Gasschweißen
          Löten
          Roboterschweißen
          Widerstandspunktschweißen
          Abbrennstumpfschweißen

• Fügetechniken Kunststoffe

          Anwendung verschiedener Schweißverfahren der Kunststoff verarbeitung
          Klebtechniken:
               physikalisch abbindende Systeme
               chemisch abbindende Systeme
               Ermittlung des Abbindeverhaltens wie Fließviskosität, Topfzeit, Verarbeitungstemperatur    

               anhand rheologischer Untersuchungen
               Klebstoffanwendung bei unterschiedlichen Werkstoffen

• Trenntechniken:

          Autogenes - Trennen
          Plasma - Trennen
          Wasserstrahl - Trennen
          Laser - Trennen

• Fügetechnik/Schweißtechnik, DVS (DVS, 2000)

• Fügetechniken Metalle:

          Lichtbogenhandschweißen

          Metall – Aktiv/Inertgas Scheißen

          Wolfram – Inertgas Schweißen
          Gasschweißen
          Löten
          Roboterschweißen
          Widerstandspunktschweißen
          Abbrennstumpfschweißen

• Fügetechniken Kunststoffe

          Schweißverfahren der Kunststoffverarbeitung: Vor- und Nachteile, Einsatzgebiete, 

          Festigkeitsprüfungen
          Klebtechnik:
                 Grundlagen des Klebens: Bindungskräfte, Adhäsion, Kohäsion, Benetzung
                 Aufbau, Einteilung, Arten von Klebstoffen: Reaktionsmechanismen, Einteilung und Arten von 

          Klebstoffen
                  Eigenschaft und Festigkeit von Verklebungen
                  Konstruktive Gestaltung von Klebnähten
                  Verklebung unterschiedlicher Werkstoffe
          Technologie des Klebens: Vorbereitung, Fertigung, Qualitätssicherung

• Fügetechnik/Schweißtechnik, DVS (DVS, 2000)
• Grundlagen der Klebtechnik, Reiner (Institut für schweißtechnische Fertigungsverfahren RWTH Aachen)
• Kleben, Habenicht (Vieweg Verlag, 2009)
• Kleben, Klebstoffe, Informationsserie des Fonds der chemischen Industrie, 2015

Legierte Stähle:

• Zustandsdiagramme
• Wichtige Legierungselemente und deren Auswirkung auf die Struktur des Stahls
• Bezeichnung der Stähle
• Besondere Eigenschaften/Eigenschaftsprofile der legierten Stähle
• Wärmebehandlungen
• Normen

Nichteisenmetalle:

• Eigenschaftsprofile/Zustandsdiagramme/Aufbau und Struktur von
  - Aluminiumlegierungen
  - Titanlegierungen
  - Nickelbasislegierungen
  - Magnesiumlegierungen
  - Kupferlegierungen
  - sonstige NE-Metalle (Co-Basis, W-Basis, ...)

• Wolfgang Bleck, Elvira Moeller: Handbuch Stahl - Auswahl Verarbeitung Answendung, Carl Hanser Verlag, München, 2017
• Wolfgang Bergmann, Werkstofftechnik I, Kap. Metallische Werkstoffe, Carl Hanser Verlag, München 2013
• Wolfgang Weißbach, Werkstoffkunde, Kap. Nichteisenmetalle, Vieweg & Teubner, 2013

I. Basismethoden
> ABC-Analyse
> X-Y-Z-Methode
> Produkt-Quantum-Analyse
> Portfolio-Methode
II. Wert- und Nutzwertanalyse
III. Kreativitätsmethoden
> KVP
> Kaizen
> Benchmark
> Brainstorming
IV. Weiterführende Methoden
> Break-even-Analyse
> One Piece Flow
> MTM-Methode
V. Auswahl und Umsetzung der Methoden an einem realen Projekt in der Gruppe mit Prototyp und Präsentation

• Betriebswirtschaft für Ingenieure, Jürgen Härdler (Fachbuchverlag Leipzig, 2000)
• Die besten Strategietools in der Praxis, Kerth, Klaus; Asum, Heiko; Nührich, Klaus-Peter (Carl Hanser Verlag München Wien, 2002)
• Grundlagen des One Piece Flow, Arzet, Harry (Rhombus Verlag, Berlin, 2005)
• Qualitätsmanagement für Ingenieure, Linß, Gerhard (Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2002)
• Vom Markt zum Markt, Prof. Dieter Spath (Logis-Verlag, 2000)
• www.zmija.de/brainstorming.htm,

1. Einführung
2. Begriffe
3. Grundlegende gesetzliche Anforderungen
4. Herstellung von Medizinprodukten
5. Grundlagen Qualitäts- und Risikomanagement
6. Einfache Qualitäts- und Risikomanagementtools
7. Qualitäts- und Risikomanagementsysteme
8. Statistische Methoden
9. Ressourcenmanagement

• BVMed Medizinprodukterecht, EU-Medizinprodukte-Verordnung vom 5.4.2017 in berichtigter Fassung vom 3.5.2019
• Stender, R.; Qualitätsmanagement für Hersteller von Medizinprodukten, Praxisleit-faden zur DIN EN ISO 13485 und den neuen EU-Verordnungen, DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Beuth Verlag GmbH · Berlin · Wien · Zürich, 2019
• Harer, J.; Baumgartner, C.; Anforderungen an Medizinprodukte, Praxisleitfaden für Hersteller und Zulieferer; Hanser, 2018
• Gassner, U.; Die neue Medizinprodukte-Verordnung, Bundesanzeiger Verlag, Köln, 2017.
• Brüggemann, H., · Bremer, P.: Grundlagen Qualitätsmanagement, 3. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2020
• Leitgeb, N.: Sicherheit von Medizingeräten, 2. Auflage Springer 2015

Die Studierenden können insbesondere

• Einfache maschinenbauliche Systeme als abstrakte mechanisch-mathematische Modelle abbilden und die Grenzen sinnvoller Modellannahmen einschätzen.

• Die Anwendungsgrenzen von Massenpunktmodelle sinnvoll einschätzen, die Bewegung von Massepunkten beschreiben und analysieren.

• Abstrakte mechanischen Begrifflichkeiten wie Arbeit, Energie, Leistung, Impuls, Drall, Momentanpol sinnvoll zur Beschreibung realer technischer Systeme heranziehen.

• Die ebene Bewegung von Körpern unter Einwirkung von Kräften und Momenten unter Verwendung praxisnaher vereinfachender Modellvorstellungen beschreiben.

• Einfache schwingungsfähige technische Systeme identifizieren und quantitativ beschreiben.

• Die verbreiteten Ansätze zur Behandlung komplexer räumlicher Mechanismen (Kreisel, Mehrkörpersysteme) qualitativ und in Grenzen quantitativ in ihrer Bedeutung für die praktische Ingenieurstätigkeit einschätzen.

• R. Hibbeler; Technische Mechanik 3: Kinetik; Pearson Education; München; 2006
• D. Gross, W. Hauger, J. Schröder, W. Wall; Technische Mechanik 3; Springer Verlag; 2019; 14. Auflage; E-Book
• D. Gross, W. Ehlers, P. Wriggers, J. Schröder, R. Müller; Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 3; Springer Verlag; 2019; E-Book

Im Praktikumsteil wird sowohl Gruppenarbeit wie auch eine Ergebnispräsentation gefordert.

Es sollen insgesamt drei Versuche bearbeitet werden, jeweils einer aus den nachfolgenden Versuchsgruppen:
A)
Analyse von Wetterdaten mit LabVIEW
B)
- Messungen an einem Pt100-Widerstandsthermometer und einem Tiefpassfilter über den IEEE488-Bus
- Vermessung eines Luftstroms mit Messgeräten an einem IEEE488-Bus
- Messungen an einem Warmwasser-Schichtspeicher-Modell mit einem VXI-Messsystem
- Charakterisierung von Wechselrichterschaltungen mit Messgeräten an einem IEEE488-Bus
C)
- USB-Messdatenakquisition mit 5B- und SSR-Modulen
- USB-Messdatenakquisition für einen Solarzellen-Messstand
- USB-Messdatenakquisition an einer Wechselspannungsquelle (Dynamo, Lichtmaschine)
- USB-Messdatenakquisition für Dehnungsmessstreifen an einem Biegebalken.

- Messtechnik und Messdatenerfassung, 2. Aufl., Weichert N, Wülker M, Oldenbourg, 2010.
- Moodle-Seiten zur Messdatenerfassung, Wülker M, Böhler K, Hochschule Offenburg, 2009.

Die Registrierung von Betriebsparametern von Anlagen und Prüfständen nimmt im Rahmen von
Automatisierungskonzepten einen breiten Raum ein. Für unterschiedliche Messgrößen besteht die Notwendigkeit, die
gewonnenen Daten in einem Mess- und Steuerrechner weiterzuverarbeiten und darzustellen.
Es werden einführend diejenigen Teilaspekte einer Messkette wiederholt, die mit der Wandlung von analogen
Signalen in digitale verbunden sind. Insbesondere sind dies die Funktionsweise von A/D-Wandlern für
unterschiedliche Einsatzgebiete, eine an die A/D-Wandlung angepasste Filterung und Abtastung. Die Grundlagen der
Signalverarbeitung werden soweit behandelt, dass mit den unvermeidbaren Problemkreisen des Aliasings und der
zeitlichen Fensterung umgegangen werden kann.
Darauf aufbauend werden verschiedene, häufig eingesetzte Messwerterfassungssysteme vorgestellt, die jeweils
unterschiedlichen Einsatzgebieten gerecht werden.
* USB-Module für Personalcomputer
* Messwerterfassung im Laborbetrieb über Instrumentierungsbusse
(IEEE488, VXI)
Entscheidende Bedeutung kommt bei allen geschilderten Messwerterfassungssystemen dem Einsatz ausreichend
flexibler und bedienungsfreundlicher Software zu. An Beispielen wird für die
unterschiedlichen Messwerterfassungssysteme auf deren Programmierung eingegangen.

- Messtechnik und Messdatenerfassung, 2. Aufl., Weichert N, Wülker M, Oldenbourg, 2010

Einteilung der Verbundwerkstoffe

Werkstofftechnik und Verarbeitung der Faserverbundkunststoffe

• Fasern, Herstellung, Eigenschaften, Halbzeuge
• Kunststoffe, Reaktionsharze, Eigenschaften
• Grenzfläche, Haftvermittler
• Faser-Matrix Halbzeuge
• automatisierbare und manuelle Verarbeitungsverfahren

Mechanik und Festigkeitslehre

• Mechanik der unidirektionalen (UD) Schicht:anisotrope mechanische Eigenschaften, Versagen, Festigkeitshypothese
• Mechanik des Mehrschichtverbunds (MSV): Codierung von MSV, klassische Laminattheorie, typische MSV

• M. Neitzel, P. Mitschang: Handbuch Verbundwerkstoffe, Carl Hanser Verlag München Wien, 2014
• H. Schürmann: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007
• G. W. Ehrenstein, Faserverbund-Kunststoffe, Carl Hanser Verlag München Wien, 2006
• VDI-Richtlinie 2014, Entwicklung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbund, Teil 1 bis Teil 3, Verein Deutscher Ingenieure

Keramische Werkstoffe (2 SWS)

• Geschichte, Definitionen, Werkstoffgruppen, Klassifizierung
• Silikat-, Oxid-, Nichtoxidkeramiken, Sonderwerkstoffe anhand ausgewählter Beispiele
• Herstellung von keramischen Werkstoffen: Prozessabläufe, Veredelungsmaßnahmen
• Eigenschaften technischer Keramiken: mechanische, thermische, elektrische, tribologische und korrosive Eigenschaften
• Einsatzgebiete und Anwendungen im Maschinenbau/Verfahrenstechnik, Hochtemperaturtechnik, Elektrotechnik, Elektronik, Medizintechnik
• Keramikgerechtes Konstruieren: Entwurf, Konstruktionshinweise, Grundregeln zur Gestaltung von Bauteilen

Kunststoffe (2 SWS)

• Kunststoffe als Werkstoffe:
  Einfluss intermolekularer Bindungskräfte, Wirkung von Additiven
• Hochtemperaturbeständige Kunststoffe
• Mechanisch-thermisches Verhalten:
  Wärmedehnung, -leitfähigkeit, -formbeständigkeit, maximale Gebrauchstemperaturen, Zustandsdiagramme, Ur- und Umformen
• Eigenschaften und Verarbeitungsformen einiger ausgewählter Kunststoffe
• Kunststoffprüfverfahren: Wärmeformbeständigkeiten nach Martens, ISO, Vicat-Zugfestigkeit, Schlagbiegefestigkeit, Kugeleindringhärte, Shore-Härte, Schmelzindex, Glastemperaturmessung, Viskosimetrie, Gel-Permeations-Chromatographie

• Brevier Technische Keramik, Verband der keramischen Industrie e.V. (Fahner Verlag, 2003)
• Technische Keramik, Bibliothek der Technik (Verlag Moderne Industrie, 2000)
• Kunststoffchemie für Ingenieure, Kaiser (Hanser Verlag, 2006)
• Kunststoffkompendium, Franck, Biederbick (Vogel Verlag, 2000)
• Polymermechanik, Schwarzl (Springer Verlag, 1990)

In der Vorlesung werden nach einer Einführung ins Thema, die wirtschaftliche und technische Bedeutung der Korrosion erläutert. Die elektrochemischen Grundlagen, wie Anode, Kathode und Elektronenfluss werden eingeführt und die entsprechenden Elektrodenreaktionen (Metallauflösung, Metallabscheidung, Sauerstoffkorrosion, Wasserstoffkorrosion) dargestellt. Die verschiedenen Korrosionsformen mit und ohne mechanische Belastungen werden beschrieben und erläutert. Für die Anwendung in der Praxis werden verschiedene Korrosionsschutz-Mechanismen behandelt und entsprechende Methoden vorgestellt. Zur Korrosionsprüfungen werden Salzsprühnebeltest und Klimatest vorgestellt.

Zur Erarbeitung der Inhalte werden in der Vorlesung Bauteile mit verschiedenen Korrosionsformen als Anschauungsmaterial zur Verfügung vorgestellt.

Es werden Tafelarbeit und Overheadfolien eingesetzt.

• Korrosion und Korrosionsschutz von Metallen, Gellings (Hanser-Verlag, 1988)
• Korrosion/Korrosionsschutz, Informationsserie des Fonds der chemischen Industrie, 1994
• Korrosion und Korrosionsschutz, Ilschner, Singer, "Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik, Kapitel 9, Springer Verlag Berlin 2010
• Korrosion und Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe, Läpple, Drube, Wittke, Kammer, "Werkstofftechnik Maschinenbau", Europa Lehrmittel, 2007

In der Vorlesung werden nach einer Einführung ins Thema, der Aufbau und die Eigenschaften oberflächennaher Werkstoffbereiche erläutert. Die Hauptanwendungsbereiche Korrosionsschutz, Verschleißschutz und optische Funktion werden aufgezeigt. Die Notwendigkeit und die Umsetzung der Substrat-Vorbehandlung bei Beschichtungsprozessen wird dargestellt. Die Verfahren der Schichtabscheidung werden entsprechend der Werkstoffgruppen Metall, Keramik, Kunststoffe vorgestellt und Ihre Anwendung in der Praxis gezeigt. Konversionsschichten (Chromat, Phosphat, Brünierschichten, Eloxal) und deren Unterschiede zur Schichtabscheidung werden erläutert.

Um die Anwendung der Verfahren in der Praxis darzustellen, werden in der Vorlesung Kurzvideos zu den Beschichtungsverfahren gezeigt.

Es werden Tafelarbeit und Overheadfolien eingesetzt.

Verfahren in der Beschichtungs- und Oberflächentechnik, Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler, Hanser Verlag, 2010

Die Studierenden erhalten Kenntnisse über ausgewählte Fertigungsverfahren und Einrichtungen der Werkstoffverarbeitung und –prüfung sowie in technische und organisatorische Zusammenhänge des Produktionsablaufs und über die sozialen Strukturen eines Unternehmens.
Darüber hinaus erwerben die Studierenden Fertigkeiten bezüglich des eigenverantwortlichen, selbstständigen Bearbeitens von Projekten seitens des Unternehmens.

• Anwendung der im bisherigen Studium erlernten Grundlagen
• Abstimmung mit den Betreuern im Unternehmen und an der Hochschule
• Aufbau und Struktur der Arbeit
• Abschlusspräsentation im Unternehmen und an der Hochschule

A) Vergleich: Kunststoffe - Metalle
B) Definitionen - Fachtermini
C) Geschichte und Klassifizierung der Polymeren
D) Polymeraufbau: Struktur und Verhalten
E) Polymerherstellung: Synthesevarianten und Eigenschaften
F) Charakteristische Kenngrößen, und deren Ermittlung
G) Kunststoffe als Werkstoffe: Einfluss intermolekularer Bindungskräfte, Wirkung von Additiven
H) Hochtemperaturbeständige Kunststoffe
I) Mechanisch - Thermische Eigenschaften
J) Eigenschaften und Verarbeitungsformen einiger ausgewählter Kunststoffe
K) Praktikumsversuche: Kunststoffidentifizierung - Zugversuch - Schmelzindex - Schlagbiegefestigkeit

• Kunststoffkompendium, Franck, Biederbick (Vogel, 2000)
• Skript Kunststoffverarbeitung, Vinke (2011)

Im Praktikum wird in einfachen Versuchen die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse geübt und sich mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut gemacht.
Die Experimente werden in kleinen betreuten Gruppen bearbeitet. Am Ende eines jeden Versuchs steht die Anfertigung eines Laborberichts. Dieser beinhaltet neben den theoretischen Grundlagen des Versuchs eine geeignete Darstellung der wichtigsten Ergebnisse inklusive einer Abschätzung der Fehler im Rahmen einer Fehlerrechnung.
Für jeden Versuch ist ein Laborbericht zu erstellen.

• Physikalisches Praktikum, D. Geschke (Teubner, 2001)
• Praktikum der Physik, W. Walcher (Teubner, 2000)
• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)

• Allgemeine Aspekte der Werkstoffauswahl
• Vorgehen zur Lösung von Werkstofffragen
• Ermittlung der Materialanforderungen
• Vorauswahl
• Feinauswahl und Bewertung
• Evaluierung, Validierung und Werkstoffentscheidung
• Informationsbeschaffung
• Prozessbegleitende Methoden

• Findung von Lösungsprinzipien für mechanische Probleme
  Intuitiv betonte Methoden wie Brainstorming oder Methode 6-5-3

• Funktionsgerechtes Gestalten
  Grundregeln einfach, eindeutig und sicher

• Festigkeitsgerechtes Gestalten
  Lastflussbetrachtung, Modellbildung, Festigkeitsberechnung

• Präsentationstechnik mit den Medien Beamer, Folien und Tafelanschrieb

• Ehrlenspiel, K.: Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 4. Auflage 2002
• Pahl, G. et.al.: Konstruktionslehre, Springer Verlag,  7 . Auflage 2007

• Aufbereitung von Rohpolymeren:Zerkleinern - Mischen - GranulierenB) Definitionen - Fachtermini
• Einfluß von Hilfsstoffen, Molekulargewichtsverteilung auf das Verarbeitungsverhalten
• Ausgewählte Verarbeitungsverfahren: Kalandrieren - Beschichten - Extrudieren (Blasformen, Blasfolie) - Foliengießen - Spritzgießen (Spritzblasen) - Pressen, Spritzpressen - Schäumen - Umformen - Kleben - Schweißen - Veredeln
• Praktikumsversuche: Vorführung an Maschinen Pressen - Spritzgießen - Vakuum-,Druckformen - Prägen - Wirbelsintern - Extrusionsblasfolienherstellung - Schäumen: PUR, Styropor - Kleben - Schweißen: Warmgasfächel - , Warmgasziehschweißen, direktes und indirektes Heizelementschweißen, Hochfrequenzschweißen, Ultraschallschweißen

• Kunststoffverarbeitung, Schwarz,Ebeling,Furth (Vogel Verlag, 2000)
• Skript Kunststoffverarbeitung, Vinke (2000)

• Begriffe und Vorgehensweise bei Schadensanalysen
• Metallographische und fraktographische Untersuchungsmethoden
• Werkstoffprüfung, Schädigungsmechanismen und typische Bruchbilder

• J. Grosch und andere, Schadenskunde im Maschinenbau, expert verlag, 2010
• VDI-Richtlinie 3822 "Schadensanalyse"

• Durchführung von Schadensuntersuchungen mit den Methoden der Werkstoffprüfung, Metallographie und Fraktographie.
• Beurteilung der Schäden
• Erstellen eines Schadensberichts

• J. Grosch und andere, Schadenskunde im Maschinenbau, expert verlag, 2010
• VDI-Richtlinie 3822 "Schadensanalyse"

• Thermodynamische Grundbegriffe
• Thermodynamische Systeme
• Der Erste Hauptsatz  der Thermodynamik für geschlossene und offene Systeme
• Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik
• Das Ideale Gas - Einfache Zustandsänderungen des idealen Gas
• Grundbegriffe der Wärmeübertragung - Wärme-Transportmechanismen
• Stationäre Wärmeleitung
• Grundlagen der Thermofluiddynamik
• Freie und erzwungene Konvektion 
• Wärmestrahlung
• Anwendungen - Wärmeübertrager - Rippen und Nadeln

Doering, E., Schedwill, H. & Dehli, M., 2012. Grundlagen der Technischen Thermodynamik, Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag.
http://link.springer.com/10.1007/978-3-8348-8615-6

Polifke, W. & Kopitz, J., 2009. Wärmeübertragung: Grundlagen, analytische und numerische Methoden, München: Pearson, Deutschland.

Baehr, H.D. & Kabelac, S., 2012. Thermodynamik, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. http://link.springer.com/10.1007/b138786

Baehr, H.D. & Stephan, K., 2006. Wärme- und Stoffübertragung, 5. ed., Berlin: Springer Berlin Heidelberg. http://link.springer.com/10.1007/3-540-32510-7

Cerbe, G. & Wilhelms, G., 2013. Technische Thermodynamik, München: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG.
http://www.hanser-elibrary.com/doi/book/10.3139/9783446437500

• Experimentelle Grundlagen der Betriebsfestigkeit, Einstufenbeanspruchung, Wöhlerkurve
• Rechnerische Bestimmung der Betriebsfestigkeit mit der Wöhlerlinie
• Einflüsse auf die Wöhlerlinie, Mehrstufenbeanspruchung, Lastkollektive
• Schädigungsansätze
• Betriebsfestigkeitskonzepte (Nennspannungs-, Strukturspannungs- und Kerbspannungskonzept)
• Berechnung der Betriebsfestigkeit realer Bauteile und Belastungen nach verschiedenen Regelwerken (EC3-1-9, FKM)

• Betriebsfestigkeit, E. Haibach (Springer-Verlag, 2006)
  
• FKM-Richtlinie Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile aus Stahl, Eisenguss- und Aluminiumwerkstoffen, 5., erweiterte Ausgabe, (VDMA-Verlag, 2003)

• Theoretische Grundlagen der FEM (Prinzip der virtuellen Verschiebungen, FEM am Dehnstab, einfache Stabsysteme rechnen) ca. 50 %
• Rechenbeispiele im Labor (ca. 50 %). Es sind etwa 5 Übungsaufgaben nacheinander im Wochenrhythmus zu bearbeiten. Die Bearbeitung erfolgt in Zweier- oder Dreiergruppen. Zur Unterstützung der Bearbeitung werden Lösungshinweise und Begleitmaterialien ausgegeben. Über jede Aufgabe ist kurzfristig ein Bericht anzufertigen, der die Grundlage für die Bewertung darstellt. Die einzelnen Aufgaben werden ständig verändert und behandeln beispielsweise
  - Biegebalken unter statischer Beanspruchung
  - Kerbspannungen, z. B. Lochstab unter statischer Beanspruchung
  - Lochstab unter Ermüdungsbeanspruchung
  - Temperaturverteilungen (und dadurch induzierte Spannungen)
  - Bruchmechanische Fragestellungen (z. B. Zugstab/Scheibe mit Innenriss)

• Finite Elemente - Eine Einführung für Ingenieure, Klaus Knothe, Heribert Wessels (Springer-Verlag, 5. Auflage, 2017, auch als eBook erhältlich)
• Westermann T. Modellbildung und Simulation: Mit einer Einführung in ANSYS. Berlin: Springer, 2010
• FEM für Praktiker, Bd.1: Grundlagen, Günter Müller, Clemens Groth (Expert-Verlag, 2000)
• FEM für Praktiker, Bd.2: Strukturmechanik, Ulrich Stelzmann, Clemens Groth, Günter Müller (Expert-Verlag, 2000)
• Finite Elemente für Ingenieure 1 und 2, Betten, (Springer, 2000)

Die Lehrveranstaltung wird in zeitlich aufeinander folgenden Abschnitten und sowohl in deutscher als auch englischer Sprache angeboten.

Die Lehrveranstaltung M+V702 (4 SWS) wird gemeinsam mit M+V710 (6 SWS) angeboten.

Im Modul ME-15 sind der erste und zweite Abschnitt prüfungsrelevant.

In der Vorlesung werden die thermodynamischen Zusammenhänge hergeleitet, mit Hilfe von Beispielen vertieft und mit Hilfe einfacher Demonstrationsmodelle vorgestellt.

1. Abschnitt:

• Grundbegriffe: Thermodynamisches System, thermodynamischer Zustand, thermodynamisches Gleichgewicht, Zustandsgleichungen (insb. thermische und kalorische Zustandsgleichung idealer Gase), Zustandsänderungen, Wärme, Arbeit, Dissipationsenergie, innere Energie, Enthalpie und Entropie.
• Der 1. Hauptsatz: Formulierung für geschlossene und offene Systeme, therm. Wirkungsgrad und Leistungszahl.

2. Abschnitt:

• Der 2. Hauptsatz: Mathematische Formulierung, Entropie, Wirkungsgrad, Anergie/Exergie und einfache, reversible bzw. irreversible thermodynamische Prozesse.
• Kreisprozesse mit idealen Gasen: Rechts- und linksgängige Prozesse, z. B. Carnot-, Diesel-, Otto-, Stirling-, Ericson-, Joule-Prozess.

3. Abschnitt:

• Mehrphasige Systeme reiner Stoffe: Zustandsgrößen, Zustandsgleichungen im Zweiphasengebiet (auch Diagramme und Zahlentafeln), einfache Zustandsänderungen und Clausius-Clapeyron-Gleichung.
• Kreisprozesse mit Dämpfen, insb. Clausius-Rankine-Prozess und Kompressions-Kältemaschine/Wärmepumpe)
• Gemische von Gasen: Feuchte Luft (Zustandsgrößen und h,x-Diagramm).
• Kurze Einführung in die Grundlagen der Wärmeübertragung.

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung.

• Technische Thermodynamik, E. Hahne (Oldenbourg, 2010
• Einführung in die Thermodynamik, G. Cerbe, H.-J. Hoffmann (Carl Hanser Verlag, 2008)
• Fundamentals of Engineering Thermodynamics, M. Moran, H. Shapiro (Wiley, 2008)
• Thermodynamik, Band 1, Einstoffsysteme, K. Stephan, F. Mayinger (Springer Verlag, 2010)
• Thermodynamik, H. D. Baehr (Springer Verlag, 2006)

Große Auswahl an weiterführender Literatur (z. B. "Thermodynamik im Klartext", D. Dunn (Pearson, 2004) oder "Keine Panik vor der Thermodynamik!", D. Labuhn, O. Romberg (Vieweg+Teubner, 2011) in der Hochschulbibliothek.

Planung von Umformvorgängen

• Simulation von Umformvorgängen

• Praktische Umsetzung eines Umformprozesses

• Prüfung von umgeformten Bauteilen

• Handbuch der Umformtechnik, Doege, Behrens (Springer Verlag, 2018)
• Handbuch der Umformtechnik, Schuler (Springer Verlag, 1996)
• Praxis der Umformtechnik, Tschätsch (Vieweg Verlag, 2001)
• Umformmaschinen, Hesse (Vogel Verlag, 1995)

Die Studierenden

• lernen die Verfahren der Umformtechnik nach DIN 8580, die zugehörige Pressentechnik sowie die erforderlichen Werkzeuge kennen. Des Weiteren sind die Studierenden befähigt, durch eine vertiefte und systematische Analyse diese Verfahren zu beurteilen. Sie sind in der Lage, mit ihrem Wissen Fertigungsverfahren auszuwählen und Fertigungsabläufe und die dazu notwendigen Maschinen und Werkzeuge zu planen und zu beurteilen. Die Studierenden können dabei nach Funktionserfüllung der Werkstücke hinsichtlich der Konstruktionsgrenzen (fertigungs-, werkstoff-, montagegerechtes Konstruieren) die erreichbaren Qualitätsanforderungen sowie deren wirtschaftliche Fertigung bewerten und entsprechend weiterentwickeln.
• lernen im Labor beim Erichsen-Tiefungsversuch nach DIN EN ISO 20482 die Grundkenntnisse der Umformung beim Tiefziehen an metallischen Werkstoffen kennen. Praktische Versuche zeigen die Zusammenhänge bei der Ermittlung des Umformgrads verschiedener Stahlwerkstoffe. Neben klassischen Prüfverfahren wie der metallographischen Untersuchung von Schliffproben mit dem Mikroskop lernen die Studierenden auch zerstörungsfreie Prüfverfahren wie die Bestimmung des Umformgrads mit Hilfe eines Ferritscopes kennen.

Handbuch Umformen, Günter Spur, Hartmut Hoffmann, Reimund Neugebauer. Edition Handbuch der Fertigungstechnik (Hanser Verlag, 2012)
Handbuch der Umformtechnik, Doege, Behrens (Springer Verlag, 2018)
Handbuch der Umformtechnik, Schuler (Springer Verlag, 1996)
Praxis der Umformtechnik, Tschätsch (Vieweg Verlag, 2001)
Umformmaschinen, Hesse (Vogel Verlag, 1995)

Die Studierenden sollen im Team eine zusammenhängede Aufgabe lösen. Dabei wird jedem Teammitglied oder Gruppe eine Detailaufgabe zu geordnet, die selbstständig zu bearbeiten ist.

Im Ergebnis wird ein Leichtbaufahrzeug hergestellt, das wettbewerblich erprobt wird.

Eigentliches Lernziel: Teamfähigkeit, selbstständiges Arbeiten, Anwendung in anderen Fächer erlernter Fertigkeiten und Fähigkeiten.

Entsprechend der jeweiligen Teilaufgabe.

siehe Aushang zu Semesterbeginn!

Zum Thema:

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den geschäftlichen Erfolg von Unternehmen ist die Schnelligkeit, mit der die innovativen Produkte entwickelt und auf den Markt gebracht werden. Die Innovationstechnologie TRIZ (Theorie zur Lösung erfinderischer Aufgabenstellungen) dient dazu

• technische Problemlösungen systematisch anzugehen,
• Quantensprünge durch Lösung schwieriger Probleme zu erzielen,
• innovative, zukunftsorientierte Produkte mit hohem Marktpotential zu schaffen.

Ihr Nutzen:

Nach dem Kurs kennen Sie die TRIZ-Technologie und beherrschen die konkreten TRIZ-Werkzeuge für Ihre zukünftigen Entwicklungs- und Ingenieuraufgaben. Sie werden in der Lage sein,

• systematisch Problemsituationen zu analysieren, um neue Lösungsansätze zu erschließen,
• durch erfinderische Ideen die Innovationskraft Ihrer Arbeit nachhaltig zu steigern,
• das Ingenieurwissen aus nahezu allen Bereichen der Technik effektiver zu nutzen,
• die erforderlichen Innovationstools für unterschiedliche Aufgabenstellungen eigenständig korrekt auszuwählen und anzuwenden.

Wesentliche Kursinhalte:

1. Grundsätze der TRIZ-Methodik: widerspruchs- und ressourcenorientierte Denkweise bei systematischer Ideengenerierung.
2. Erfinderische und zeitsparende Lösung von technischen Problemen mit Hilfe der Widerspruchsanalyse und 40 TRIZ Innovationsprinzipien.
3. Funktionsanalyse, Stoff-Feld-Analyse und TRIZ Standardlösungen.
4. Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen mit dem Erfindungsalgorithmus ARIZ, Überwindung physikalischer Widersprüche und Separationsprinzipien.
5. Antizipierende Fehlererkennung (AFE-Methode) zur Analyse seltener Fehler und Vermeidung möglicher Versagen bei Neuentwicklungen.
6. Einführung in die Vorhersage neuer Produktmerkmale mit Hilfe der Evolutionsmuster technischer Systeme.
7. Einführung in den Innovationsprozess in der frühen Phase der Produktentwicklung: Entwicklung von kundennutzenorientierten Innovationsstrategien und Lastenheften mit hohem Marktpotenzial.
8. Computer-Aided Innovation CAI. Anwendung eines Softwaretools. Überblick über die vorhandenen CAI-Produkte.

Livotov, P., TRIZ Innovation Technology. Product Development and Inventive Problem Solving. Handbook, TriS Europe, Berlin, 2013

VDI Standard 4521 (2016), Inventive problem Solving with TRIZ. Fundamentals, terms and definitions, Beuth publishers, Duesseldorf, Germany, 2016-2019

• Klassische Bruch- und Versagenshypothesen

• Linear-elastische Bruchmechanik

• Elastisch-plastische Bruchmechanik

• Probabilistische Bruchmechanik

• Bruchmechanische Auslegung nach FKM-Richtlinie

• Bruchmechanik, D. Gross, T. Seelig (Springer Verlag, 2007)
• FKM-Richtlinie Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile, 3. Auflage, (VDMA-Verlag, 2005)

• Wiederholung der Grundlagen aus der Mechanik
• Stoffgesetze der linearen Elastizitätstheorie
• Numerische Methoden in der Mechanik
• Hyperelastische Stoffe
• Stoffgesetze für plastische Werkstoffe
• Einführung in das Verhalten viskoelastischer und viskoplastischer Stoffe
• Einführung in die Schädigungsmechanik

• Bruchmechanik, D. Gross, T. Seelig (Springer Verlag, 2007)
• Elastizitätstheorie, H. Eschenauer, W. Schnell (BI Wissenschaftsverlag, 1993) 
• Mechanics of Solid Materials, J. Lemaitre, J.-L. Chaboche (Cambridge University Press, 2000) 
• Technische Mechanik 4, D. Gross, W. Hauger, P. Wriggers (Springer-Verlag, 2004)

Inhalte

• Schraubenverbindungen nach VDI 2230
• Befestigungsschrauben
• Bewegungsschrauben
• Technische Federn
• Konstruieren mit modernen Werkstoffen
• Technische Keramiken
• Technische Gläser
• Verbundwerkstoffe
• Verbindungstechniken (formschlüssig, reibschlüssig, stoffschlüssig)
• Klebe- und Schweißverbindungen
• Welle-Nabe-Verbindungen
• Kupplungen
• Rohre und Armaturen
• Substitutionstechnologie

• Roloff/Matek Maschinenelemente, Vieweg Verlag, 18. Auflage 2007 (u. zugeh. Tabellen)
• Frank Rieg, M. Kaczmarek: Taschenbuch der Maschinenelemente, Hanser Verlag, 2006
• K.-H. Decker: Maschinenelemente, Hanser Verlag, 18. Auflage, 2011
• Konstruieren mit Faser/Kunststoffverbunden, Schürmann, (VDI-Verlag, 2005)
• Handbuch Konstruktionswerkstoffe, Moeller, Elvira (Hanser Verlag, 2008)
• VDI-Richtlinie 2230 Bl. 1, Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schrauben-verbindungen; Zylindrische Einschraubenverbindungen. VDI-Verlag, Düsseldorf, 2003
• Tabellenbuch Metall, Roland Gomeringer und Max Heinzler, Europa-Lehrmittel, 2017