Maschinenbau

mit den vier Schwerpunkten: Virtual Engineering, Entwicklung und Konstruktion, Produktion und Management sowie Werkstofftechnik

Modulhandbuch

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Vertiefung III

Lehrform Vorlesung/Labor/Seminar/Ü
Lernziele / Kompetenzen

Allgemeine Lernziele und Kompetenzen zu den Vertiefungsrichtungen

  • Energiesystemtechnik
  • Entwicklung und Konstruktion
  • Produktion und Management
  • Virtual Engineering
  • Werkstofftechnik

 

Energiesystemtechnik

Kompetenzen:

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse über moderne Energiesysteme, über deren industrielle Verbreitung und über deren Planung, Auslegung und Betrieb. Hierbei hat der Apparate- und Rohrleitungsbau sowie die Gebäudeautomation eine große Bedeutung.

Ein Fokus in der Kompetenzvermittlung liegt auf der Technischen Gebäudeausrüstung und der Wärme- wie Kälteversorgung für private, öffentliche und industrielle Komplexe.

Lernziele:

  • Planung, Auslegung und Betrieb energietechnischer sowie klimatechnischer Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung
  • Regelung und Steuerung energietechnischer sowie klimatechnischer Anlagen
  • Auslegung von Apparaten und Rohrleitungen

 

Entwicklung und Konstruktion

Kompetenzen:

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse im Bereich des modernen, industriellen Produktentwicklungsprozesses und können methodisch strukturiert die Entwicklung und Konstruktion von Produkten und Prozessen begleiten und vorantreiben.

In den Vertiefungsmodulen I und II im 3. und 4. Semester werden die produktionstechnischen Hintergründe und Nebenbedingungen der Konstruktion aufgezeigt und die Kompetenzen in weiterführenden Maschinenelementen verstärkt.

Die immer stärker ausgeprägte Digitalisierung, Mechatronisierung und Automatisierung von Produkten und Prozessen wird praxisnah und anhand eines ausgewählten Beispiels vertieft vermittelt und kann von den Studierenden nutzbringend eingesetzt werden.

Lernziele:

  • Vertiefte Kenntnisse im methodischen Produktentwicklungsprozesses
  • Kompetenzen in der zielgerichteten Auswahl passender Maschinenelemente
  • Entwicklung mechatronischer Systeme und deren Automatisierung
  • Detaillierte Kenntnisse im Bereich der Fluidenergiemaschinen sowie der Entwicklung von Kunststoffbauteilen und deren Baugruppen

                       

Produktion und Management

Kompetenzen:

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse über moderne Produktionsmethoden und Werkzeugmaschinen und können für unterschiedliche Fertigungsanforderungen die jeweils besten Produktionsprozesse auswählen und umsetzen.

Ein besonderer Fokus liegt in der Kompetenzvermittlung der Fertigungsverfahren Füge- und Umformtechnik und Kunststoffverarbeitung, da diese für die regionale Industrie von großer Bedeutung sind. Weiterführend werden die Elemente der digitalen Produktionsplanung und der virtuellen Prozessentwicklung am Beispiel des Industrie 4.0 Ansatzes vermittelt.

Lernziele:

  • Vertiefte Kenntnisse in der Produktionsplanung und der Fertigungsautomation
  • Fundierte Kompetenzen in den Fertigungsverfahren Füge- und Umformtechnik und Kunststoffverarbeitung
  • Zielgerichtete Auswahl optimal angepasster Werkzeugmaschinen für unterschiedliche Produktionsprozessentwicklungen
  • Einsatz von Methoden der virtuellen Prozessplanung und der Methodik des Industrie 4.0 Ansatzes

 

Virtual Engineering

Kompetenzen:

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse im Bereich der Digitalisierung und Virtualisierung aller ingenieurstechnischer Prozesse, wobei der Fokus auf dem virtuellen Produktentstehungsprozesses liegt.

Die Studierenden können die modernen digitalen Werkzeuge im Ingenieurswesen, wie z.B. die rechnergestützte Konstruktion und Fertigung (CAD/CAM), die rechnergestützte Simulation und Visualisierung (Cax-Methoden) zielgerichtet und nutzbringend einsetzen.

Vertiefte Kompetenzen im Bereich des Systems Engineering, in der Anwendung von KI- und ML-Methoden und in der Umsetzung von Digitalen Zwillingen werden vermittelt.

Lernziele:

  • Vertiefte Kenntnisse beim Einsatz computergestützter Ingenieurstätigkeiten wie z.B. der rechnergestützten Konstruktion, Simulation und Visualisierung
  • Fundierte Kompetenzen bei der Umsetzung des virtuellen Produktentwicklungsprozesses in Unternehmen und der Einführung von PLM/PDM Systemen in mittelständischen Firmen
  • Kenntnisse im Bereich des Model Based System Engineering und der zielgerichteten Anwendung Digitaler Zwillinge in der Produkt- und Prozessentwicklung

 

Werkstofftechnik

Kompetenzen:

Die Studierenden erlagen vertiefte Kenntnisse über moderne Werkstoffe und deren zielgerichteten, optimalen Anwendung für unterschiedliche Anforderungen.

Weiterführend werden Kompetenzen im Bereich des Leichtbaus, der Oberflächentechnik und der Fügetechnik vermittelt.

Lernziele:

  • Kompetente Auswahl der jeweils an die Anforderungen angepassten Werkstoffe und Werkstoffverfahren
  • Vertiefte Kenntnisse im Bereich des Leichtbaus, der Oberflächen- und Fügetechnik
Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 240
ECTS 8.0
Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Christian Wetzel

Empf. Semester 6
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor MA - Hauptstudium

Veranstaltungen

Prozess- und Systemautomation

Art Vorlesung
Nr. M+V1041
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Einführung in das dynamische Verhalten von Energiesystemen
  • Modellierung ausgewählter Anlagenkomponenten
  • Numerische Anlagensimulation
  • Numerische Bewertung von Betriebsführung und Regelungsstrategie
  • Energiewirtschaftliche Optimierung im Betrieb (mit digitalen Zwillingen)
  • Einführung in das Energie- und Anlagenmonitoring.
Literatur

Programmierung in Python: Ein kompakter Einstieg für die Praxis, Ralph Steyer (Springer, aktuelle Auflage)

Apparate- und Rohrleitungsbau

Art Vorlesung
Nr. M+V1042
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Belastungsarten, Festigkeitshypothesen
  • Werkstoffe im Apparatebau und ihre Eigenschaften
  • Konstruktionselemente (Wellen, Dichtungen, Verbindungen usw.)
  • Ausrüstung von Druckgeräten
  • Bau- und Druckprüfung
  • Rohre (Wandstärke, Netzplanung usw.)
  • Konstruktionsmerkmale ausgewählter Apparate, z. B. von Rührwerken und Bioreaktoren
Literatur

Planung und Betrieb energietechnischer Anlagen

Art Vorlesung
Nr. M+V1043
SWS 6.0
Lerninhalt

VORLESUNG

Projektierung/Projektablauf

  • Übersicht zu den rechtlichen Rahmenbedingungen in Planungsprozessen
  • Auftragnehmer/Auftraggeber und Lastenheft / Pflichtenheft
  • Leistungsphasen der HOAI

Bilanzierung von komplexen Energiesystemen

  • Einführung in das dynamische Verhalten von Energiesystemen
  • Modellierung ausgewählter Anlagenkomponenten
  • numerische Anlagensimulation

energiewirtschaftliche Bewertung

  • Kostenberechnung
  • Wirtschaftlichkeit nach der Annuitätenmethode (VDI 2067)
  • Sensitivität / Unsicherheit / Optimierung
  • Preis- und Vertragsgestaltung

Auslegung und Auswahl beispielhafter Komponenten für Energiesysteme (insb. Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Übergabe)

  • Erzeugung
  • Speicherung und Verteilung
  • Übergabesysteme

Betrieb energietechnischer Anlagen

  • Übersicht zu den rechtlichen Rahmenbedingungen in Planungsprozessen
  • Instandhaltung
  • Betriebsführung
  • energiewirtschaftliche Optimierung im Betrieb

SEMINAR

Im Seminar werden einerseits technische, rechtliche und/oder sozio-ökonomische Aspekte der Planung und des Betriebs energietechnischer Anlagen in Form von Referaten und einer kritischen Diskussion beleuchtet. Andererseits wird das Planspiel "Ingenieurbüro" (Anwendung der Lehrinhalte aus der Vorlesung auf ein konkretes Planungsbeispiel) durch das Seminar begleitet.

Literatur

Aufgaben- und Materialsammlung sowie Folienskript als Unterlage für die Vorlesung.

Literatur aus der Bibliothek, separate Literaturliste

Automatisierungstechnik

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1046
SWS 4.0
Lerninhalt

Pneumatik/Elektropneumatik, Hydraulik/Elektrohydraulik

  • Einleitung
    Anwendungen und Einsatzgebiete
  • Grundlagen
    Begriffe, Eigenschaften
    Allgemeine Grundlagen
  • Energieversorgung
    Aufbereitung, Komponenten/Bauelemente der Drucklufterzeugung
    Druckflüssigkeiten, Bestandteile der Hydraulikanlage
  • Antriebe und Ausgabegeräte
    Zylinder, Handhabungstechnik, Motoren
  • Wegeventile, Sperr-, Strom- und Druckventile, Ventilkombinationen
    Aufgaben, Aufbau, Arten, Betrieb
  • Aufbau von Schaltplänen, Simulation von fluidischen Systemen
    Grundlagen, Kennzeichnungen, Normen
    Darstellung von Bewegungsabläufen
  • Realisierungsbeispiele und Labor

Steuerungstechnik

  • Signalverarbeitung
  • Steuerungsperipherie
  • Speicherprogrammierbare Steuerungen
  • NC-Steuerungen
  • Verteilte/vernetzte Steuerungssysteme
  • Feldbussysteme
  • Trends im Bereich der Steuerungstechnik

 

 

Literatur
  • Ebel, Idler, Prede, Scholz: Pneumatik und Elektropneumatik, Schülerband, Bildungsverlag EINS, 3. Auflage, 2017
  • Aheimer. Löffler, Merkle, Prede, Rupp, Scholz, Schrader: Hydraulik und Elektrohydraulik, Schülerband, Bildungsverlag EINS, 2.Auflage, 2019
  • Watter: Hydraulik und Pneumatik: Grundlagen und Übungen - Anwendung und Simulation, Vieweg, 2008
  • W. Boulton: Pneumatic and Hydraulic Systems, Pearson, 1997
  • Langmann, R. (Hrsg.): Taschenbuch der Automatisierung. Leipzig: Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag München, Wien 2004.
  • Wellenreuther, G.; Zastrow, D.: Steuerungstechnik mit SPS - Von der Steuerungsaufgabe zum Steuerprogramm. Bitverarbeitung und Wortverarbeitung, Analogwertverarbeitung und Regeln, Einführungin IEC 1131-3. 5., überarbeitete und erweiterte Aufl. Braunschweig / Wiesbaden: Vieweg Verlag 1998
  • Auer, A.; Auer, P.: Switch On CD-ROM, SPS-Praktikum mit STEP 5-, STEP 7- und IEC 1131-Syntax. Leipzig: Fachbuchverlag, München: Hanser Verlag 2002

Fluidenergiemaschinen mit Labor

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1047
SWS 4.0

Konstruieren und Fertigen mit Kunststoffen

Art Vorlesung/Übung
Nr. M+V1048
SWS 4.0

Mechatronische Systeme

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1049
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Mechatronische Systeme: Anwendungen und Einsatzgebiete
  • Elektrische und Fluidische Aktoren
  • Sensorik
  • Signal- und Prozessdatenverarbeitung
  • Regelung und Filterung
  • Entwicklungsmethodik, Funktionale Sicherheit
  • Modellbildung und Simulation mechatronischer Systeme
Literatur
  • Isermann, Mechatronische Systeme - Grundlagen, Springer
  • Heimann, Albert, Ortmaier, Rissing, Mechatronik: Komponenten - Methoden - Beispiele, Hanser
  • Hering, Steinhart, Taschenbuch der Mechatronik, Hanser
  • Bradley, Russell, Mechatronics in Action, Springer

Werkzeugmaschinen mit Labor

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1051
SWS 4.0
Lerninhalt

Im Labor Werkzeugmaschinen werden messtechnische und fertigungstechnische Versuche an Werkzeugmaschinen durchgeführt:
Die Werkstattabmaße eines schrägverzahnten Stirnrades werden berechnet und das Zahnrad wird nach dem Wälzfräsverfahren auf einer konventionellen Wälzfräsmaschine der Firma Pfauter hergestellt. Anschließend wird die Zahnweite gemessen und die geforderte Toleranz überprüft.
Beim Drehen  werden die Zerspankräfte und Rattervorgänge mit einem Kraftdynamometer und einer rechnergestützten Messdatenerfassung experimentell ermittelt und ausgewertet.
Durch das Hartdrehen, Schleifen und der nachfolgenden Oberflächenmesstechnik mit einem optischen Oberflächenmessgerät lernen die Studierenden die Beurteilung technisch gefertigter Oberflächen kennen. Auf die verschiedenen Rauheitswerte wird dabei eingegangen.
Die Positioniergenauigkeit einer NC-Linearachse wird mit einem Laserinterferometer nachgemessen. Es werden dabei der prinzipielle Aufbau einer Vorschubachse und der mechanischen Übertragungselementen sowie deren Lagerung besprochen. Die Einflüsse auf die Positionierunsicherheit, wie z.B. die Fehler des Wegmesssystems oder die Temperatur, werden ebenfalls behandelt.
Beim Erstellen von CNC-Programmen (Computerized Numerical Control) für Dreh- und Fräsmaschinen lernen die Studierenden die rechnergestützte Fertigung kennen. Von der klassischen DIN-ISO-Programmierung über die werkstattorientierte Programmierung bis hin zum modernen CAM-System (Computer Aided Manufacturing) werden alle Arten der CNC-Programmierung vorgestellt.
Auf einem 3D-Koordinatenmessgerät der Firma Zeiss wird ein Übungsstück vermessen. Dabei werden Längen-, Form- und Lagetoleranzen des Werkstücks überprüft. Es wird das Messprinzip des eingesetzten Tastkopf und der komplette Messvorgang erklärt und gezeigt.

Literatur
  • Werkzeugmaschinen Konstruktion und Berechnung, Weck, Manfred (Springer Verlag, 2006)
  • Werkzeugmaschinen Messtechnische Untersuchung und Beurteilung, Weck, Manfred (Springer Verlag, 2006)

Produktionsplanung

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1052
SWS 4.0

Oberflächentechnik

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1055
SWS 4.0

Fügetechnik

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1056
SWS 4.0
Lerninhalt
  • 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

Literatur
  • 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

Werkstoff- und Bruchmechanik

Art Vorlesung
Nr. M+V1057
SWS 4.0

Legierte Stähle und NE-Metalle

Art Vorlesung
Nr. M+V1058
SWS 4.0
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