Maschinenbau

mit den vier Schwerpunkten: Virtual Engineering, Entwicklung und Konstruktion, Produktion und Management sowie Werkstofftechnik
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M+V Department

Modulhandbuch

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CAD/CAE

Empfohlene Vorkenntnisse

CAD/CAE und FEM: Mathematik I und II, Technische Mechanik I bis III, Maschinenelemente/Konstruktionslehre I sowie Ingenieursinformatik

Werkstofftechnik Labor: Werkstofftechnik I
Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse im Bereich der rechnergestützten Entwicklung und Untersuchung vorwiegend mechanischer Systeme des Maschinenbaus und der Biomechanik. Sie lernen aufbauend auf den erworbenen Grundlagenkenntnisse erweiterte Methoden der rechnergestützten Produktentwicklung kennen. Die Studierenden sind in der Lage, mit rechnergestützten Methoden bei Fragestellungen der Mechanik insb. mit Blick auf dynamische und biomechanische Systeme einen Beitrag zur Analyse zu leisten. Sie kennen die Möglichkeiten und Grenzen der Simulationsverfahren. Durch Anwendung der Grundlagen der Modellbildung, Festigkeitsrechnung, Dynamik und der Maschinenelemente können sie die erhaltenen Ergebnisse aus Berechnungsmodellen und Simulationen plausibel analysieren und interpretieren. Dies befähigt die Studierenden, die rechnergestützen Entwicklungsmethoden (zur optimalen Werkstoff-, Prozess- und Maschinenelementeauswahl) zielgerichtet einzusetzen sowie die Möglichkeiten und den Nutzen der Analysewerkzeuge innerhalb des Entwicklungsprozesses sinnvoll einzuschätzen.

Zudem beherrschen die Studierenden die typischen Anwendungsgrundlagen marktüblicher CAE Systeme. Dies versetzt die zukünftigen Ingenieurinnen und Ingenieure in die Lage, im Berufsleben unabhängig von spezifischen CAE Anwendungen die fachlich sinnvolle Entscheidung auf Basis einer soliden Kenntnis der elementaren Arbeitstechniken im Bereich der rechnerbasierten Entwicklungsmethodiken zu treffen. Darüber hinaus wird ihnen der Einstieg in individuelle unternehmensspezifische Softwareanwendungen erheblich erleichtert.
Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 240
ECTS 8.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

CAD/CAE: Klausurarbeit, 60 Min., und Laborarbeit (muss m. E. attestiert sein)

Grundlagen FEM: Laborarbeit

Werkstofftechnik Labor: Laborarbeit

Gewichtung der Modulnote: CAD/CAE Klausurarbeit: 2/3 der Modulnote; Grundlagen FEM: 1/3 der Modulnote
Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Bernd Waltersberger
Empf. Semester 4
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor MA - Hauptstudium
Veranstaltungen

CAD/CAE

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1032
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Einordnung der Begrifflichkeiten CAD, CAE, CAM, FEM, MKS , CFD, PDM innerhalb des Entwicklungsprozesses.
  • Auswahl elementarer anwendungsübergreifender Möglichkeiten erweiterter rechnergestützter Konstruktionstechniken wie z.B. Analyse der Massenwerte, Vereinfachte Baugruppendarstellungen, Erzeugung von Freiformflächen, Blechteilkonstruktionen.
  • Grundlegende informationstechnisch sowie insbesondere die mathematischen Hintergründe der rechnergestützten Entwicklungswerkzeuge.
  • Prinzipielles Vorgehen im Modellbildungsprozess vom physikalischen bis zum mathematischen Modell einer maschinenbaulichen Struktur.
  • Anwendungsübergreifend die grundlegenden Möglichkeiten zur rechnergestützten kinematischen und dynamischen Analyse der aus den Geometriemodellen abgeleiteten Mechanismen (i.Allg. elastische Mehrkörpersysteme).
  • Anwendungsübergreifend die grundlegenden Möglichkeiten zur rechnergestützten Analyse maschinenbaulicher Systeme oder Bauteile hinsichtlich Festigkeit, Stabilität und dynamischem Verhalten.

Die rechnergestützten Entwicklungsmethoden werden exemplarisch in Rechnerübungen mittels marktüblicher CAE Software vertieft.
Literatur
  • Köhler P. Pro/ENGINEER-Praktikum. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2010
  • Westermann T. Modellbildung und Simulation: Mit einer Einführung in ANSYS. Berlin: Springer, 2010
  • Wittenburg J. Dynamics of Multibody Sytems. Berlin: Springer, 2008
  • Rill G, Schaeffer Thomas. Grundlagen und Methodik der Mehrkörpersimulation. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2010

Grundlagen FEM

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1033
SWS 2.0
Lerninhalt
  • 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)
Literatur
  • 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)

Werkstofftechnik Labor

Art Labor
Nr. M+V1034
SWS 2.0
Lerninhalt

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 - Schlagbiegefestigk
Literatur

 

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