• Wiederholung der Grundlagen
  Zunächst wird das Basiswissen wiederholt (Mengen, Zahlen, Gleichungen und Ungleichungen, Binome, Rechnen mit Brüchen, Potenzen und Logarithmen), Grundlagen der Aussagenlogik
• Vektoralgebra und analytische Geometrie
  Nach Einführung der Grundbegriffe und Grundlagen werden die Anwendungsmöglichkeiten besprochen und die Anwendung im 3-dimensionalen Raum geübt, der Zusammenhang mit linearen Gleichungssystemen wird dargestellt
• Funktionen und Kurven
  Anhand wichtiger Funktionen (ganz- und gebrochenrationale Funktionen, Potenz- und Wurzelfunktionen, trigonometrische Funktionen, Exponential- und Logarithmusfunktion, Hyperbelfunktion) wird der Funktionsbegriff und die Darstellung von Funktionen geübt. Den Abschluss bilden Betrachtungen zur Stetigkeit und zum Grenzwert.
• Differentialrechnung
  Über die Vertiefung des Grenzwertbegriffs wird die Differentialrechnung eingeführt. Die Ableitungsregeln werden an verschiedenen praktischen Beispielen geübt.
• Folgen und Reihen
  Der Begriff der Folge wird eingeführt, es werden unendliche Reihen, Potenzreihen und die Taylorentwicklung besprochen.
• Integralrechnung
  Abschluss bildet die Integralrechnung. Bestimmte und unbestimmte Integrale, Ingerationsregeln und -methoden werden besprochen.

• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
• Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

• Atome: Aufbau, Isotope, Modelle 
• Periodensystem der Elemente: Perioden und Gruppen, Periodizität der Eigenschaften: Metallcharakter, Ionisierungsenergie, Elektronegativität 
• Kernreaktionen: Radioaktivität: natürliche und künstliche, Zerfallskinetik, Kernreaktionen, Kernspaltung, Kernfusion 
• Chemische Bindung: Atombindung: Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung, zwischenmolekulare Bindungen 
• Aggregatzustände: Gasförmiger Zustand: ideale u. reale Gase,
  Flüssiger Zustand: Verdampfungsprozess, Siede- und Gefrierpunkt,
  Fester Zustand: Kristallgitter 
• Thermodynamik, Kinetik chemischer Reaktionen: Energetik chemischer Reaktionen, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit 
• Stöchiometrie: chemische Formeln und Molekulargewicht, Stoffmenge
  und Avogadrokonstante, Molvolumen, Reaktionen in Lösung, chemische
  Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Massenberechnungen 
• Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom
  kleinsten Zwang 
• Säuren und Basen: Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Säure- und
  baseverhalten, Säure- und Basegleichgewichte: pH-Wert-Berechnungen 
• Redoxreaktionen 
• Elektrochemie: Elektrolyse, Galvanische Zelle, Korrosion 
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Chemie, C.Mortimer, U. Müller (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2003)
• Chemie für Ingenieure, Vinke, Marbach (Oldenbourg, 2013)

In der Vorlesung werden aufbauend auf den werkstoffkundlichen Grundlagen der Metalle die Änderungen der Eigenschaften durch z. B Legierungselemente und Wärmebehandlungen vorwiegend am Beispiel Stahl entwickelt, beschrieben und erläutert. Dabei werden Tafelarbeit, und Overheadfolien eingesetzt.

Grundlagen der Kristallographie,
Eigenschaften der Metalle
Grundlagen der Legierungen,
Zweistoffsyteme mit Eisen-Kohlenstoffdiagramm
Grundlagen der Wärmebehandlung von Stahl
Werkstoffprüfung
Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften von Stahl
Bezeichnungssystem der Stähle
Stahlgruppen
Besprechung ausgewählter Stähle nach EN Normen
Ausblick auf Nichteisenmetalle.

• Werkstoffkunde, Bargel, Schulze (2000)
• Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung, Weisbach (2000)

• Einführung, Lehrsätze der Statik
• Kraftvektoren, Vektorrechnung
• Gleichgewicht am Punkt
• Resultierende von Kräftesystemen
• Gleichgewicht eines starren Körper
• Fachwerke und Systeme starrer Körper
• Schnittgrößen
• Reibung
• Schwerpunkte

• Hibbeler R. Technische Mechanik 1: Statik. München: Pearson Education. 2006
• Gross D, Hauger W, Schnell W, et al. Technische Mechanik: Band 1: Statik. Berlin: Springer. 2004
• Romberg O, Hinrichs N. Keine Panik vor Mechanik!. Wiesbaden: Vieweg. 2006

• Physikalische Größen und mathematische Grundlagen
  Definitionen und Maßeinheiten; eine Auswahl mathematischer Verfahren in der Physik
• Mechanik
  Kinematik und Dynamik: Grundgesetze der klassischen Mechanik;
  Mechanik des Massenpunktes;
  Arbeit, Energie und Leistung;
  elastischer und inelastischer Stoß;
  Mechanik des starren Körpers, Translation und Rotation;
• Wärme
  spezifische Wärme; Wärmeausdehnung
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2019)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2019)
• Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
• Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
• Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2018)

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)

Technische Dokumentation:

• Grundlagen des Technischen Zeichnens: Zeichnungsformate,
• Anordnung der Ansichten und Linienarten in technischen Zeichnungen
• Positionsnummern, Zeichnungsarten, Schriftfelder, Stücklisten und Faltung auf Ablageformat.
• Bemaßungsregeln und Maßeintragung in Zeichnungen, Längen- und Winkelmaße, technische Oberflächen, Rauheitskenngrößen, Maßtoleranzen, Toleranzangaben, Passungsangaben, Form- und Lagetoleranzen
• Werkstück-Ansichten, Einzelheiten, Schnittdarstellung
• Abwicklungen und Durchdringungen
• Bemaßung von geometrischen Körpern, Angaben zur Oberflächen-behandlung (Härteangaben)
• Darstellung und Bemaßung von Normteilen und Schweißverbindungen
• Werkstoffe
• Die zu behandelnden Themen werden anhand von Übungen vertieft.

CAD:

• Schematische Zeichnungen
  Grundfließbild, Verfahrensfließbild, RI-Fließbild, MSR-Kreisschemata, elektrotech-nische Schaltpläne
• Maßstäbliche Zeichnungen
  Zweidimensionale Konstruktionszeichnungen, Zweidimensionale Lage- und Aufstellungsplanung, lsometrien
• Dreidimensionale Zeichnungen
  Rohrleitungsplanung, Aufstellungsplanung
• Informationsverarbeitung und Datenbanken
  Anforderungen bei systematischer Anlagenplanung, Informationsflussanalyse bei Anlagenplanung, Integrierte Informationsverarbeitung im Anlagenbau, Integration von EDV-Systemen zur Rohrleitungsplanung auf Basis einer Ingenieurdatenbank, PFPD- ein DV-System für die Erstellung von Prüffolgeplänen und Dokumentation von Bauprüfungen von Anlagen und Teilanlagen
• Kopplung von CAD mit Berechnungsprogrammen
• Dokumentation
  rechnergestützt, Grundstruktur Gesamtdokumentation, Projekt, Engineering, Genehmigung, Beschaffung, Anlage, Betrieb, Rückbau, As-built, Dokumenten-kennzeichnung, Anforderungen an den Rohrteile-/Rohrklassenkatalog
• Anwendung
  Durchgängige CAD-3D-Anlagenplanung, Rohrleitungsplanung mit 3D-CAD, Planung verfahrenstechnischer Anlagen mit CAD-Einsatz
• Vom CAD zum BIM für TGA

Technische Dokumentation:

• Hoischen, H., Fritz, A.: Technisches Zeichnen - Grundlagen, Normen, Beispiele, Darstellende Geometrie, Geometrische Produktspezifikation, 37. Auflage, Cornelsen-Verlag Berlin, 2020
• Tabellenbuch Metall mit Formelsammlung, 48. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag, 2019, korrigierter Nachdruck 2020
• Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik,3. Auflage, Westermann, 2018
• Tabellenbuch Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, 2. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag, 2012
• Kurz, U., Wittel, H.: Böttcher/Forberg Technisches Zeichnen. Grundlagen, Normung, Übungen und Projektaufgaben, 26. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2013
• Labisch, Weber: Technisches Zeichnen - Grundkurs, 4. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2013

CAD:

• Vorlesungsunterlagen
• PERINORM

Zerlegen und Montieren technischer, besonders mechanischer Systeme. Beispielhafte Systeme sind verschraubte und mit Dichtungen versehene Rohrleitungen, Stirnradgetriebe und schaltbare Planetengetrieben.

Analysieren der Systeme und Beschreibung der Wirkzusammenhänge und des jeweiligen Aufbaus.

Verknüfung und Festigkung von Lerninhalten anderer Veranstaltungen (z. B. Technische Dokumentation, Werkstofftechnik, Technische Mechanik I) anhand der analysierten Systeme.

Es gibt keine zwingende Literatur. Zur Vertiefung empfehlen wir aber: Roloff/Matek Maschinenelemente, Springer: https://doi.org/10.1007/978-3-658-26280-8

Kunststoffe
- Einteilung
- Makromolekularer Aufbau
- Herstellung
- Additive
- Werkstoffeigenschaften
- Prüfverfahren

Keramiken
- Einteilung
- Herstellung
- Werkstoffeigenschaften
- Prüfverfahren

• W. Weißbach: Werkstoffkunde - Strukturen, Eigenschaften, Prüfung, Vieweg + Teubner Wiesbaden, 2010
• M.F. Ashby, D.R.H. Jones: Werkstoffe 2: Metalle, Keramiken und Gläser, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Elsevier München, 2006
• H.-J. Bargel, G. Schulze: Werkstoffkunde, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005
• G. Erhard: Konstruieren mit Kunststoffen, Carl Hanser Verlag München, 2008
• M. Bonnet: Kunststoffe in der Ingenieuranwendung, Vieweg+Teubner Wiesbaden, 2009
• Brevier Technische Keramik, Verband der keramischen Industrie e.V. (Fahner Verlag, 2003)

Grundlagen der Fertigungsverfahren

1. Einteilung der Fertigungsverfahren

• Urformen
• Umformen
• Trennen
• Fügen
• Beschichten
• Stoffeigenschaften ändern

2. Urformen

• Form- und Gießverfahren, Beispiel
• Gusswerkstoffe
• Kokillengießen
• Feingießen
• Kunststoffspritzguss
• Additive Fertigung (3D-Druck)

3. Umformen und Betriebsmittel

• Einteilung der Umformverfahren, Beispiele
• Biegeumformen
• Tiefziehen
• Fließpressen
• Walzen
• Andere Verfahren

4. Trennen

• Einteilung der Verfahren, Beispiele
• Grundlagen der Zerspanung
• Drehen
• Bohren
• Fräsen
• Andere Verfahren

5. Fügen

• Fügeverfahren, Beispiele
• Kraft-, Form-, Stoffschlüssiges Fügen
• Pressverbindungen
• Schnappverbindungen
• Kleben, Löten, Schweißen
• Montagetechniken
• Handhaben & Montieren

6. Beschichten

• Verfahren und Beispiele
• Lackieren
• Galvanisieren (Verchromen/Verzinken)
• Drucken und Beschriften
• Elektrostatisches Beschichten
• Auftragsschweißen
• Vakuumbedampfen

• Bargel/Schulze: Werkstoffkunde, Hermann Schroedel Verlag, Hannover
• Autorenkollektiv: Fachkunde für Metallberufe:Verlag Europa Lehrmittel,Wuppertal
• Fritz/Schulze: Fertigungstechnik, VDI Verlag, Düsseldorf 1998
• König, W.: Fertigungsverfahren Band 4, VDI Verlag, Düsseldorf 1998

Weiterführende Literatur:

• Spur/Bührig-Polaczek/Michaeli: Edition Handbuch der Fertigungstechnik, Carl Hanser Fachbuchverlag, 2013

• Lineare Algebra
  Nach Einführung von Determinanten und Matrizen wird der Zusammenhang zu linearen Gleichungssystemen hergestellt. Eigenwerte und Eigenvektoren werden besprochen.
• Komplexe Zahl
  Die komplexe Zahl und ihre Darstellungsmöglichkeiten werden diskutiert. Dabei werden die Rechenregeln eingeführt und Möglichkeit der Darstellung der komplexe Funktion einer reellen Veränderlichen als Ortskurve vertieft, ebenso die technischen Anwendungen.
• Gewöhnliche Differentialgleichungen
  Die Bedeutung der Differentialgleichung und der technische Unterschied zwischen Anfangs- und Randwertproblem werden erläutert. Lösungsmethoden für Differentialgleichungen 1. Ordnung und 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten werden hergeleitet. Die Lösung von linearen Differentialgleichungen n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten wird sowohl mit dem Exponentialansatz als auch über die Laplace-Transformation gezeigt.
• Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen
  Den Abschluss bildet die Betrachtung von Funktionen mit mehreren Variablen sowie die Differentiation und Integration dieser Funktione. Substitutionsregeln für Funktionen mehrerer Variabler werden besprochen und auf Koordinatentransformationen angewendet.

• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
• Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

• Lineare Elastizitätstheorie (mit Wärmedehnung)

• Hookesches Gesetz für Normal- und Schubspannungsbeanspruchung

• Zug und Druck

• Torsion (rotationssymmetrische Vollquerschnitte, geschlossene dünnwandige Hohlquerschnitte)

• Biegung

• Querkraftschub

• Spannungstransformation, Mohrscher Spannungskreis, (Spannungshypothesen)

• Knicken

• Wöchentliche Übungen

• Technische Mechanik 2, Festigkeitslehre, Russell C. Hibbeler (Pearson, 2006)

• Keine Panik vor Mechanik, Romberg, Oliver. Hinrichs, Nikolaus, Wiesbaden, 2008

• Technische Mechanik 2: Elastostatik, Gross D, Hauger W, Schnell W (Springer, 2000)

• Technische Mechanik Band 2: Festigkeitslehre, B. Assmann (Oldenbourg, 2003)

• Technische Mechanik, Band 3: Festigkeitslehre, Holzmann G, Meyer H, Schumpich G (Teubner, 2000)

Programmiersprachen: C/C++ & MATLAB

Vorlesung:

• Informationsdarstellung und Zahlensysteme
• Algorithmen
• Programmablaufpläne
• Programmierparadigmen
• Grundlagen der Softwareentwicklung (Programmiersprachen, Programmaufbau, Kontrollstrukturen, In & Out, Funktionen, …)
• Komplexe Datentypen (Felder, Strukturen, Enum,…)
• Zeiger
• Übergabeparameter (Call by Value, Call by Reference)
• Parallelisierung
• Dokumentation
• Testen und Validieren

Labor:

C/C++:

• Einfache Datentypen und Variablen (Definition, Deklaration)
• Programmstrukturen
• Funktionen
• Erlernen und Vertiefen algorithmischen Denken und Programmierung an unterschiedlichen Beispielen

MATLAB:

• Skriptsprache vs. Compilersprache
• Datentypen und Variablen in MATLAB
• Programmstrukturen und Funktionen in MATLAB
• Plot-Funktionen in MATLAB
• Toolboxen

• H. Ernst, J. Schmidt, G. Beneken (2015): Grundkurs Informatik. Springer Vieweg
• G. Küveler, D. Schwoch (2009): Informatik für Ingenieure und Naturwissenschaftler 1. Vieweg+Teubner
• U. Stein (2017): Programmieren mit MATLAB. Carl Hanser Verlag

• ELEKTROTECHNISCHE GRUNDBEGRIFFE
  elektrische Ladung, elektrischer Strom, elektrische Spannung, elektrischer Widerstand, elektrische Leistung, elektrische Energie

• DER ELEKTRISCHE GLEICHSTROMKREIS
  Netzwerke aus linearen passiven und aktiven Zweipolen, Kirchhoffsche Gesetze, Stromkreisberechnung (Zweigstromanalyse, Maschenstromanalyse, Überlagerungsmethode, Zweipoltheorie), Leistungsumsatz im Stromkreis, Leistungsanpassung

• DAS ELEKTRISCHE FELD
  Feldbegriff (Quellen- und Wirbelfelder, homogene und inhomogene Felder), elektrisches Feld im Nichtleiter (elektrostatisches Feld und zeitlich veränderliches elektrisches Feld), Verschiebungsfluss und Verschiebungsflussdichte, Verschiebungsstrom, elektrische Influenz, Faradayscher Käfig, Verschiebungs- und Orientierungspolarisation, Kapazität und Kondensatoren, Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren, Energie und Kraftwirkungen im elektrischen Feld

• DAS MAGNETISCHE FELD
  magnetischer Fluss, magnetische Induktion, magnetische Feldstärke, Materialeinfluss (insbesondere Ferromagnetismus), Durchflutungsgesetz, magnetische Kreise und ihre Berechnung, Analogiebeziehungen zwischen dem elektrischen Strömungsfeld und dem magnetischen Kreis, Analogiebeziehungen zwischen elektrischen und magnetischen Feldern, Ruhe- und Bewegungsinduktion (Lorentzkraft), elektromagnetische Felder, Selbst- und Gegeninduktivität, Induktivität und Spulen, Reihen- und Parallelschaltung von Spulen

• DER WECHSELSTROMKREIS
  Erzeugung von Wechselspannungen, Wechselgrößen und deren Kennwerte, Leistungen im Wechselstromkreis

• AUSGEWÄHLTE ANWENDUNGSBEISPIELE

• Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)
• Grundlagen der Elektrotechnik zum Selbststudium, Dieter Nelles (VDE-Verlag Berlin Offenbach),     Band 1: Gleichstromkreise (2002), Band 2: Elektrische Felder (2003), Band 3: Magnetische Felder (2003), Band 4: Wechselstromkreise (2003)

• Einführung in die Maschinen- und Konstruktionselemente.
• Grundlagen der Dimensionierungsansätze und Festigkeitsberechnungen: Belastungen und Beanspruchungen, Grundbeanspruchungsarten (Zug/Druck, Biegung, Torsion und Querkraftschub), Flächenpressung und Wälzpaarungen, Vergleichsspannungshypothesen, Zeitlicher Beanspruchungsverlauf, Belastungsfälle, Dauerfestigkeitsschaubilder und Wöhlerlinie, Größeneinflussfaktoren, Kerbspannungen, Formzahlen, Stützwirkung, Kerbwirkungszahlen, Festigkeitskonzepte, Berechnungsrichtlinien (FKM Richtlinie bzw. DIN 743).
• Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen nach DIN 743 bzw. FKM Richtlinie: Funktion und Wirkung , Gestaltung und Vordimensionierung von Wellen und Achsen, Werkstoff-Festigkeitskennwerte, statischer Nachweis des Vermeidens von bleibender Verformung, Anriss oder Gewaltbruch, dynamischer Nachweis des Vermeidens von Dauerbrüchen, Kontrollberechnungen.
• Stift- und Bolzenverbindungen
• Schweißverbindungen

• Schlecht B. Maschinenelemente 1: Festigkeit, Wellen, Verbindungen, Federn, Kupplungen.  Pearson Studium Verlag, 2015
• Niemann G, Winter H, Höhn B.-R., Stahl K.; Maschinenelemente: Band I: Konstruktion und Berechnung von Verbindungen, Lagern, Wellen. 5. Auflage, Berlin: Springer Verlag. 2019
• Roloff/Matek. Maschinenelemente: Normung, Berechnung, Gestaltung. 24. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg Verlag. 2019
• DIN 743. Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen. Teil I, II und III. deutsche Norm. 2012
• FKM-Richtlinie. Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile. Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM), Frankfurt/Main: VDMA-Verlag. 2012
• Daryusi A., Vorlesungsskript Maschinenelementen 1, Hochschule Offenburg, 2017