Fachvortrag:

Vortrag zu dem Bachelor-Arbeitsthema im Umfang von 20 Minuten.

• entsprechende weiterführende Literatur wird angegeben, (2000)
• Visualisieren, Präsentieren, Moderieren, J. W. Seifert (GABAL Verlag GmbH, 2000)

• 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.

• 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

• 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)

Wechselstromkreise

Periodische Vorgänge und Fourieranalyse, Wechselgrößen und deren Kennwerte, Stromkreisberechnung im Zeitbereich, Scheinwiderstand, Stromkreisberechnung mit Hilfe von Zeigerbildern, Stromkreisberechnung mit komplexer Rechnung, komplexer Widerstandsoperator, Leistungen im Wechselstromkreis (Wirk-, Blind- und Scheinleistung), Ortskurven, Wechselstromverhalten spezieller Zweipole (Filter, Resonanzkreise) und Vierpole (Transformatoren)

Drehstromnetze

Symmetrische Komponenten, Zählpfeilsysteme, Stern- und Dreiecksschaltung, Leistungen im Drehstromsystem, Drehfeldmaschinen (Synchron- und Asynchronmaschinen)

• Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)
• Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)

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 lernen

• die weiterführenden Begriffe Betriebswirtschaftslehre zu erörtern.
• das Verständnis für Prozessketten in produktionswirtschaftlichen Systemen zu Lehren und in Gruppenarbeiten zu vertiefen.
• Funktionsinhalte, Ziele, Aufgaben sowie Zielkonflikte der Materialwirtschaft zu verstehen.
• Standardisierungsmethoden von der Materialbeschaffung über die Pareto-Portfolio-Analyse zu erarbeiten.
• Materialdisposition und die Wechselwirkung von Beständen.
• die Produkt-Quantum-Analyse. Diese wird neben dem theoretischen Ansatz anhand von praktischen Beispielen vermittelt.
• Themen der Arbeitsvorbereitung im Gesamtzusammenhang eines betrieblichen Ablaufs zu verstehen.

Industriebetriebslehre:

• Kai-Ingo Voigt, Industrielles Management: Industriebetriebslehre aus Prozessorientierter Sicht, Springer, 2008
• Gonschorek/Härdler, Betriebswirtschaftslehre für Ingenieure: Lehr- und Praxisbuch, Carl Hanser Verlag, 2016

Produktionssystematik:

• Hitoshi Takeda, Das synchrone Produktionssystem, Just-in-Time für das ganze Unternehmen, mi-Wirtschaftsbuch, 2009

Allgemeines zum Thema Unternehmensführung:

• Bodo Jansen, Anselm Grün, Stark in stürmischen Zeiten: Die Kunst, sich selbst und andere zu führen, Ariston, 2017

• technische Federn
• Kupplungen und Bremsen
• Biege- und torsionskritische Drehzahlen bei Wellen
• Befestigungsschrauben
• Bewegungsschrauben
• stoffschlüssige Verbindungen: Löt- , Kleb- und Schweißverbindungen

• Niemann G, Winter H, Höhn B.-R. Maschinenelemente: Band I: Konstruktion und Berechnung von Verbindungen, Lagern, Wellen. 4. Auflage, Berlin: Springer Verlag. 2005
• Dieter Muhs, Herbert Wittel, Dieter Jannasch, Jachim Voßiek: Roloff/Matek Maschinenelemente, Vieweg Verlag, 18. Auflage 2007
• VDI-Richtlinie 2230 Bl. 1, Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen; Zylindrische Einschraubenverbindungen. VDI-Verlag, Düsseldorf, 2003

• Einführung in Antriebssystme: Einteilung, Funktionen und Eigenschaften von mechanischen Getrieben. Übersetzung, Wirkungsgrad und Übertragungsfunktion von Getrieben
• Verzahnungen und Zahnradgetriebe: Bauarten und Kinematik, Verzahnungsgesetz, Zahnflankenprofile, Geometrie der Gerad- und Schrägstirnräder mit der Evolventenverzahnung, Herstellung von Zahnrädern, Zahnradwerkstoffe, Wärmebehandlung und Oberflächenhärtung
• Kräfte, Momente und Lastverteilung in Stirnradgetrieben. Genauigkeit, Steifigkeit und Laufruhe von Zahnradgetrieben
• Berechnung der Zahnflanken- und Zahnfußtragfähigkeit nach DIN 3990, Dimensionierung von Zahnradgetrieben
• Riemen- und Kettengetriebe: Geometrie, Bauarten, Anwendungsgebiete, Werkstoffe, Gestaltungshinweise, Berechnung der Kräfte und Beanspruchungen, Dimensionierung
• Wälzlager und Wälzlagerungen
• Gleitlager und Einführung in die Tribologie und Schmierungstechnik.
• Kupplungen und Bremsen
• biege- und torsionskritische Drehzahlen bei Wellen

• Sauer, B.: Konstruktionselemente des Maschinenbaus II: Grundlagen von Maschinenelementen für Antriebsaufgaben, 8. Auflage, Springer Verlag, 2018
• Schlecht, B.: Maschinenelemente 2: Getriebe, Verzahnungen und Lagerungen, 1. Auflage, Pearson Studium Verlag, 2009
• Roloff/Matek: Maschinenelemeente: Normung, Berechnung, Gestaltung, 20. Auflage, Vieweg Verlag, 2011
• Niemann, G., Winter, H.: Maschineneelemente, Band 2: Getriebe allgemein, Zahnradgetriebe - Grundlagen, Stirnradgetriebe, 2. Auflage, Springer Verlag, 2003
• DIN 3990, Grundlagen für die Tragfähigkeitsberechnung von Gerad- und Schrägstirnrädern, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 1987

1. Einleitung und Systematik der Kraft- und Arbeitsmaschinen
2. Strömungsmaschinen
   2.1 Grundlagen
   2.2 Hydraulische Strömungsmaschinene
         2.2.1 Wasserturbinen
         2.2.2 Kreiselpumpen
3. Verdrängermaschinen
   3.1 Grundlagen
   3.2 Hubkolbenverdichter
   3.3 Drehkolbenverdichter
4. Verbrennungsmotoren
   4.1 Thermodynamik des Verbrennungsmotors
   4.2 Ausgewählte Aspekte von Verbrennungsmotoren

• Bohl, W., Elmendorf, W.: Strömungsmaschinen 1, 11. Auflage, Würzburg: Vogel, 2013
• Giesecke, J., Heimerl, St.: Wasserkraftanlagen - Planung, Bau und Betrieb, 6. Auflage,  Berlin: Springer 2014.
• Kalide, W., Sigloch, H.: Energieumwandlung in Kraft- und Arbeitsmaschinen, 10. Auflage,  München: Carl Hanser, 2010.
• Menny, Kl.: Strömungsmaschinen, 5. Auflage, Wiesbaden : Teubner, 2006.

• Kommutatormaschinen für Gleich- und Wechselstrom (Betriebsverhalten, Anlassen, Drehzahlverstellung)
• Transformatoren und Wandler
• Drehstromasynchronmaschinen (Betriebsverhalten, Anlassen, Drehzahlverstellung)
• Synchronmaschinen

• Fischer. R.: Elektrische Maschinen, 14. Auflage. München : Hanser, 2009.
• Fuest, K., Döring, P.: Elektrische Maschinen und Antriebe, 7. Auflage. Wiesbaden : Vieweg+Teubner, 2007.
• Linse, H., Fischer, R.: Elektrotechnik für Maschinenbauer : Grundlagen und Anwendungen, 12. Auflage. Stuttgart : Teubner, 2005.
• Riefenstahl, U.: Elektrische Antriebstechnik, 3. Auflage, Wiesbaden : Vieweg+Teubner, 2010.

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)

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

Grundlagen

• Einführung: System/Signal/Übertragungsfunktion
• Definition und Aufgabenstellungen der Mess- und Regelungstechnik
• Darstellung von MSR-Aufgaben Symbolik, Normen, Symbole, Blockdiagramme

Wiederholung komplexe Zahlen und Funktionen

• Normalform und Gauß'sche Zahlenebene, trigonomische Form, Exponentialform
• Rechnen mit komplexen Zahlen und Funktionen: Ortskurve und Bodediagramm

Systemtheoretische Grundlagen

• Physikalischer Prozess, technischer Prozess, technisches/dynamische System
• Eingangs- und Ausgangsgrößen, Systemgrößen, Systemparameter, Systemanalyse
• Übertragungsverhalten (im Zeitbereich), Übertragungsfunktion, insb. Impulsantwort, Sprungantwort und Antwort auf periodische Anregung

Lineare, kontinuierliche Systeme im Zeit- und Bildbereich

• Modellbildung eines Übertragungssystems (Aufstellen der Differentialgleichung), Test- und Antwortfunktion
• Linearisierung, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, elementare Übertragungsglieder, Frequenzdarstellung zusammengesetzter Systeme
• Umformen von Blockstrukturen
• Anwendung der Regeln auf verschiedene Problemstellungen

Der Regelkreis

• Zeitverhalten typischer Regler, Standard-Regelkreis, Regelkreisgleichung, Führungs- und Störverhalten, statisches und dynamisches Verhalten
• Synthese von Regelkreisen

Stabilität und Reglerentwurf im Zeitbereich

• Kenngrößen eines Regelkreises und Stabilitätskriterien
• Bestimmung von Reglerparametern/Einstellregeln

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• Jürgen Bechtloff: Regelungstechnik, Vogel Verlag, Würzburg, 2012, 1. Auflage
• Hildebrand Walter: Grundkurs Regelungstechnik, Vieweg + Teubner, Wiesbaden, 2009, 2. Auflage
• Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek

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.

A) Grundlagen der Fluidmechanik Definition, einführende Konstruktions- und Schaltungsbeispiele, Schaltzeichen (DIN ISO 1219), Bernoulligleichung, Kontinuitätsgleichung, Druckverluste, Beschleunigungsverluste, Kompressibilität, Leckverluste, Kraftwirkung strömender Gase (Impulssatz), Kompressible Strömungsmedien (Pneumatik), Druckwellen

B) Bauglieder der Pneumatik Energieversorgung: Kompressoren und Luftverdichter, Motoren, Zylinder und Schwenkmotoren, Ventile: Bauarten, Betriebsverhalten, Zubehör, Fluidmechanische Kreisläufe

C) Pneumatische Systeme Projektierung von pneumatischen Systemen, Regelung/Steuerung pneumatischer Systeme, Systemmodelle für pneumatische Systeme, Simulationsprogramme, regelungstechnische Gesichtpunkte, Monitoring und Diagnose

D) Beispiele für Pneumatiksysteme Lineartriebe, elektropneumatische Antriebe

• Ebel, Idler, Prede, Scholz: Pneumatik und Elektropneumatik, Schülerband, Bildungsverlag EINS, 3. Auflage 2017
• Crosser, P., Ebel, F.: Pneumatik, Grundstufe, Festo Didactic, 2002
• Prede, G., Scholz, D.: Elektropneumatik, Grundstufe, Festo Didactic, 2001
• H. W. Grollius: Grundlagen der Pneumatik, Hanser, 2009
• H. Watter: Hydraulik und Pneumatik: Grundlagen und Übungen - Anwendung und Simulation, Vieweg, 2008
• W. Boulton: Pneumatic and Hydraulic Systems, Pearson, 1997
• Aheimer, Bauer, Ebel, Löffler: Hydraulik/Elektrohydraulik, Neuauflage, Bildungsverlag EINS, 2. Auflage 2019
• Aheimer, Ebel, Löffler, Merkle, Prede, Ruppe, Scholz, Schrader: Hydraulik/Elektrohydraulik, Neuauflage, Schülerband, Bildungsverlag EINS, 2. Auflage 2019

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

Ingenieurmäßige, weitgehend selbstständige Mitarbeit in einem, höchstens in zwei der Arbeitsgebiete:

• Entwicklung, Konstruktion, Normung
• Prüffeld, experimentelle Erprobung von Produkten
• Produktion, Fertigungsplanung, Qualitätskontrolle
• Projektierung, technische Kundenbtreuung

Ausarbeitung eines ausführlichen Berichts über eines der durchgeführten Industrieprojekte mit mündlicher Präsentation.

Technische Berichte, Hering, Lutz, Hering, Heike (Vieweg, 2000)

Ein Industrieprojekt ist selbstständig zu bearbeiten. Das Thema soll sich vorzugsweise mit den Projekten der Praxisphase befassen. Das wissenschaftliche Arbeiten soll in diesem Industrieprojekt eingeübt und in der anschließenden Präsentation vorgestellt werden.

• 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

Die Veranstaltung beinhaltet einen Vorlesungsteil und einen Projektteil "Fertigungsplanung", der in Hausarbeit mit betreuten Übungen bearbeitet wird.

Inhalte der Vorlesung sind:
Produktentwicklungsprozess, Arbeitsplanung, Rechnung von Vorgabezeiten, CNC-Technik, CAM (Computer Aided Manufacturing), Fertigungsstrukturen, Fertigungssysteme, Herstellkosten und Selbstkosten, Produktionssysteme

Die Projektarbeit "Fertigungsplanung" ist in terminierte Meilensteine eingeteilt. Folgende Inhalte werden von den Studierenden selbstständig im Team erarbeitet:
Beispielrechnung zu Bauteilkosten in Abhängigkeit von Stückzahl und Fertigungsverfahren, Auslegen des Rohteils, Preisermittlung Rohteil, fertigungsgerechte Bauteilzeichnung, optimierte Arbeitsvorgangsfolge, Maschinenauslegung und -anschaffung, Werkzeugauslegung und -anschaffung, Ermittlung der Vorgabezeiten zu den Fertigungsprozessen, Bauteil-Kostenrechnung für den vollständigen Fertigungsvorgang, Berichterstellung

Ergenisse der Meilenstein-Arbeit werden von den Studierenden in einer Beamer-Präsentation vorgestellt.

• Arbeits- und Prozessorganisation, Produktentwicklungsprozess, Prof. Ralph Bruder, TU Darmstadt, 2009
• Arbeitsplanung und Prüfplanung, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, TU München
• Fertigungstechnik, A. Herbert Fritz, Günther Schulze, Springer Verlag 2016

• Werkstoffkundliche Grundlagen des Schweißens
• Schmelzschweißverfahren
• Preßschweißverfahren
• Gießschweißverfahren
• Thermisches Trennen
• Schweißtechnologie
• Einsatz des Schweißens
• Gestaltungsgrundsätze

Fügetechnik/Schweißtechnik, (DVS, 2000)

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)

• Grundlagen
  Eigenschaften von Fluiden, Molekularer Aufbau, Stoffdaten, Newtonsche und nicht-newtonsche Medien

• Hydro-und Aerostatik
  Druckverteilung im Schwere-und Zentifugalfeld, Kraftwirkungen auf Behälterwände, Archimedischer Auftrieb,

• Reibungsfreie Strömungen
  Stromfadentheorie, Bernoulli-Gleichung, Wirbelströmungen, Druckbegriffe und deren Messung, Ausströmen aus Behältern, ebene Strömungen, Potentialströmungen und Tragflügeltheorie

• Reibungsbehaftete Strömungen
  Reibungseinfluss, Kennzahlen, laminare und turbulente Strömungen, Navier-Stokessche Gleichungen, Druckabfall in durchströmten Leitungen, Impulssatz, Grenzschichttheorie,

• Druckverlust und Strömungswiderstand
  Energiegleichung, Druckverlust in durchströmten Bauteilen, Krümmer, Düsen, Diffusoren, Widerstand umströmter Körper, Fahrzeuge, Tragflügel, Gebäude

• Gasdynamik
  Strömungen kompressibler Medien, Laval-Düse

• Grundzüge der Strömungslehre, J. Zierep, K.Bühler (Vieweg+Teubner Verlag, 2010)
• Strömungslehre und Strömungsmaschinen, E. Käppeli (Harry, 1987)
• Strömungsmechanik, J.Zierep, K.Bühler (Springer Verlag, 1991)
• Technische Strömungslehre, Bohl, W. (Vogel, 2000)

• Grundlagen methodischen Vorgehens
• Technische Systeme
• Kreativitätsmethoden
• Grundregeln zur Gestaltung von Konstruktionen: eindeutig, einfach, sicher
• Sicherheitstechnik unmittelbare, mittelbare und hinweisende Sicherheitstechnik
• Gestaltungsprinzipien: Prinzipien der Kraftleitung der Aufgabenteilung und der Selbsthilfe
• Konstruktionsprozess: Arbeitsschritte beim Konstruieren nach VDI 2221
• Bewertungsverfahren VDI – Richtlinie 2225 – Nutzwertanalyse
• Entwicklung von Baureihen und -kästen

• Pahl, G. et.al.: Konstruktionslehre, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 7 . Auflage 2007
• VDI Richtlinie 2221: Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte, Beuth-Verlag, Berlin 1993
• VDI 2222 Blatt 1: Konstruktionsmethodik - Methodisches Entwickeln von Lösungsprinzipien, Beuth-Verlag, Berlin 1997
• VDI Richtlinie 2223: Methodisches Entwerfen technischer Produkte. Beuth-Verlag, Berlin 2004
• VDI Richtlinie 2225 Blatt 3: Konstruktionsmethodik, Technisch-wirtschaftliches Konstruieren. Beuth-Verlag, Berlin 1998

• 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)

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

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.

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!

Die Studierenden wählen und bearbeiten im Team eine zusammenhängende Aufgabe im Projekt "Schluckspecht". Dabei wird jedem Teammitglied eine Aufgabe zugeordnet, die selbstständig zu bearbeiten ist.

Diie Studierenden lernen:

• in interdisziplinären Teams zu kommunizieren, sich zu organisieren und zu arbeiten.
• selbstständig zu arbeiten und Verantwortung für eigene Arbeitsbereiche zu übernehmen.
• passende Methoden zur Bearbeitung ihrer Aufgabe auszuwählen und anzuwenden.
• Grundkenntnisse des Projektmanagements anzuwenden.
• Grundkenntnisse hocheffizienter Antriebe und Fahrzeuge.
• Grundkenntnisse des Leichtbaus.
• relevante Informationen sammen, zu bewerten und diese argumentativ zu verteidigen.
• ihre fachlichen Kenntnisse und Fertigkeiten an konkreten Aufgabenstellungen zu vertiefen.

entsprechend der jeweiligen Teilaufgabe

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

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.

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