Numerische Mathematik, insbesondere:

• Lösung linearer und nichtlinearer Gleichungssysteme
• numerische Algorithmen für Differentiation und Integration, Differentialgleichtungen
• Fourierreihen- und Fouriertransformation

Statistik, insbesondere:

• Begriffe: Zufallsgrößen, Zufallsexperimente, Ereignisse, Ergebnisse
• Dichtefunktionen und Verteilungsfunktionen (Normalverteilung, Lognormalverteilung, Weibullverteilung...)
• Quantile, Erwartungswert, Varianz
• Kovarianz, Korrelation
• Schätz- und Testverfahren (t-Test, Kolmogorov-Smirnov, ...)
• Zeitreihenanalyse (Regressionsanalyse, AVF, AKF, Moving-Average-Prozesse...)
• Risikoanalyse und Simulation (Volatilität, Brownsche Bewegung, Monte Carlo Simulation...)
• Anwendung auf studiengangspezifische Beispiele

• Aeneas Rooch: Statistik für Ingenieure, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2014, ISBN ‎ 978-3-642-54856-7
• H. Schiefer, F. Schiefer: Statistik für Ingenieure. Eine Einführung mit Beispielen aus der Praxis, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2018, ISBN 978-3-658-20639-0
• Mathias Bärtl: Statistik Schritt für Schritt, Independently published, 2017, ISBN 978-1520186832
• Regina Storm: Wahrscheinlichkeitsrechnung, mathematische Statistik und statistische Qualitätskontrolle, Carl Hanser Verlag, 12. Auflage, 2007, ISBN ‎ 978-3-446-40906-4
• Ludwig Fahrmeir et al.: Statistik. Der Weg zur Datenanalyse. 8. Auflage, 2016. ISSN 0937-7433.
• Ludwig Fahrmeir et al.: Arbeitsbuch Statistik. 3. Auflage, 2003. ISBN 978-3-540-44030-7
• Kerstin Witte: Angewandte Statistik in der Bewegungswissenschaft. 2019. ISBN 978-3-662-58359-3.
• Christine Duller: Einführung in die Statistik mit EXCEL und SPSS. 4. Auflage, 2019. ISBN 978-3-662-59409-4.
• Andy Field, Jeremy Miles, Zoë Field: Discovering Statistics Using R, Sage Publications Ltd., 2012, ISBN ‎ 978-1-446-20046-9

• Entstehung von Wechselspannung
• Gleichrichtmittelwert, Mittelwert, Effektivwert
• Beschreibung von Wechselgrößen
• Vom Zeigerdiagramm zur komplexen Darstellung von Strömen und Spannungen
• Sinusförmige Ströme und Spannungen an Widerstand, Spule und Kondensator, sowie einfache Netzwerke
• Schwingkreise und Filter
• Dreiphasensysteme, Stern- und Dreieckschaltungen
• Transformatoren
• Halbleiter-Bauelemente, der PN-Übergang, Diode und Transistor

• Weißgerber, W., Elektrotechnik für Ingenieure 2, Wiesbaden, Vieweg, 2000
• Hagmann, Gert. Grundlagen der Elektrotechnik : das bewährte Lehrbuch für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab 1. Semester. Mit 4 Tabellen, Aufgaben und Lösungen. Deutschland: Aula-Verlag, 2013.
• Hagmann, Gert. Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik: mit Lösungen und ausführlichen Lösungswegen ; die bewährte Hilfe für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab 1. Semester. Deutschland: Aula-Verlag, 2006.
• Paul, Reinhold., Paul, Steffen. Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik 1: Gleichstromnetzwerke und ihre Anwendungen. Deutschland: Springer Berlin Heidelberg, 2014.

• 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 Schraubenverbindungen; Zylindrische Einschraubenverbidungen, VDI-Verlag, Düsseldorf, 2003
• Tabellenbuch Metall, Roland Gomeringer und Max Heinzler, Europa-Lehrmittel, 2017

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-B

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.

VORLESUNG

Wärmeversorgung

• Energiewirtschaft, Normung und Planung
• Wärmeversorgung von Gebäuden
• Wärmeerzeuger und Zubehör
• Effizienz, Wirkungsgrad und Nutzungsgrad, Anlagenaufwandszahl

Anlagenplanung

• Energieeffizienz in Gebäuden: Integrale Gebäude- und Energiekonzepte
• Planung nach HOAI (kurze Einführung)
• Heizsysteme und Anlagenkomponenten (Übersicht)

Heizlastberechnung

• Bauphysik, insb. Transmissions- und Lüftungswärmeverluste
• Berechnung nach DIN EN 12831

Bemessung der Wärmeversorgungsanlage

• Erschließung/Installation
• Bemessung des Wärmeerzeugers (inkl. Warmwasserbereitung)
• Heizkörper
• Regelung der Warmwasserheizung

Grundlagen der Hydraulik

• Definitionen
• Hydraulik: Rohre, Einzelwiderstände, Regelwiderstände
• Hydraulische Verschaltungsarten
• Durchgangsventile im Netz
• Differenzdruck- und Volumenstromregler
• Dreiwegeventile im Netz
• Pumpen als Stellglieder
• hydraulischer Abgleich

Rohrnetzberechnung

• Rohrverlegung, Rohrplan und Strangschema
• Dimensionierung: Rohre und Armaturen
• Dimensionierung: Regelarmaturen
• Berechnung der Druckverluste
• Hydraulischer Abgleich
• Auswahl der Umwälzpumpe

Heizwärmebedarf und Wirtschaftlichkeit (Überblick)

• Betriebsverhalten und Regelung
• Begriffe und Überblick
• Energiebilanz: Wärmeverluste und -gewinne
• Nutzungsgrade der Wärmeversorgungsanlage
• Wirtschaftlichkeit (nach VDI 2067)

LABOR

1. Teillastverhalten im geschlossenen, hydraulischen System
2. hydraulischer Abgleich in einer heizungstechnischen Anlage
3. thermisches Verhalten einer heizungstechnischen Anlage
4. Wirkungs- und Nutzungsgrad verschiedener Wärmeerzeuger

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• W. Burkhardt, R. Kraus. Projektierung von Warmwasserheizungen. Oldenbourg, 2011, 8. Auflage

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• H. Roos. Hydraulik der Wasserheizung (Oldenbourg, 2002, vergriffen)
• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

Grundlagen

• Zusammenhang zwischen Bauphysik und Anlagentechnik
• Thermische Behaglichkeit und Luftqualität

Systemkomponenten der Raumluft- und Klimatechnik

Lüftungsanlagen und Luftförderung

• Strömungstechnische Grundlagen
• Strömungswiderstände in Kanälen
• Kanalnetzberechnung
• Ventilatoren/Ventilator- und Netzkennlinie

Raumluftströmung

• Merkmale von Lüftungskonzepten: Mischlüftung/Verdrängungslüftung/Quelllüftung
• Luftführung im Raum und Dimensionierung von Luftauslässen

Energiebilanz und Raumtemperatur

• Freie Lüftung
• Sommerlicher Wärmeschutz
• Passive Kühlung - Raumtemperatur im Sommer

Kühllastberechnung

• h,x-Diagramm für feuchte Luft
• Zustandsgrößen feuchter Luft
• Zustandsänderungen im h,x-Diagramm

Dimensionierung von RLT-Anlagen und Gebäudekühlung

• Projektierung
• Definitionen in raumlufttechnischen Anlagen
• Gebäudeklimatisierung
• Auslegungsbeispiele

LABOR

1. Luftförderung
2. Klimaanlage
3. Raumluftströmung
4. Raumklima
   
   
    

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• B. Hörner und M. Schmidt (Hrsg.). Handbuch der Klimatechnik (VDE Verlag, 2011). Band 1 „Grundlagen", Band 2 „Anwendungen" und Band 3 „Bauelemente"

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

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

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

Arbeits- und Prozessorganisation, Produktentwicklungsprozes, Prof. Ralph Bruder, TU Darmstadt, 2009

• 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

Die Studierenden sind in der Lage, die erworbenen materialtechnischen Vorkenntnisse im Bereich der Fügetechnik einzusetzen und im Rahmen von praktischen, fügetechnischen Laborübungen zu vertiefen.

Um dieses Wissen zu erwerben, wird die Arbeit in kleinen Teams innerhalb der Labore bzw. des Laborprojektes durchgeführt.

Die Studierenden sind in der Lage, aus einer Reihe von thermischen (Schweißen) und physikalisch/chemischen Fügeverfahren (Kleben), die für den jeweiligen metallischen und nicht-metallischen Werkstoff prozessbezogene, qualitätssichernde Verbindetechnik zu wählen.

Die Studierenden müssen jederzeit in der Lage sein, durch gezieltes Fragen und problemorientiertes Handeln, anwendungsnahe Aufgaben aus den Bereichen Fügetechnik zu lösen.

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.

• Fügetechnik/Schweißtechnik, DVS (DVS, 2000)
• Praxis der Umformtechnik, Tschätsch (Vieweg Verlag, 2001)
  

Die Studierenden sind in der Lage, die spezifischen Eigenschaften nichtmetallischer Werkstoffe anhand der Herstellung und des atomaren und mikroskopischen Aufbaus zu erklären.

Die Studierenden können auf Basis des Eigenschafts- und Anforderungsprofils eine angemessene Werkstoffauswahl treffen und Werkstoffeigenschaften gezielt fertigungs- und anwendungsbezogen optimieren.

Brevier Technische Keramik, Verband der keramischen Industrie e.V. (Fahner Verlag, 2003)

• 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

VORLESUNG

Wärmeversorgung

• Energiewirtschaft, Normung und Planung
• Wärmeversorgung von Gebäuden
• Wärmeerzeuger und Zubehör
• Effizienz, Wirkungsgrad und Nutzungsgrad, Anlagenaufwandszahl

Anlagenplanung

• Energieeffizienz in Gebäuden: Integrale Gebäude- und Energiekonzepte
• Planung nach HOAI (kurze Einführung)
• Heizsysteme und Anlagenkomponenten (Übersicht)

Heizlastberechnung

• Bauphysik, insb. Transmissions- und Lüftungswärmeverluste
• Berechnung nach DIN EN 12831

Bemessung der Wärmeversorgungsanlage

• Erschließung/Installation
• Bemessung des Wärmeerzeugers (inkl. Warmwasserbereitung)
• Heizkörper
• Regelung der Warmwasserheizung

Grundlagen der Hydraulik

• Definitionen
• Hydraulik: Rohre, Einzelwiderstände, Regelwiderstände
• Hydraulische Verschaltungsarten
• Durchgangsventile im Netz
• Differenzdruck- und Volumenstromregler
• Dreiwegeventile im Netz
• Pumpen als Stellglieder
• hydraulischer Abgleich

Rohrnetzberechnung

• Rohrverlegung, Rohrplan und Strangschema
• Dimensionierung: Rohre und Armaturen
• Dimensionierung: Regelarmaturen
• Berechnung der Druckverluste
• Hydraulischer Abgleich
• Auswahl der Umwälzpumpe

Heizwärmebedarf und Wirtschaftlichkeit (Überblick)

• Betriebsverhalten und Regelung
• Begriffe und Überblick
• Energiebilanz: Wärmeverluste und -gewinne
• Nutzungsgrade der Wärmeversorgungsanlage
• Wirtschaftlichkeit (nach VDI 2067)

LABOR

1. Teillastverhalten im geschlossenen, hydraulischen System
2. hydraulischer Abgleich in einer heizungstechnischen Anlage
3. thermisches Verhalten einer heizungstechnischen Anlage
4. Wirkungs- und Nutzungsgrad verschiedener Wärmeerzeuger

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• W. Burkhardt, R. Kraus. Projektierung von Warmwasserheizungen. Oldenbourg, 2011, 8. Auflage

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• H. Roos. Hydraulik der Wasserheizung (Oldenbourg, 2002, vergriffen)
• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

Grundlagen

• Zusammenhang zwischen Bauphysik und Anlagentechnik
• Thermische Behaglichkeit und Luftqualität

Systemkomponenten der Raumluft- und Klimatechnik

Lüftungsanlagen und Luftförderung

• Strömungstechnische Grundlagen
• Strömungswiderstände in Kanälen
• Kanalnetzberechnung
• Ventilatoren/Ventilator- und Netzkennlinie

Raumluftströmung

• Merkmale von Lüftungskonzepten: Mischlüftung/Verdrängungslüftung/Quelllüftung
• Luftführung im Raum und Dimensionierung von Luftauslässen

Energiebilanz und Raumtemperatur

• Freie Lüftung
• Sommerlicher Wärmeschutz
• Passive Kühlung - Raumtemperatur im Sommer

Kühllastberechnung

• h,x-Diagramm für feuchte Luft
• Zustandsgrößen feuchter Luft
• Zustandsänderungen im h,x-Diagramm

Dimensionierung von RLT-Anlagen und Gebäudekühlung

• Projektierung
• Definitionen in raumlufttechnischen Anlagen
• Gebäudeklimatisierung
• Auslegungsbeispiele

LABOR

1. Luftförderung
2. Klimaanlage
3. Raumluftströmung
4. Raumklima
   
   
    

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• B. Hörner und M. Schmidt (Hrsg.). Handbuch der Klimatechnik (VDE Verlag, 2011). Band 1 „Grundlagen", Band 2 „Anwendungen" und Band 3 „Bauelemente"

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

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

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

Arbeits- und Prozessorganisation, Produktentwicklungsprozes, Prof. Ralph Bruder, TU Darmstadt, 2009

• 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

Die Studierenden sind in der Lage, die erworbenen materialtechnischen Vorkenntnisse im Bereich der Fügetechnik einzusetzen und im Rahmen von praktischen, fügetechnischen Laborübungen zu vertiefen.

Um dieses Wissen zu erwerben, wird die Arbeit in kleinen Teams innerhalb der Labore bzw. des Laborprojektes durchgeführt.

Die Studierenden sind in der Lage, aus einer Reihe von thermischen (Schweißen) und physikalisch/chemischen Fügeverfahren (Kleben), die für den jeweiligen metallischen und nicht-metallischen Werkstoff prozessbezogene, qualitätssichernde Verbindetechnik zu wählen.

Die Studierenden müssen jederzeit in der Lage sein, durch gezieltes Fragen und problemorientiertes Handeln, anwendungsnahe Aufgaben aus den Bereichen Fügetechnik zu lösen.

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.

• Fügetechnik/Schweißtechnik, DVS (DVS, 2000)
• Praxis der Umformtechnik, Tschätsch (Vieweg Verlag, 2001)
  

Die Studierenden sind in der Lage, die spezifischen Eigenschaften nichtmetallischer Werkstoffe anhand der Herstellung und des atomaren und mikroskopischen Aufbaus zu erklären.

Die Studierenden können auf Basis des Eigenschafts- und Anforderungsprofils eine angemessene Werkstoffauswahl treffen und Werkstoffeigenschaften gezielt fertigungs- und anwendungsbezogen optimieren.

Brevier Technische Keramik, Verband der keramischen Industrie e.V. (Fahner Verlag, 2003)

• 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

Die Erfassung und Auswertung von Betriebsparametern von Anlagen und Prüfständen nimmt im Rahmen von Automatisierungskonzepten, der Digitaliserung und dem Einsatz von KI einen breiten Raum ein. Für unterschiedliche Messgrößen besteht die Notwendigkeit, die Daten mit geeigneten Sensoren zu erfassen, die gewonnenen Daten in einem Mess- und Steuerrechner weiterzuverarbeiten, darzustellen und für weiter Zwecke nutzbar zu machen.

Es werden einführend die Grundbegriffe der Messtechnik vorgestellt. Weiterhin wird die Wandlung von analogen Signalen in digitale vorgestellt, sowie die Funktionsweise von A/D-Wandlern für unterschiedliche Einsatzgebiete und die zugehörige Filterung und Abtastung diskutiert. 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 Sensorsysteme an Maschinen und Anlagen für die relevanten Messaufgaben vorgestellt und Messwerterfassungssysteme sowie die Datenauswertung diskutiert.

Als Vorbereitung für den Praktikumsteil im Labor wird Software zur Messdatenerfassung vorgestelllt sowie deren Programmierung erläutert und eingeübt.

Im Praktikumsteil wird sowohl Gruppenarbeit im Labor wie auch eine Ergebnispräsentation in Form von Messberichten gefordert.

Es sollen insgesamt zwei Versuche bearbeitet werden, einer aus den nachfolgenden Versuchsgruppen, einer in Form eine online Versuchs mit eigenständiger Erarbeitung der Inhalte:

1. USB-Messdatenakquisition an einem Pt100-Widerstandsthermometer und einer Drosselblende zur Durchflussmessung
2. USB-Messdatenakquisition an einer Wechselspannungsquelle (Dynamo, Lichtmaschine)
3. USB-Messdatenakquisition für einen Solarzellen-Messstand
4. USB-Messdatenakquisition für Dehnungsmessstreifen an einem Biegebalken (Online-Versuch)
5. Datenauswertung zum Schwingungsverhalten eines Lavalläufers

• Messtechnik und Messdatenerfassung, 2. Aufl., Weichert N, Wülker M, Oldenbourg, 2010.
• Taschenbuch der Messtechnik, 7. aktuelle Auflage, Jörg Hoffmann, Carl Hanser Verlag, 2015

• 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)

Die Studierenden... 

• sind in der Lage, Lösungsprinzipien für mechanische Konstruktionen zu ermitteln, diese funktions- und fertigungsgerecht zu gestalten und vor Publikum entsprechend zu präsentieren.
• bereiten sich mit diesem Seminar auf die Durchführung des Praxissemesters in einem Industrieunternehmen vor.
• lernen, einen wissenschaftlichen Bericht mit Vorbereitung auf die Bachelorthesis anzufertigen und die Arbeit in einem Kolloquium abschließend zu präsentieren.

• Klaus Ehrlenspiel: Integrierte Produktentwicklung. 5. Auflage, Hanser Verlag, 2013
• Pahl/Beitz: Konstruktionslehre. 7. Auflage, Springer Verlag, Berlin, 2007
• Michael Seidel: Methodische Produktplanung, Band 1, Universitätsverlag Karlsruhe, 2005
• Spath, Dill, Scharer: Vom Markt zum Markt – Produktentstehung als zyklischer Prozess, LOGIS Verlag, Stuttgart, 2001
• Prof. Dr. Müller-Storz: Vorlesung Produktentwicklung, Hochschule Offenburg, 2012
• Koller, R.: Konstruktionslehre für den Maschinenbau, 3. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Tokio: Springer, 1994
• Roth, K.: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen, 2. Auflage, Band I: Konstruktionslehre, Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1994
• VDI 2221: Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte
• VDI 2222: Konzipieren technischer Produkte
• VDI 2223: Methodisches Gestalten

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 kennen.
• 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.

Einführung und Grundlagen

• das ökonomische Prinzip
• der Wirtschaftsstandort Deutschland, Wettbewerbsstaaten, Wettbewerbskriterien
• Betrieb und Unternehmen
• die Organisation von Unternehmen
• Aufbau und Ablauforganisation
• Organisationsformen in Unternehmen
  

• 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)

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

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

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.

• 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.

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

• 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.

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

• 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

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.

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

Literatur aus der Bibliothek, separate Literaturliste

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

• 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

• Mechatronische Systeme: Anwendungen und Einsatzgebiete
• Elektrische und Fluidische Aktoren
• Sensorik
• Signal- und Prozessdatenverarbeitung
• Regelung und Filterung
• Entwicklungsmethodik, Funktionale Sicherheit
• Modellbildung und Simulation mechatronischer Systeme

• 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

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)

• 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

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

• 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.

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

• 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

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.

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

Literatur aus der Bibliothek, separate Literaturliste

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

• 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

• Mechatronische Systeme: Anwendungen und Einsatzgebiete
• Elektrische und Fluidische Aktoren
• Sensorik
• Signal- und Prozessdatenverarbeitung
• Regelung und Filterung
• Entwicklungsmethodik, Funktionale Sicherheit
• Modellbildung und Simulation mechatronischer Systeme

• 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

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)

• 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

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

Fachvortrag:

Vortrag zu dem Bachelor-Arbeitsthema im Umfang von 15 Minuten mit anschließender Diskussion. Eine Gesamtzeit von 20 Minuten sollte in der Regel nicht überschritten werden.

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