Modulhandbuch

Maschinenbau/Mechanical Engineering (MME)

Wahlmodul Technik

Empfohlene Vorkenntnisse

Individuell entsprechend der Wahlpflichtfächer.

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Der Studierende soll sich im jeweiligen Wahlpflichtfach die entsprechenden Fertigkeiten und Kompetenzen angeeignet haben.

Der Studierende hat die Möglichkeit sich individuell einen kleinen Schwerpunkt zusammenzustellen und so gezielt Kompentenzen zu entwickeln, aber auch eine Verbreiterung des Wissens ist möglich.

Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 240
ECTS 8.0
Empf. Semester 1-2
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Master MME, Wahlpflichtfächer

Veranstaltungen

Leichtbauwerkstoffe

Art Vorlesung
Nr. M+V301
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Faserverstärkte Kunststoffe
  1. Faserherstellung und Fasergeometrien
  2. Matrixsysteme, und deren Eigenschaften
  3. Abstimmung von Faser-/Matrixsystemen für Verbundeigenschaften
  4. Verarbeitungstechniken
  5. Füge- und Verbindetechniken
  6. Konstruktive Auslegung von Faserverstärkten Kunststoffen
  7. Thermoplaste im Automobilbau
  8. Nachwachsende Rohstoffe
  • Recycling nicht-metallischer Werkstoffe
  1. Materielles Recycling: 1.1 Klassieren 1.2 Sortieren 1.3 selektives Lösen
  2. Chemisches Recycling: Rückgewinnung von Rohstoffen aus nicht sortierbaren Abfällen
  3. Energetisches Recycling: Rückgewinnung der Energie aus nicht sortierbaren Abfällen
  • Keramiken
  1. Einteilung der Keramiken
  2. Rohstoffe, und deren Aufbereitung
  3. Verfahren zur Herstellung von Grünlingen
  4. Sinterprozess
  5. ausgewählte Eigenschaften verschiedener technischer Keramiken
  6. Verbinde- und Fügetechniken
  7. Beispiele für die konstruktive Auslegung keramischer Bauteil
Literatur
  • Vorlesungsskript
  • Technische Keramik, Bibliothek der Technik (Verlag Moderne Industrie, 2000)

Gasdynamik

Art Vorlesung
Nr. M+V364
SWS 2.0
Lerninhalt

Das Vorwissen aus der Technischen Strömungslehre und der Thermodynamik wird verknüpft, um Begriffe wie z. B. Kompressibilität, ideales, perfektes und reales Gas zu erläutern und die eindimensionalen Erhaltungsgleichungen für eine kompressible Strömung herzuleiten. Anhand der entwickelten Erhaltungsgleichungen wird die Ausbreitung von Dichtestörungen in kompressiblen Medien erläutert sowie die Begrifflichkeiten und Phänomene der Unter-, Trans-, Über- und Hyperschallströmung geklärt. Darauf aufbauend werden die stationäre reibungsfreie Stromfadentheorie am Beispiel der konvergent-divergenten Düse (Laval-Düse) und der Beziehungen für einen stationären senkrechten Verdichtungsstoß abgeleitet, analysiert und auf Beispiele aus dem Bereich der Luft- und Raumfahrtantriebe sowie der thermischen Strömungsmaschinen angewandt. Darüber hinaus werden in Theorie und Anwendung weiterführende Themen wie die Strömung mit Wärmeübertragung (Rayleigh-Flow), die Strömung mit Reibung (Fanno-Flow) oder der schiefe Verdichtungsstoß bearbeitet.

Literatur
  • Robert D. Zucker and Oscar Biblarz, 2002, "Fundamentals of Gas Dynamics”, Wiley
  • John D. Anderson, 2004, ”Modern Compressible Flow”, McGraw-Hill
  • E. Krause, 2003, "Strömungslehre, Gasdynamik und Aerodynamisches Laboratorium", Springer Verlag Berlin-Heidelberg
  • U. Ganzer, 1988, "Gasdynamik", Springer Verlag Berlin-Heidelberg

Lattice Boltzmann Methoden

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V2017
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Grundbegriffe der Numerik (Konsistenz, Stabilität, Konvergenz, Fehlerarten, Differenzquotient)
  • Physikalische Beschreibungen von Strömungen (Mikroskopisch, Makroskopisch, Mesoskopisch)
  • Übersicht über moderne Verfahren in der numerischen Strömungsmechanik, Vorstellung netzfreier Verfahren (Smooth Particle Hydrodynamics, Finite Pointset Method)
  • Grundbegriffe der kinetischen Gastheorie (Verteilungsfunktion, Momente der Verteilungsfunktion)
  • Erhaltungsgleichung der Verteilungsfunktion: Boltzmann-Gleichung
  • Kollisionsmodelle der Boltzmann-Gleichung und Gleichgewichtsverteilung
  • Lattice Boltzmann Gleichung
  • Lattice Boltzmann Algorithmus
  • Anfangs- und Randbedingungen für Lattice Boltzmann Methoden
  • Turbulenzmodellierung für Lattice Boltzmann Methoden
  • Anwendungen der Lattice Boltzmann Methode
Literatur
  • Vorlesungs- und Laborumdrucke
  • Bird: Molecular Gas Dynamics. Clarendon Press Oxford
  • Ferziger, Peric: Computational Fluid Dynamics. Springer
  • Hänel: Molekulare Gasdynamik. Springer
  • Wolf-Gladrow: Lattice-Gas Automata and Lattice Boltzmann Models: an Introduction. Springer
  • Weiterführende Literatur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben

Mehrkörperdynamik

Art Vorlesung
Nr. M+V366
SWS 2.0
Lerninhalt

Die Inhalte orientieren sich an folgendem Themenkreis:

  • Ausgewählte Methoden zur effizienten mathematischen Beschreibung von MKS (Mehrkörpersystemen)
  • Ausgewählte Methoden zur systematischen Erzeugung der Bewegungsgleichungen für MKS (z.B. Formulierung in Gelenkkoordinaten, Formulierung in Deskriptorform mit Bindungen)
  • Überblick über Konzepte zur Betrachtung von Zwangsbedingungen und Zwangs- und Gelenkkräften
  • Überblick über typische computergestützte Werkzeuge für MKS und angewandte Fragestellungen aus der Maschinen- und Mehrkörperdynamik

Seminar Sweaty: Schach dem Schachtürken

Art Seminar
Nr. M+V2018
SWS 4.0
Lerninhalt

Einführung in Python und ROS

Koordinatentransformation

Vorwärtskinematik/Inverse Kinematik analytisch/numerisch

Servosteuerung/Regelung

URDF-Files zur Roboterarmbeschreibung

Pick-and-Place eines Objekts

Hochtemperatur-Werkstoffmechanik

Art Vorlesung
Nr. M+V354
SWS 2.0
Lerninhalt

Motivation:

Die Lebensdauer von Hochtemperaturbauteilen wie beispielsweise Bremsscheiben, Warmumformwerkzeugen, Turbinen- und Motorenkomponenten ist aufgrund deren hohen thermischen und mechanischen Belastung begrenzt. In der Konstruktions- und Entwicklungsphase ist es daher erforderlich eine gute Bewertung und Vorhersage der Lebensdauer machen zu können, um das Bauteildesign und gegebenenfalls Inspektionsintervalle angemessen gestalten zu können.

Ziel:

Das Ziel dieser Vorlesung ist es, dass Sie ein in kommerziellen Lebensdauerbewertungsprogrammen vorhandenes Modell kennenlernen. Zunächst werden wir hierzu auf die wesentlichen Schädigungsmechanismen in Hochtemperaturbauteilen eingehen. Anschließend werden wir das Lebensdauermodell von Sehitoglu erarbeiten. Dabei verwenden wir die Originalveröffentlichung des Sehitoglu-Modells, damit Sie ein Gefühl dafür bekommen „wie wissenschaftliche Originalliteratur aussieht”. Schließlich werden wir Grundzüge des Sehitoglu-Modells selbst in der Programmiersprache Python programmieren. Dadurch sollen Sie in die Lage versetzt werden Simulationsthemen im wissenschaftlichen Umfeld durch eigene Programmierungen weiterentwickeln zu können.

Inhalte:

  • Schädigungsmechanismen: Ermüdung, Kriechen, Hochtemperaturkorrosion
  • Das Sehitoglu-Model
  • Python-Programmierung
Literatur
  • J. Rösler, H. Harders, M. Bäker: Mechanisches Verhalten der Werkstoffe, 3. Auflage, Vieweg + Teubner, 2008
  • R. Bürgel, Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik: Grundlagen, Werkstoffbeanspruchungen, Hochtemperaturlegierungen und –beschichtungen, 3. Auflage, Vieweg & Sohn Verlag, 2006
  • R.W. Neu und H. Sehitoglu, Thermomechanical fatigue, oxidation and creep: Part I. Damage mechanisms, Metallurgical Transactions A 20A, 1755-1767, 1989, https://link.springer.com/article/10.1007/BF02663207
  • R.W. Neu und H. Sehitoglu, Thermomechanical fatigue, oxidation and creep: Part II. Life prediction, Metallurgical Transactions A 20A, 1769-1783, 1989, https://link.springer.com/article/10.1007/BF02663208

Technische Akustik

Art Vorlesung
Nr. M+V363
SWS 2.0
Lerninhalt
  1. Grundlagen der Akustik
  2. Zeitreihenanalyse
  3. Luftschall
  4. Körperschall
  5. Messtechnik in der Akustik
  6. Maßnahmen zur akustischen Beeinflussung
  7. Vorlesungsbegleitende Versuche zur Zeitreihenanalyse, Luftschall, Körperschall und der akustischen Beeinflussung
Literatur
  • Skript zur Vorlesung
  • Technische Akustik, M. Möser, Springer-Verlag
  • Ingenieurakustik, Sinambari and Sentpali, Springer Vieweg Verlag

Robot Operating System (ROS)

Art Seminar
Nr. M+V1024
SWS 4.0

Kontinuumsmechanik

Art Vorlesung
Nr. M+V365
SWS 2.0
Lerninhalt

Motivation:

Bei der Bewertung der Festigkeit und der Verformung von Bauteilen mit Hilfe von Finite-Elemente Berechnungen wird der Werkstoff als Kontinuum betrachtet, d.h. das Material im Werkstoff ist gleichmäßig verteilt. Somit bildet die Kontinuumsmechanik die Grundlage zur mathematischen Beschreibung der Deformation und den damit verbundenen Spannungen im Werkstoff. Treten große Deformationen wie beispielsweise bei der Massivumformung auf, können nicht mehr die bekannten Definitionen für Verzerrungen und Spannungen aus der linearisierten Theorie verwendet werden. In diesem Fall muss eine präzisere Analyse erfolgen, in der unterschiedliche Verzerrungsmaße und Spannungsdefinitionen existieren.

Ziel:

Das Ziel dieser Vorlesung ist es Ihnen wesentliche Aspekte der Kontinuumsmechanik mit den damit verbundenen Grundlagen der Tensorrechnung aufzuzeigen, so dass Sie sich in aktuelle Forschungs- und Entwicklungsthemen in den Gebieten der Werkstoffmodellierung und der Finite-Elemente-Simulation einarbeiten können.

Inhalte:

  • Grundlegendes zur Tensorrechnung
  • Kinematik bei großen Deformationen
  • Kinetik- Materialtheorie
Literatur
  • H. Altenbach: Kontinuumsmechanik - Einführung in die materialunabhängigen und materialabhängigen Gleichungen, Springer, 2. Auflage, 2012
  • R. Greve, Kontinuumsmechanik: Ein Grundkurs für Ingenieure und Physiker, Springer, 2003

Innovative Produktentwicklung II - Entwicklung von kundenorientierten Innovationsstrategien und neuen Produktkonzepten mit hohem Marktpotenzial

Art Vorlesung
Nr. M+V713
SWS 2.0
Lerninhalt

Zum Thema:

Über 75% neuer Produkte erbringen nicht den erhofften Markterfolg oder erlangen erst nach zahlreichen Optimierungen eine ausreichende Qualität und Kundenzufriedenheit. Die im Kurs zu vermittelnde Methodik zur Erstellung von Innovationsstrategien und neuen Produktkonzepten ermöglicht es, den Markterfolg neuer Produkte im Voraus zu messen, den Entwicklungsaufwand zu reduzieren und mögliche Fehlinvestitionen zu vermeiden.

Die systematische Vorgehensweise wird anhand zahlreicher Praxisbeispiele aus der Industrie erläutert. Anschließend erhalten die Kursteilnehmer eine Möglichkeit, eine Innovationsstrategie für ein Produktbeispiel zu entwickeln und diese in ein neues Produktkonzept umzusetzen.

Wesentliche Kursinhalte:

  1. Grundsätze und wichtigste Bestandteile der TRIZ-Methodik für erfinderische Problemlösung und innovative Produktentwicklung. Vorhersage neuer Produktmerkmale mit Hilfe der Evolutionsmuster technischer Systeme.
  2. Vollständige Erfassung messbarer Leistungsmerkmale eines Produkts unter Berücksichtigung der Kundenbedürfnisse, Entwicklungsgesetze der Technik, Technologie- udn Markttrends.
  3. Quantitative Auswertung und Identifizierung von Kundenanforderungen mit hohem Marktpotenzial.
  4. Vergleich zu Wettbewerbsprodukten und Strategien (Benchmarking).
  5. Formulierung von Innovationsaufgaben inkl. messbarer Innovationsziele für die Produktentwicklung.
  6. Systematische und erfinderische Lösungssuche für definierte Aufgabenstellungen mit Hilfe der Widerspruchsanalyse und TRIZ Innovationsprinzipien.
  7. Evaluierung von Teillösungen für einzelne Innovationsaufgaben.
  8. Erstellungen und Bewertung vonneuen Produktkonzepten auf der Basis entwickelter Teillösungen.
  9. Ermittlung von Erfolgschancen für neue Produktkonzepte oder Dienstleistungen.