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Bachelor of Engineering (B.Eng.)Maschinenbau

Bereit, eine Schlüsseltechnologie voranzutreiben? Maschinenbau-Ingenieurinnen und –Ingenieure entwickeln Produkte, Maschinen und Produktionsanlagen, die in sämtlichen Branchen nutzbringend eingesetzt werden und effiziente Leistungen liefern. Mit dem Studium Maschinenbau bist Du perfekt vorbereitet, um an der Schnittstelle von Mechanik, Elektrotechnik, Digitalisierung und Management innovative und nachhaltige Produkte zu entwickeln und die Industrie der Zukunft voranzutreiben.

Studiengangflyer Maschinenbau

SpitzenreiterCHE-Ranking 2022
Campus Esslingen Stadtmitte
Dauer7 Semester
SprachenDeutsch
BewerbungszeiträumeWintersemester: 30.04. bis 15.07.
Sommersemester: 31.10. bis 15.01.
Weiterführende Master-StudiengängeRessourceneffizienz im Maschinenbau
Design and Development in Automotive and Mechanical Engineering

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Studieninhalte

In den ersten drei Semestern erarbeitest Du Dir das ingenieur- und naturwissenschaftliche Grundwissen des Maschinenbaus. Später wählst Du den Schwerpunkt, der Deinen Neigungen und Interessen entspricht: Design and Simulation Engineering, Production Technologies, Smart Automation oder Sustainable Engineering.

#LieberLehramt: Alternativ steht Dir der Studiengang Ingenieurpädagogik Maschinenbau-Automatisierungstechnik zur Auswahl.

Modulhandbuch

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1. Semester

30 ECTS

Mathematik 1 Mathematik 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, … können die Studierenden grundlegende mathematische Beschreibungs- und Lösungsverfahren zu den in Abschnitt 4 aufgeführten Themen benennen. Wissen und Verstehen sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen mathematischer Formalismen im Rahmen der in Abschnitt 4 aufgeführten Themen zu verstehen. können die Studierenden Grundlagenwissen in Mathematik vorweisen. können die Studierenden die Bedeutung der Mathematik für ihr Fachgebiet erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen mathematischer Formalismen im Rahmen der in Abschnitt 4 aufgeführten Themen anzuwenden. sind die Studierenden in der Lage, Lösungen auf Plausibilität zu überprüfen. sind die Studierenden in der Lage, einfache Probleme ihres Fachgebietes zu analysieren und mithilfe der Mathematik Lösungen zu erarbeiten. Kommunikation und Kooperation können die Studierenden die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung einer Anwendungsaufgabe heranziehen. können die Studierenden in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität können die Studierenden einen erarbeiteten Lösungsweg methodisch begründen. sind die Studierenden in der Lage, die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich einzuschätzen. Inhalte Vektorrechnung Funktionen einer reellen Veränderlichen Differenzialrechnung Integralrechnung Kurven Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Vorkurs Mathematik Sicherer Umgang mit elementarer Algebra (Bruchrechnen, Potenz- und Logarithmusgesetze) Kenntnis elementarer Trigonometrie am rechtwinkligen Dreieck und im Einheitskreis Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur (90 Minuten)	5 ECTS
Technische Mechanik 1 Technische Mechanik 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… sicher Maschinen und Komponenten unter primär statischer Belastung analysieren und berechnen. Reibungsphänomene zwischen den Teilen untereinander werden berücksichtigt. Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Technischer Mechanik vorweisen. Die Bedeutung der Technischen Mechanik im Maschinenbau erkennen. Axiome und Modelle der Mechanik verstehen, erklären und begreifen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Gesetze der Technischen Mechanik anwenden. Lösungen mechanischer Fragestellungen analysieren. Zusammenhänge mechanischer Komponenten erkennen und einordnen. Statische Probleme mit und ohne Reibung analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Lagerreaktionen, Gelenkkräfte, Schwerpunkte und Schnittgrößen ermitteln und darstellen. Wissenschaftliche Innovation Berechnungsmodelle erstellen und anwenden, auch bei neuen Themengebieten. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation Die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung von mechanischen Fragestellungen heranziehen, um daraus zulässige Schlussfolgerungen zu ziehen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Den erarbeiteten Lösungsweg der mechanischen Fragestellung theoretisch und methodisch begründen. Die eigenen Fähigkeiten in einer Gruppe einbringen, reflektieren und einschätzen. Inhalte Vorlesung: Axiome der Statik, Schnittmethode, Äquivalenz und Gleichgewicht, ebene Systeme starrer Körper (rechnerische und grafische Methoden), räumliche Statik. Körper-, Flächen- und Linienschwerpunkt, Gleichgewichtslagen. Schnittgrößen von Balken (eben und räumlich), einfache und zusammengesetzte Fachwerke. Reibungsvorgänge wie Haften, Gleiten, Rollen, Luftwiderstand und Seilreibung. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur (90 min)	5 ECTS
Fertigungstechnik Fertigungstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen einen grundlegenden Überblick über das Gebiet der Fertigungstechnik vorweisen, die wichtigsten in der industriellen Produktion eingesetzten Verfahren der Fertigungstechnik erkennen, erklären und anschaulich beschreiben. den technischen Ablauf bei der Roheisengewinnung und der Stahlerzeugung erklären und veranschaulichen. die wesentlichen Verfahren in der Metallbearbeitung nach DIN 8580, wie Urformen, Umformen, Trennen und Fügen, erkennen, erklären und veranschaulichen. die Grundlagen der Kunststoffverarbeitung erkennen, erklären und veranschaulichen. unterschiedliche Fertigungstechnologien hinsichtlich ihrer Kosten- und Qualitätsmerkmale erklären und veranschaulichen sowie Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen mithilfe der Differenzierten Zuschlagskalkulation, Kostenvergleichsrechnung und Maschinenstundensatz-Rechnung durchführen. die wesentlichen Beschichtungsverfahren erkennen, erklären und veranschaulichen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Fertigungsverfahren und deren Zusammenhänge technologisch erkennen und einordnen. Technologische Alternativen für unterschiedliche Herstellungsverfahren gegeneinander abwägen und sowohl eine technologische als auch monetäre Bewertung vornehmen. sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Fertigungstechnologien einarbeiten. im Rahmen der begleitenden Laborveranstaltungen Fertigungsabläufe analysieren und planen, in Teamgesprächen argumentieren sowie fachliche Berichte und Präsentationen erstellen. Wissenschaftliche Innovation vorhandenes Wissen in den Fertigungstechnologien anwenden und kombinieren, um neue Erkenntnisse in der Fertigungstechnik zu gewinnen. Fertigungstechnologien optimieren und eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung hin beurteilen. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. die erlernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen für fertigungstechnologische Systemvergleiche heranziehen und geeignete Schlussfolgerungen ziehen. fertigungstechnologische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung: Grundlagen zur Fertigungstechnik: Produktion als Wertschöpfungsprozess, Unternehmensziele, Kriterien bei der Auswahl von Fertigungsverfahren, erreichbare Genauigkeiten bei versch. Fertigungsverfahren, Material- und Energiebilanz bei versch. Fertigungsverfahren, Abläufe in der Produktion, Einteilung der Fertigungsverfahren, Allgemeintoleranzen und Passungsauswahl, Rauheit bei Oberflächen Herstellung von Eisen, Stahl und Nichteisenmetalle: Einteilung Werkstoffe, Roheisengewinnung im Hochofen, Verarbeitung des Roheisens zu Stahl, Stofffluss im Stahlwerk, Sauerstoffaufblas-Verfahren, Elektrostahl-Verfahren, Sekundarmetallurgie, Gewinnung von Aluminium Urformen: Einteilung der Hauptgruppe Urformen, Gießverfahren, Schwindung, Volumenänderung, Schrumpfung, Hohl- und Vollformgießen, Kernherstellung, Maskenformverfahren, Feingießen, Magnetformverfahren, Vakuumformverfahren, Schwerkraft- und Niederdruck-Kokillengießen, Druckgießen, Schleudergießen, Stranggießen, Gestaltungsrichtlinien bei Gusswerkstücken, Einsatzgebiete gebräuchlicher Form- und Gießverfahren, Urformen aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand, Urformen aus dem ionisierten Zustand, Galvanoformung, Rapid-Prototyping-Verfahren Umformen: Einteilung der Hauptgruppe Umformen, Walzen, Gesenkformen, Strangpressen, Fließpressen, Gleitziehen, Tiefziehen, Drücken, Streckziehen Trennen: Zerteilen, Spanen mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden, Grundlagen Spanbildung, Schneidstoffe, Kühlschmierstoffe, Drehen, Fräsen, Bohren, Räumen, Schleifen, Honen, Läppen, Strahlspanen, Thermisches und chemisches Abtragen, Erodieren, Laserstrahlschneiden, Elektronenstrahlschneiden, Autogenes Brennschneiden, Plasmaschneiden, Ätzen, Thermisches Entgraten Fügen: Einteilung Fertigungsverfahren Fügen, Fügen durch Umformen, Fügen durch Schweißen, Fügen durch Löten, Fügen durch Kleben, Fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung Kunststoffverarbeitung: Chemische Zusammensetzung und Herstellung von Kunststoffen, Einteilung von Kunststoffen, Extrudieren, Blasformen, Spritzgießen, Pressen, Schäumen, Urformen faserverstärkte Formteile, Umformen von Kunststoffen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen bei der Auswahl von Fertigungsverfahren: Technologischer Variantenvergleich, Differenzierte Zuschlagskalkulation, Maschinenstundensatz, Kostenvergleichsrechnung, Rentabilitätsrechnung, Amortisationsrechnung, Sensitivitätsanalyse, Break-Even-Point, Nutzwertanalyse Beschichten: Beschichten aus dem flüssigen Zustand, Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand, Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand, Beschichten aus dem ionisierten Zustand. b) Labor: Labor für Umformtechnik: Aufbau, Funktionsweisen und Wirkprinzipien beim Walzen, Fließpressen, Rundkneten, Tiefziehen, Drücken, Abkanten, Zerteilen Labor für Zerspanung: Aufbau und Funktion einer konventionellen Drehmaschine und einer CNC-Drehmaschine, Schneidwerkzeuge beim Drehen, Spanformen, Spannmittel, Zerspanungskräfte, Winkel und Geschwindigkeitsvektoren beim Drehen, Aufbau und Funktion einer konventionellen und einer CNC-Fräsmaschine, Schneidwerkzeuge beim Fräsen, Spanformen, Bedeutung und Auswirkungen beim Gleich- und Gegenlauffräsen, Wirkprinzipien beim funkenerosiven Senken und Drahterodieren, Aufbau und Funktion einer Erodiermaschine, Additive Fertigung Labor für Kunststofftechnik: Aufbau, Funktionsweisen und Wirkprinzipien beim Spritzgießen, Extrudieren, Extrusionsblasformen, Thermoformen, Formpressen von Duroplasten Labor für Werkstoff- und Fügetechnik: Aufbau, Funktionsweisen und Wirkprinzipien beim Clinchen, Punktschweißen, Bolzenschweißen, Elektrodenschweißen, MAG, MIG, WIG, Plasmaschneiden Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Vorpraktikum Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Vorlesung: Klausur (90 Minuten), benotet Labor: Labortestate (Nachweise zur Anwesenheit), Labortests unbenotet	5 ECTS
Angewandte Informatik 1 Angewandte Informatik 1 Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Kennen die Grundlagen der Informatik sind fähig, Algorithmen für Aufgaben selbst top-down zu entwickeln und diese auch grafisch zu dokumentieren kennen die Regeln des strukturierten Programmierens und können sie anwenden wissen um die unterschiedlichen Datenstrukturen und deren Vor- und Nachteile kennen die internen Zahlendarstellungen und unterschiedlichen Stellenwertsysteme sind in der Lage, aus eigener Erfahrung die Vorteile, Organisation und Mechanismen von Teamarbeit zu begreifen Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer fähig, die richtigen Steuerungsanweisungen für den Programmablauf eines zu implementierenden Algorithmus auszuwählen können Schnittstellen definieren können Anwendungsprogramme für Prozessrechner (z.B. Arduino) entwickeln und implementieren können Systeme des Maschinenbaus informationstechnisch verbinden Wissenschaftliche Innovation fähig, moderne Entwicklertools zu bedienen und effizient einzusetzen, um syntaktische und logische Probleme rasch zu beheben wissen statische Fremdbibliotheken in ihre Projekte einzubinden und deren Funktionalität zu nutzen. In der Regel können sie diese aber noch nicht selbst erzeugen Kommunikation und Kooperation sind fähig, auszuwählen, welche Techniken der Informatik zur Problemlösung beitragen können können im Team kommunizieren, Lösungen anderer Teammitglieder in Informatik-Projekte integrieren und Informatiklösungen in viele technische Disziplinen einbringen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität haben das Vertrauen in die eigene wissenschaftliche Leistungsfähigkeit erhalten, können die Auswahl ihrer angewandten Methoden professionell begründen, dokumentieren und deren Ergebnisse mit Testsystemen verifizieren können professionell Sinn und Unsinn wissenschaftlicher und pseudowissenschaftlicher Arbeitsweisen bzw. Blendwert erkennen und deren Wert einschätzen können bewerten, was sinnvoll und wertschöpfend und was nicht sinnvoll und Zeit verschwendend ist können ihren fachlichen Stellenwert und den Stellenwert ihrer Leistung professionell in ein allgemeines Leistungsspektrum eingruppieren können die persönliche Leistungsfähigkeit im Vergleich zu den Kommilitonen einordnen Inhalte Vorlesung „Angewandte Informatik 1“: Vorlesungen gepaart mit praktische Dozenten-gestützten und individuellen Übungen durch die Durchführung vielfältiger Programmieraufgaben Grundlagen der Programmierung Arbeiten mit einem modernen Compiler Zahlensysteme Variablen und Datenstrukturen Kontrollstrukturen Zeiger Funktionen Dateizugriff Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Studienarbeit mit Testat (benotet)	5 ECTS
Konstruktion 1 Konstruktion 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Regeln und Normen zur Erstellung von Technischen Dokumenten verstehen. die Inhalte von Technischen Zeichnungen zweifelsfrei erkennen. die Grundlagen der Geometrischen Produktspezifikation (GPS) verstehen. fertigungsspezifische Einschränkungen beim Gestalten von Einzelteilen erkennen. Informationen zu Problemstellungen sammeln, darstellen und beschreiben. organisatorische Zusammenhänge der Technischen Dokumentation begreifen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Technische Dokumente nach den gültigen Normen erstellen. Einzelteile nach den Regeln der Geometrischen Produktspezifikation zweifelsfrei definieren. Gruppenzeichnungen normgerecht und verständlich erstellen. die Funktionsweise von dargestellten Baugruppen sowie deren Kraftflüsse verstehen. konstruktive Probleme analysieren und Lösungen erarbeiten. Komplexe Systeme mit Hilfe wissenschaftlicher Methoden in Teilfunktionen überführen und dafür Teillösungen entwickeln. Teillösungen zu einer Gesamtlösung entwickeln. unterschiedliche Konstruktionsvarianten gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. zusammenhängende Konstruktionen auslegen. Wissenschaftliche Innovation eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. mit Hilfe von konventionellen, intuitiv betonten und analytisch systematischen Methoden neue Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen beschaffen. konstruktive Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Technisches Zeichnen: · Regeln der technischen Kommunikation: Ansichten und Schnitte, Projektionsmethode, Linientypen. · Normgerechte Bemaßung. Normzahlen. · Tolerierung von Maß, Form und Lage, Oberflächen und Kanten. ISO-Toleranzen und Passungen. Tolerierungsgrundsätze. · Darstellung von Normelementen: Gewinde, Schrauben, Muttern, Verzahnungen, Wälzlager, Federn, Sicherungselemente. · Technische Produktdokumentation: Einzelteilzeichnung, Baugruppenzeichnung, Stückliste. Produktentwicklung Grundlagen: · Methodische Produktentwicklung: Aufgabe klären - Konzipieren - Entwerfen - Ausarbeiten (nach VDI 2221). · Gestaltungsprinzipien (eindeutig, einfach, sicher) und Gestaltungsregeln (kraftfluss-, kosten-, fertigungs-, montagegerecht). · Fertigungsgerechtes Gestalten für Gießen, Schweißen und Blechteile. Konstruktiver Entwurf 1: · Ein Einzelteil gestalten, bemaßen und tolerieren - passend zu einer vorgegebenen Umgebung. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: Vorpraktikum Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur - 90 Minuten (benotet) c) Hausarbeit: Entwurf (benotet)	5 ECTS
Werkstofftechnik 1 Werkstofftechnik 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Werkstoffkundliche Grundlagen beschreiben. Grundlagenwissen zur Werkstofftechnik vorweisen. Die wichtigsten im Maschinenbau verwendeten Werkstoffe und deren Eigenschaften, insbesondere Verformungs-, Fließ- und Festigkeitseigenschaften nennen und ihre Verwendungsmöglichkeiten abschätzen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Geltende Vorschriften verstehen Die wichtigsten Werkstoffe benennen und ihre Eigenschaften formulieren Geltende Normen und Standards anwenden Messverfahren zur Bestimmung von Materialeigenschaften anwenden Die Eigenschaften und Eigenschaftsänderungen mit festkörperphysikalischen Grundlagen erklären und bewerten Ihre Materialauswahl analysieren und bewerten. Kommunikation und Kooperation Vorgenommene Materialauswahl in Teamgesprächen begründen und schlüssig formulieren Teamgespräche strukturiert leiten. Inhalte a) Metalle: Werkstoffgruppen, Aufbau der Materie, Bindungsarten, Kristallsysteme, Ideal-/Realkristall, Maßnahmen zur Festigkeitssteigerung, Kaltverfestigung, Diffusion, Erholung und Rekristallisation b) Kunststoffe: Bildung von Makromolekülen, Struktur und mechanisches Verhalten, elastisches/plastisches/viskoelastisches Materialverhalten, Thermoplaste, Elastomere, Duromere, Prüfung und Verarbeitungseigenschaften von Kunststoffen, Kristallbildung, Nachkristallisation, Strukturviskoses Fließverhalten, Einfluss von Füll-und Verstärkungsstoffen, Copolymerisation, Festigkeitssteigerung, thermische Stabilisierung c) Labor Werkstofftechnik 1. Härtemessung, Metallographie Metalle 2. Zug- und Druckversuche Metall, Kerbschlagbiegeversuch 3. Zugversuche Kunststoff 4. Erkennen von Kunststoffen Teilnahmevoraussetzungen - keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (90 Minuten), benotet c) Anwesenheit, Labortest und/oder Bericht unbenotet	5 ECTS

2. Semester

30 ECTS

Mathematik 2 Mathematik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, … können die Studierenden fortgeschrittene mathematische Beschreibungs- und Lösungsverfahren zu den in Abschnitt 4 aufgeführten Themen benennen. können die Studierenden in Einzelfällen komplexe Lösungsmethoden aus bekannten, einfachen Bausteinen zusammensetzen. Wissen und Verstehen sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen weiterer mathematischer Formalismen im Rahmen der in Abschnitt 4 aufgeführten Themen zu verstehen. können die Studierenden vertieftes Grundlagenwissen in Mathematik vorweisen. können die Studierenden die Bedeutung der Mathematik für ihr Fachgebiet erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen mathematischer Formalismen im Rahmen der in Abschnitt 4 aufgeführten Themen anzuwenden. sind die Studierenden in der Lage, analytische und grafische Lösungen auf Plausibilität zu überprüfen. sind die Studierenden in der Lage, komplexere Probleme ihres Fachgebietes zu analysieren und mithilfe der Mathematik Lösungen zu erarbeiten. Kommunikation und Kooperation können die Studierenden die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung einer Anwendungsaufgabe heranziehen. können die Studierenden in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität können die Studierenden einen erarbeiteten Lösungsweg methodisch begründen. sind die Studierenden in der Lage, die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich einzuschätzen. Inhalte Komplexe Arithmetik Matrizenrechnung Funktionen mehrerer reeller Veränderlicher Differenzialgleichungen Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1 Sicherer Umgang mit elementarer Algebra (Bruchrechnen, Potenz- und Logarithmusgesetze) Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur (90 Minuten), benotet	5 ECTS
Technische Mechanik 2 Technische Mechanik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die grundlegende Vorgehensweise beim Führen von Festigkeitsnachweisen darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der Festigkeitslehre verstehen. die Bedeutung der Technischen Mechanik und der Festigkeitslehre für den Maschinenbau erkennen. Axiome und Modelle der Technischen Mechanik verstehen und erklären. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer das Werkstoffverhalten, Grundbelastungsfälle, allgemeine Spannungs- und Verzerrungszustände sowie Festigkeitshypothesen analysieren und begründet darstellen. die Grundlagen der Festigkeitslehre auf den Sicherheitsnachweis von Bauteilen unter quasistatischer Beanspruchung anwenden. Kinematische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für Festigkeitsnachweise von Bauteilen zu gewinnen. Berechnungsmodelle erstellen und anwenden. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung Festigkeitslehre 1 Grundlastfall Zug Grundlastfall Druck inkl. Knicken (elastisch und plastisch) und Flächenpressung Grundlastfall Biegung Grundlastfall Schub bei Annahme konstanter Schubspannungen Grundlastfall Torsion kreisförmiger Voll- und Hohlquerschnitte sowie dünnwandiger geschlossener und offener Profile Allgemeiner Spannungszustand inkl. Mohrscher Spannungskreise Allgemeiner Verzerrungszustand inkl. Mohrscher Verzerrungskreise sowie Auswertung von DMS-Rosetten mit beliebiger Orientierung der Dehnungsmessstreifen Verallgemeinertes Elastizitätsgesetz inkl. thermischer Dehnungen Festigkeitshypothesen für spröde bzw. duktile metallische Werkstoffe b) Vorlesung Kinematik Punktkinematik: Geradlinige Bewegung, Drehbewegung, kinematische Grundaufgaben, allgemeine ebene Bewegung in kartesischen, natürlichen und Polarkoordinaten. Kinematik der ebenen Bewegung starrer Körper. c) Labor Festigkeitslehre 1 (4 Laborübungen): z.B. Experimentelle Ermittlung von Festigkeitskennwerten Knicken druckbelasteter Stäbe bei Variation von Längen, Lagerungen und/oder Werkstoffen. Dehnungsmessungen für verschiedene Grundlastfälle Experimentelle Analyse mehrachsiger Spannungszustände Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Mathematik 1, Werkstofftechnik 1, Technische Mechanik 1, Konstruktion 1 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 Min) (benotet) b) Studienarbeit (benotet) c) Eingangstests und Laborberichte	5 ECTS
Elektrotechnik Elektrotechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundgesetze der Elektrotechnik verstehen. Elektrotechnische Größen und Bauteile verstehen und beherrschen. Analysemethoden in der Gleich- und Wechselstromlehre verstehen und beherrschen. Grundschaltungen der Elektrotechnik verstehen. Drehstromsysteme verstehen. Einfache Schaltungen analysieren, simulieren und verstehen. Einfache Schaltungen aufbauen. Messungen elektrischer Signale an Schaltungen vornehmen. die Bedeutung des Fachgebietes Elektrotechnik im Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Gesetze der Elektrotechnik anwenden. Elektrische Netzwerke analysieren. Elektrotechnische Zusammenhänge erkennen und einordnen. Elektrotechnische Probleme im Bereich Maschinenbau analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Einfache elektrische Schaltkreise auslegen. Einfache elektrische Schaltkreise simulieren und berechnen. Messaufgaben an bzw. mit elektrischen Schaltungen lösen. Funktionsüberprüfung/Fehlersuche an elektrischen Schaltungen. Wissenschaftliche Innovation Schaltungsanalysemethoden der Elektrotechnik anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Elektrische Systeme optimieren/verbessern. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb Arbeitsgruppen kommunizieren, Informationen beschaffen um ein Aufgabenstellung verantwortungsvoll zu lösen. Elektrotechnische Ergebnisse beurteilen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Elektrotechnische Inhalte fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität auf Basis elektrotechnischer Analysen von Schaltungen Bewertungen und Entscheidungsempfehlungen ableiten. einen erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. eigene Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Vorlesung: Elektrische Felder, Spannung, Strom, elektrischer Widerstand, Grundstromkreis, Ersatzspannungs- und Ersatzstromquelle, Widerstandsschaltungen, Netzwerkanalyse, Kapazitäten, Induktivitäten, Magnetische Felder, Lorentzkraft, Induktionsgesetz, Wechselstromlehre, Drehstrom Übung: Übungsaufgaben zu elektrotechnischen Problemstellungen rechnen, analysieren, simulieren und verstehen Labor: Anwendung grundlegender Gesetze für Gleich- und Wechselstrom, Bedienung und Einsatz von Multimeter und Oszilloskop, Aufbau elektrischer Schaltkreise Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b): Klausur 90 Min., benotet c) Testat, unbenotet	5 ECTS
Angewandte Informatik 2 Angewandte Informatik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen … Konzepte der objektorientierten Programmierung darlegen und deren Zusammenhänge mit anderen Themen der Informatik verstehen. … die Grundlagen der Informationsübertragung beschreiben. … vertiefte Kenntnisse im Umgang mit einer professionellen Entwicklungsumgebung vorweisen. … die wesentlichen Steuerelemente für Benutzeroberflächen und deren Einsatzgebiete verstehen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer … fachliche Berichte und Präsentationen erstellen. … neue Computer-Programme erstellen. … bestehenden Programmcode analysieren. … bestehenden Programmcode verbessern. … informationstechnische und physikalische Zusammenhänge erkennen und einordnen. … weiterführende Konzepte der Programmierung verstehen. … Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. … sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Kommunikation und Kooperation … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. … Ergebnisse auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. … die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung von Ergebnissen heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. … fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Inhalte a) Vorlesung: Grundlagen der objektorientierten Programmierung Erstellung graphischer Benutzungsoberflächen Erstellung nebenläufiger Anwendungen Kommunikation mit Hardware b) Labor: Programmierübungen zum jeweiligen Vorlesungsstoff Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur 90 Minuten (benotet) oder Studienleistung (benotet) b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht	5 ECTS
Konstruktion 2 Konstruktion 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Grundkenntnisse zur Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems einsetzen. das CAD-System für die Gestaltung von Bauteilen und Baugruppen in komplexeren konstruktiven Ausarbeitungen, sowie zur Zeichnungsableitung richtig einsetzen. die grundlegende Vorgehensweise bei Berechnungen von Maschinenelementen nachvollziehen. die Zusammenhänge und Notwendigkeiten von Berechnungen im Einzelfall verstehen. die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von Maschinenelementen erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Arbeitsmethodik eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden. Maschinenelemente nach den gültigen Normen berechnen. die Belastungen von Maschinenelementen im Kontext der Baugruppe erkennen. sich selbstständig nach vorhandenen Normen in die Berechnung von Maschinenelementen einarbeiten. konzeptionelle Lösungen mit computergestützten Systemen (CAD) zu einem Entwurf weiterentwickeln und daraus Fertigungsunterlagen ableiten. Wissenschaftliche Innovation vorhandene Konstruktionen und Konzepte optimieren. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren, um fertigungsrelevante Informationen einfließen zu lassen in der Gruppe kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg der Konstruktion theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) CAD Einführung: · Volumenmodellierung · Baugruppenmodellierung · Zeichnungsableitung (2D) · Analysefunktionen, Schnittstellen b) Maschinenelemente 1: · Übersicht Lagerprinzipien (Gleitlager, Wälzlager) · Wälzlager (Bauarten, Statische und dynamische Tragfähigkeit) · Elastische Verbindungen (statisch und dynamisch belastete Federn) · Übersicht Verbindungsprinzipien (Stoff-, Reib-, Formschluss) · Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen (Passfedern, Profilwellen, Stift- und Bolzenverbindungen) c) Konstruktiver Entwurf 2: · Eine Baugruppe entwerfen mit den Elementen aus Maschinenelemente 1 – für eine vorgegebene Funktion · Gesamtentwurf als Bleistiftzeichnung von Hand erstellen · Einzelteilzeichnung(en) als normgerechte Fertigungszeichnung mit CAD erstellen · Berechnung der verwendeten Maschinenelemente Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: MBB Konstruktion 1 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Testat (nicht benotet) b) Klausur - 60 Minuten (benotet) c) Hausarbeit: Entwurf (benotet)	5 ECTS
Werkstofftechnik 2 Werkstofftechnik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen zu Stählen, Eisengusswerkstoffen und Aluminiumlegierungen vorweisen Die wichtigsten im Maschinenbau verwendeten Werkstoffe und deren Eigenschaften benennen und ihre Anwendungsgebiete analysieren und Gefügeänderungen bei verschiedenen Wärmebehandlungen ableiten und einordnen Kennen den Aufbau und die Eigenschaften von modernen Werkstoffen Kennen die Grundlagen zur Wärmebehandlung sowie Kalt- und Warmumformung, Verstehen fortgeschrittene Methoden der Werkstoffprüfung und Schadensanalyse Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Geltende Vorschriften verstehen Geltende Normen und Standards anwenden Wählen Werkstoffe anwendungsbezogen richtig aus Charakterisieren Werkstoffeigenschaften (Gefüge-Eigenschaften-Korrelation) Transferieren die gelernten Kenntnisse auf neue Werkstoffe und Verfahrenstechnologien einschließlich einer anwendungsoptimierten Werkstoffauswahl Kommunikation und Kooperation Vorgenommene Materialauswahl in Teamgesprächen begründen und schlüssig formulieren Teamgespräche strukturiert leiten Inhalte a) Legierungskunde, Ausscheidungshärtung, Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, Legierungselemente Stahl, Umwandlung der C-Stähle, Wärmebehandlungsverfahren (Glühverfahren, Härten, Vergüten, Randschichthärten), unlegierte und legierte Baustähle, Vergütungsstähle, Einsatzstähle, Nichtrostende Stähle, Werkzeugstähle, Eisengusswerkstoffe, Aluminiumlegierungen. b) Labor Werkstoffprüfung Metalle: 1. Kaltverformung und Rekristallisation 2. Entwicklung eines Phasendiagramms mit Abkühlkurven und Dilatometer 3. Ausscheidungshärtung von Al-Legierungen 4. Wärmebehandlung von Stählen Teilnahmevoraussetzungen -- Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 Minuten), benotet b) Anwesenheit, Labortest und/oder Bericht unbenotet	5 ECTS

3. Semester

30 ECTS

Mathematik 3 Mathematik 3 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, … kennen die Studierenden fortgeschrittene mathematische Beschreibungen und Lösungsverfahren zu den in Abschnitt 4 aufgeführten Themen. können die Studierenden in Einzelfällen komplexe Lösungsmethoden aus bekannten, einfachen Bausteinen zusammensetzen. können die Studierenden zufällige und mit Unsicherheiten behaftete Phänomene beschreiben, erklären und verstehen. Wissen und Verstehen kennen die Studierenden die mathematischen Grundlagen der in Abschnitt 4 genannten Themen und verstehen ihre Bedeutung und Zusammenhänge. können die Studierenden vertieftes Grundlagenwissen in Mathematik vorweisen. können die Studierenden die Bedeutung der Mathematik für ihr Fachgebiet erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen mathematischer Formalismen im Rahmen der in Abschnitt 4 aufgeführten Themen anzuwenden. sind die Studierenden in der Lage, analytische und grafische Lösungen auf Plausibilität zu überprüfen. sind die Studierenden in der Lage, komplexere Problemstellungen ihres Fachgebietes zu analysieren und mithilfe der Mathematik Lösungen zu erarbeiten. können die Studierenden Fragestellungen aus Anwendungsgebieten statistisch beschreiben und analysieren. können die Studierenden Aussagen über mit Unsicherheiten behaftete Probleme bewerten und einordnen. Kommunikation und Kooperation können die Studierenden die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung einer Anwendungsaufgabe heranziehen. können die Studierenden in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität können die Studierenden einen erarbeiteten Lösungsweg methodisch begründen. sind die Studierenden in der Lage, die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich einzuschätzen. Inhalte Differenzialgleichungssysteme Fourierreihen Laplace-Transformation Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1, Mathematik 2 Sicherer Umgang mit elementarer Algebra (Bruchrechnen, Potenz- und Logarithmusgesetze) Sicherer Umgang mit komplexen Zahlen, der Vektor- und Matrizenrechnung, Differential- und Integralrechnung Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur (90 Minuten)	5 ECTS
Technische Mechanik 3 Technische Mechanik 3 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … sicher Maschinen und Komponenten unter dynamischer Belastung analysieren und berechnen. Sowohl die klassischen Berechnungsmethoden wie das Newtonsche Bewegungsgesetz in der Fassung nach d’Alembert, der Impuls- und der Drallsatz als auch die Energiemethode können angewendet werden. Die durch dynamische Belastungen entstehenden Schwingungen können mathematisch beschrieben und technisch bewertet werden. Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Technischer Mechanik vorweisen. Die Bedeutung der Technischen Mechanik im Maschinenbau erkennen. Axiome und Modelle der Dynamik verstehen, erklären und begreifen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Gesetze der Technischen Mechanik anwenden. Lösungen mechanischer Fragestellungen analysieren. Zusammenhänge mechanischer Komponenten erkennen und einordnen. Kinematische und dynamische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Bewegungsgleichungen herleiten, lösen und analysieren. Wissenschaftliche Innovation Berechnungsmodelle erstellen und anwenden, auch bei neuen Themengebieten. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation Die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung von kinematischen und dynamischen Fragestellungen heranziehen, um zulässige Schlussfolgerungen zu ziehen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität Den erarbeiteten Lösungsweg der mechanischen Fragestellung theoretisch und methodisch begründen. Die eigenen Fähigkeiten in einer Gruppe einbringen, reflektieren und einschätzen. Inhalte Kinetik des Massenpunktes, Grundgesetz der Bewegung von Newton, Prinzip von d’Alembert, Arbeit, Leistung, Arbeitssatz, Energie, Energiesatz. Kinetik von starren Körpern bei Drehung um eine feste Achse, Massenträgheitsmomente, Drallsatz. Kinematik der ebenen Bewegung starrer Körper und von Getrieben – rechnerische und grafische Methoden. Kinetik der ebenen Bewegung starrer Körper, Ermittlung der Bewegungsgleichung, Energiemethoden. Punktmassestöße, ebener Scheibenstoß. Mechanische Schwingungen, Grundbegriffe, freie und erzwungene, gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen mit einem Freiheitsgrad, freie Schwingungen von Systemen mit zwei Freiheitsgraden. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Zulassung zum 2. Studienabschnitt, Prüfung TM1 bestanden empfohlen: 1. Studienabschnitt abgeschlossen Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur (90 Minuten), benotet	5 ECTS
Steuerungstechnik Steuerungstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in der Steuerungstechnik vorweisen (bspw. elektrische Grundschaltungen) den Unterschied zwischen zeitkontinuierlichen und ereignisdiskreten Systemen verstehen den Aufbau und Arbeitsweise von industriellen Steuerungssystemen verstehen Anforderungen und Mechanismen der Echtzeitdatenverarbeitung verstehen Aufbau und Unterschiede verschiedener SPS-Programmiersprachen kennen Programmiersprachen „Kontaktplan (KOP)“, „Funktionsplan (FUP)“ und „Strukturierter Text (ST) nach IEC 61131-3 anwenden den Nutzen und die Methodik verschiedener Modellierungstechniken gesteuerter Systeme verstehen Prozesskette vom CAD zum Fräs-/Drehteil und Grundlagen der NC-Programmierung nach DIN66025/PAL kennen Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer aus einer gerätetechnischen Beschreibung die Steuerungsaufgabe systematisch mit verschiedenen Methoden planen grundlegende Modellierungsverfahren für ereignisdiskrete Systeme anwenden systematisch dargestellte Steuerungsaufgaben in ein Programm in „KOP“, „FUP“ und „ST“ nach IEC 61131 übertragen und das Programm systematisch testen. wiederverwendbare Softwaremodule erstellen mit SPS-Engineering-Software umgehen einfache NC-Programme schreiben und verstehen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die steuerungstechnische Aufgabe zu finden im Team Lösungskonzepte erarbeiten und bewerten komplexe Aufgabenstellungen in beherrschbare Module aufteilen und im Team lösen steuerungstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren Fragestellungen und Lösungen der industriellen Steuerungstechnik gegenüber Fachleuten darstellen und mit ihnen diskutieren Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen eine erarbeitete Lösung gegenüber Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kunden vertreten aktuelle Trends in der industriellen Steuerungstechnik verfolgen und ihre Kenntnisse selbständig aktualisieren Inhalte a) Vorlesung Steuerungstechnik 1: Grundlagen und Begriffe der Steuerungstechnik Grundschaltungen von Kontaktsteuerungen, Betriebsmittelkennzeichnung Hardwareaufbau, Arbeitsweise und Projektierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) SPS-Programmierung nach IEC 61131 Systematische Darstellung von Steuerungsaufgaben: Funktionsdiagramme nach IEC 60848, Funktionsplan, Schrittkette, Zustandsgraph, Petrinetz Aufbau von NC-Steuerungen, Grundlagen der NC-Programmierung nach DIN66025 Hardwareaufbau und Projektierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) Programmieren in Kontaktplan, Funktionsplan und Strukturierter Text nach IEC 61131 Maschinenrichtlinie 2006/42/EG b) Labor Steuerungstechnik 1: Umgang mit Programmiersystemen für speicherprogrammierbare Steuerungen am Beispiel des TIA-Portals Systematische Darstellung und Implementieren einer Betriebsartenumschaltung Systematische Darstellung und Implementieren einer Schrittkette Implementierung von wiederverwendbaren Softwarebausteinen Modellbildung einer Steuerungsaufgabe mit Simulink-Stateflow Umsetzung einer modellierten Steuerungsaufgabe als SPS-Programm NC-Programmierung nach DIN66025/PAL Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine - Zulassung zum zweiten Studienabschnitt empfohlen: Angewandte Informatik 1 und 2, Elektronik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur- 90 Min., benotet b) Bericht und Testat, unbenotet	5 ECTS
Elektronik Elektronik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Die Funktionsweise elektronischer Bauelemente verstehen. Den Aufbau und die Funktionsweise von analogen und digitalen elektronischen Schaltungen aus diesen Bauelementen verstehen Grundlegende Vorgehensweisen zur Analyse analoger und digitaler elektronischer Schaltungen anwenden. Analoge und digitale Elektronikschaltungen analytisch, grafisch und simulativ analysieren und verstehen. Einfache analoge und digitale Schaltungen aufbauen. Messungen elektrischer Signale an Elektronikschaltungen vornehmen. Die Bedeutung der Elektronik im Maschinenbau und der Automatisierungstechnik erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Für eine gegebene Aufgabenstellung eine analoge oder digitale elektronische Schaltung entwerfen, dimensionieren, aufbauen und in Betrieb nehmen. Messaufgaben an bzw. mit elektronischen Schaltungen lösen. Funktionsüberprüfung/Fehlersuche an elektronischen Schaltungen. Mikrocontroller einsetzen und programmieren. Elektrische Signale durch geeignete Schaltungen in einen Mikrocontroller einlesen, darin verarbeiten und durch geeignete Schaltungen wieder als elektrische Signale ausgeben. Simulationen neuartiger Elektronikschaltungen durchführen. Wissenschaftliche Innovation Schaltungsdesign mittels Simulationstools. Logisches und abstraktes Denken lernen am Beispiel elektronischer Systemanalyse. Kommunikation und Kooperation Aktiv in Gruppen kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse aus Übungsaufgaben gemeinsam bewerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Elektronische Schaltungen in der Gruppe aufbauen und fachlich diskutieren. Lösungen für Schaltungsaufgaben in der Gruppe kommunizieren und finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Eine eigenständig entworfene Elektronikschaltung theoretisch und methodisch begründen. Eigenständige Inbetriebnahme elektronischer Komponenten Eigene Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Vorlesung: Halbleiterbauelemente, Dioden, Thyristoren, Transistoren, Operationsverstärker, jeweils mit Grundschaltungen und Anwendungen, Grundlagen der Leistungselektronik, Pulsweitenmodulation (PWM), Simulationstool LTSPICE, Digitalelektronik, Boolesche Algebra, Schaltnetze, Schaltwerke, Flip-Flops, Speicherbausteine, programmierbare Logikbausteine, AD- und DA-Wandler, einfache Controller. Labor: Messungen elektrischer Signale an Elektronikschaltungen, AD- und DA-Wandler, Operationsverstärker, Digitalelektronik, Mikrocontrollerprogrammierung. Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: keine empfohlen: Elektrotechnik, Angewandte Informatik 1 und 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Vorlesung: Klausur 90 Min, benotet Labor: Bericht und Abschlusstestat unbenotet	5 ECTS
Technische Mechanik 4 Technische Mechanik 4 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Grundlagen der Analyse von Behältern unter Außen- und Innendruck, der Schwingbeanspruchung sowie der Balkenbiegung erläutern. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Festigkeitsnachweise für statische bzw. wiederholte Belastungen anwenden, Berichte und Präsentationen erstellen, Lösungen für Festigkeitsprobleme analysieren, Zusammenhänge erkennen und einordnen sowie sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge der Festigkeitslehre anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen, Ergebnisse von Festigkeitsnachweisen auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen sowie die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung Festigkeitslehre 2: Dünnwandig und dickwandige Behälter unter Innen- und Außendruck Einführung in die Schwingfestigkeit unter Berücksichtigung von Mittelspannungen, Oberflächeneinfluss, Kerbwirkung und zusammengesetzten Belastungen Schub aus Querkraft inkl. Lage des Schubmittelpunktes Biegelinie (Differenzialgleichungen 2. und 4. Ordnung) b) Labor Festigkeitslehre 2 (4 Laborübungen): z.B. Experimentelle Bestimmung der Biegelinie und der Lage des Schubmittelpunkts sowie der Schubspannungsverteilung bei Querkraft Experimentelle Ermittlung von Kerbspannungen mittels optischer Dehnungsmessung mit digitaler Bildkorrelation (DIC) Schwingfestigkeit (Versuchsdurchführung und Versuchsauswertung) Bruchflächenanalyse Einführung in die Finite-Elemente-Analyse zur Ermittlung von Kerbspannungen Anwendung von Mathematik-Software in der Festigkeitslehre Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Mathematik 1, Mathematik 2, Technische Mechanik 1, Technische Mechanik 2, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Konstruktion 1, Konstruktion 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 Min) (benotet) b) Laborberichte	5 ECTS
Thermofluiddynamik 1 Thermofluiddynamik 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenzusammenhänge der Thermodynamik und Fluidmechanik beschreiben. Grundlagenwissen in Thermodynamik und Fluidmechanik vorweisen. die Bedeutung der Thermodynamik und Fluidmechanik erkennen. Zustandsänderungen idealer Gase und realer Stoffe verstehen und erklären. hydro-, aerostatische und einfache aerodynamische Vorgänge auf Basis der Erhaltungssätze für Impuls und Energie verstehen und erklären. einfache ideale und reale Strömungsvorgänge verstehen und erklären. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen thermodynamische und fluidmechanische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um Prozesse zu verstehen und zu analysieren. thermodynamische und fluidmechanische Zusammenhänge erkennen und einordnen. thermodynamische und fluidmechanische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. thermodynamische und fluidmechanische Komponenten und Systeme auslegen. sich ausgehend von ihren thermodynamischen und fluidmechanischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Fluidmechanik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Thermodynamik, Fluidmechanik und Wärmeübertragung kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Das Modul bietet eine Einführung in die technische Thermodynamik und die Fluidmechanik. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, einfache thermodynamische und fluidmechanische Vorgänge und Prozesse quantitativ zu beschreiben und zu analysieren. Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Thermodynamik 1 Grundbegriffe der Thermodynamik, Systembegriff, Zustandsgrößen, Ideale Gase, Zustandsänderungen des idealen Gases, 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik, reale Stoffe, Zustandsänderungen im Nassdampfgebiet b) Fluidmechanik 1 Grundbegriffe der Fluidmechanik, Hydrostatik, Aerostatik, Kräftegleichgewicht im Fluid, Hydrodynamik, Erhaltungssätze für Impuls und Energie, Aerodynamik, ideale und reale (= reibungsbehaftete) Strömungsvorgänge. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss der Module Mathematik 1 und 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (120 Minuten), benotet	5 ECTS

4. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Roboterautomation für industrielle Anwendungen Roboterautomation für industrielle Anwendungen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagen der anlagennahen Fertigungsautomatisierung Einsatzgebiete und Aufbau von Industrierobotern Grundlagen der Steuerungstechnik der Industrieroboter Grundlagen der funktionalen Sicherheit und der Mensch-Roboter-Kollaboration Grundlagen von Feldbussystemen Moderne Trends in der Industrierobotik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Strukturen von seriellen Robotern mathematisch beschreiben Transformationen zwischen Koordinatensystemen durchführen Roboterprogramme erstellen Führungsgrößenverläufe und Bahnkurven berechnen Bewegungsachsen auslegen Wissenschaftliche Innovation Herausforderungen und mathematische Methoden in der Bewegungssteuerung.. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden. Inhalte zur Robotik und Automation präsentieren und fachlich diskutieren. Zusammenarbeit/Kommunikation mit Produkt- und Anlagenentwicklung Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Einführung in die Produktionsautomatisierung, automatisierungstechnische Pyramide, Aufbau und Komponenten von Automatisierungslösungen Aufbau und Einsatz von Industrierobotern, Freiheitsgrade von Starrkörpersystemen, Kinematische Transformationen, Homogene Koordinaten, Euler- und Kardanwinkel, Jacobi-Matrix Programmierung von Industrierobotern, Simulationswerkzeuge, Mensch-Roboter-Kollaboration, Grundlagen der funktionalen Sicherheit, Trends in der Industrierobotik Grundlagen serieller Datenübertragung, Feldbussysteme Aufbau von numerischen Steuerungen, Führungsgrößenerzeugung, Interpolation Nutzung von MATLAB/Simulink zur Auslegung von Steuerungsalgorithmen Herausforderungen bei der Modellbildung sowie Steuerung und Regelung von Bewegungsachsen Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 min.) (benotet) b) Bericht und Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Basismodul 2 Basismodul 2 Auswahl eines Basismoduls aus einem der drei nicht gewählten Schwerpunkte. Übersicht der Schwerpunkte Roboterautomation für industrielle Anwendungen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagen der anlagennahen Fertigungsautomatisierung Einsatzgebiete und Aufbau von Industrierobotern Grundlagen der Steuerungstechnik der Industrieroboter Grundlagen der funktionalen Sicherheit und der Mensch-Roboter-Kollaboration Grundlagen von Feldbussystemen Moderne Trends in der Industrierobotik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Strukturen von seriellen Robotern mathematisch beschreiben Transformationen zwischen Koordinatensystemen durchführen Roboterprogramme erstellen Führungsgrößenverläufe und Bahnkurven berechnen Bewegungsachsen auslegen Wissenschaftliche Innovation Herausforderungen und mathematische Methoden in der Bewegungssteuerung.. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden. Inhalte zur Robotik und Automation präsentieren und fachlich diskutieren. Zusammenarbeit/Kommunikation mit Produkt- und Anlagenentwicklung Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Einführung in die Produktionsautomatisierung, automatisierungstechnische Pyramide, Aufbau und Komponenten von Automatisierungslösungen Aufbau und Einsatz von Industrierobotern, Freiheitsgrade von Starrkörpersystemen, Kinematische Transformationen, Homogene Koordinaten, Euler- und Kardanwinkel, Jacobi-Matrix Programmierung von Industrierobotern, Simulationswerkzeuge, Mensch-Roboter-Kollaboration, Grundlagen der funktionalen Sicherheit, Trends in der Industrierobotik Grundlagen serieller Datenübertragung, Feldbussysteme Aufbau von numerischen Steuerungen, Führungsgrößenerzeugung, Interpolation Nutzung von MATLAB/Simulink zur Auslegung von Steuerungsalgorithmen Herausforderungen bei der Modellbildung sowie Steuerung und Regelung von Bewegungsachsen Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 min.) (benotet) b) Bericht und Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung verstehen und beschreiben Grundlagen und Konzepte der virtuellen Produktentwicklung verstehen den Prozess der Entwicklung, des Entwurfs und der Bewertung von maschinentechnischen Produkten oder Systemen mit Hilfe von computergestützten Design- und Simulationstools verstehen erweiterte Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen. Grundlagen des Model Based Definition kennen. Grundlagen und Konzepte einer Finiten-Elemente-Analyse verstehen und beschreiben. numerische Modelle für strukturmechanische Fragestellungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung in Beispiel-Projekten anwenden und ihre Stärken und Schwächen praktisch erfahren Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen erweiterte Arbeitsmethodiken eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus Fertigungsunterlagen ableiten. kommerzielle FEA-Software für die Analyse realer Ingenieurprobleme praktisch anwenden. numerische Modelle von Bauteilen entsprechend definierter Anforderungen aufbauen und simulieren. Bauteile für statische Lastfälle auslegen und Berechnungsergebnisse interpretieren. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Tools für die methodische Produktentwicklung“: Klassische, lineare Methoden (zum Beispiel: Lasten- und Pflichtenheft, Stage-Gate-Prozess, Funktionenorientierung, Kreativitätstechniken, TRIZ, Morphologie, Bewertungsmethoden, QFD, FMEA, Wertanalyse, Wasserfall-Projektmanagement). Agile, zyklische Methoden (zum Beispiel: User Story, SCRUM, Design Thinking, Schnelle Mockups). Ausgewählte Methoden werden vorgestellt und in praktischen Übungsprojekten erlebbar gemacht. Es wird insbesondere der Unterschied zwischen klassischen, linearen Ansätzen und agilen, zyklischen Ansätzen mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen herausgearbeitet. b) Vorlesung „Computer Aided Engineering 1“: Themengebiet CAD: Erweiterte Bauteilmodellierung (Zug-Elemente mit variablem Schnitt, Zug-Verbund Elemente, spiralförmige Elemente…) Parametrische Flächenmodellierung Erweiterte Baugruppenmodellierung (Modelstruktur, Skelettmodelle, flexible Komponenten, Schrumpfverpackungen) Model Based Definition (kombinierte Ansichten, Grundzüge ISO GPS, 3D-Master Erstellung, Toleranzanalyse) Additive Fertigung (Generisches Design und Gitterstrukturen Parametrik (Parametermodelle, Familientabellen) Themengebiet FEA: Grundlagen der Finite-Elemente-Analyse (FEA) Einführung in kommerzielle FE-Software Aufbereitung von CAD-Daten, Elementauswahl, Diskretisierung, Definition von Materialeigenschaften, Festlegung der Randbedingungen, Aufbringen von statischen Lasten, Durchführen der Berechnung, Darstellung und Auswertung der Ergebnisse Aufbau von Modellen mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen Einfluss der Elementauswahl und Vernetzung auf die Qualität der Ergebnisse Anwendung der FEA auf statische Probleme in der Strukturmechanik Verifizierung und Validierung von Ergebnissen, Prüfung der Ergebnisse auf Plausibilität Darstellung der Ergebnisse in einer technischen Dokumentation Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss des ersten Studienabschnittes, Erfolgreiche Teilnahme Einführung CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) benotete Klausur (90 Minuten) b) Studienarbeit (benotet) Übersicht der Schwerpunkte Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzlich die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozesse vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung und – steuerung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Produktionsanlagen detailliert auslegen und abtakten Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Produktionsplanung zu gewinnen. neue Modelle erstellen. Produktionssysteme optimieren. Hypothesentests aufstellen. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Standardmethoden für Produktionsprozesse Eingliederung der Arbeitsvorbereitung in die Unternehmensorganisation, Einführung in die Arbeitsorganisation, Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Kapazitäts- und Terminplanung, Fertigungsteuerung, Bestimmung vorherbestimmter manueller Vorgabezeiten, Systematische Planung von Produktionssystemen b) Standardmethoden in der Planung der Produktion Personalplanung, Betriebsmittelplanung, Betriebsmittelinstandhaltung, Zeitwesen, Arbeitsbewertung und Entlohnungssysteme, Gestaltung von Arbeitsabläufen, Grundlagen zu Lean Management und modernen Produktionssystemen c) Labor Digitale Planung und Steuerung der Produktion Einführung in die Kapazitäts- und Terminplanung, PPS-System, rechner-gestützte Produktionsplanung und –controlling Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Fertigungstechnik, Grundlagen der Produktentwicklung, Konstruktionslehre 1 und 2, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] Bericht/Ausarbeitung einer eigenen Planung [unbenotet] Übersicht der Schwerpunkte Grundlagen Sustainable Engineering Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen das Konzept der Exergie verstehen und erklären. Grundlagen zur thermodynamischen Berechnung von Systemen mit chemischen Reaktionen verstehen und erklären. Grundlagen der Bilanzierung und Simulation strömungstechnischer Vorgänge verstehen und erklären. die Grundlagen von Ähnlichkeitsgesetzen für thermodynamische und fluidmechanische Systeme erklären und verstehen. das Konzept von dimensionslosen Kennzahlen im thermofluiddynamischen Zusammenhang verstehen. das Konzept einer Ökobilanz verstehen und erklären. das Konzept eines Product Carbon Footprints (PCA) und eines Corporate Carbon Footprints (CCA) verstehen und erklären. die Bedeutung und die Quantifizierung von Umwelteinflüssen verstehen und erklären. Grundlegende Werkstoffkennwerte kennen. Methode der Werkstoffauswahl erklären können. Materilalindices für den Leichtbau benennen können. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen die Exergie von thermodynamischen Systemen und Prozessen berechnen. die Energiebilanz von chemischen Prozessen und Reaktionen berechnen. Ähnlichkeitsgesetze auf thermodynamische und fluidmechanische Systeme und Prozesse anwenden. dimensionslose Kennzahlen für thermofluiddynamische Systeme und Prozesse berechnen. Anwendung der Erhaltungsätze in der Strömungslehre. die Umwelteinflüsse von technischen Systemen analysieren. technische Systeme anhand ihrer Umwelteinflüsse, ihres PCA bzw. CCA oder ihrer Ökobilanz bewerten. Konzepte zur Optimierung der Umwelteinflüsse von technischen Systemen entwickeln. Zielkonflikt bei der Werkstoffauswahl analysieren und bewerten Einfluss verschiedener Querschnittsformen bewerten Werkstoffauswahlschaubilder anwenden. Elastische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und Schäumen vorhersagen. Software Ansys Granta EduPack anwenden. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Fluidmechanik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA, CCA verstehen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA und CCA fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Werkstoffauswahl im Rahmen des Produktentstehungsprozesses integrieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifiziere Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Lösungen im Hinblick auf thermodynamische und fluidmechanische Kennzahlen bewerten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Ableiten von neuen Werkstoffindices. Randbedingungen in den Werkstoffauswahlprozess integrieren. Inhalte Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Energie- und Strömungsprozesse Allgemeine Grundlagen der weiterführenden Behandlung energetischer und strömungstechnischer Prozesse, wie Exergie-Grundlagen, chem. Thermodynamik, Mehrdimensionale Strömungen, Ähnlichkeitstheorie b) Grundlagen LCA Allgemeine Grundlagen von LCA/Ökobilanzen, die sowohl im Rahmen energetischer und strömungstechnischer Prozesse als auch im Rahmen der Werkstoffauswahl benötigt werden. Übersicht über Umwelteinflüsse und Nachhaltigkeitsmetriken. Aufbau und Elemente von Ökobilanz (LCA), Product Carbon Footprint (PCF), Corporate Carbon Footprint (CCF). Interpretation der Ergebnisse von Ökobilanzen. c) Systematische Werkstoffauswahl Ausgewählte Methoden / Herangehensweisen der Werkstoffauswahl mit Beispielen auf Basis von Materialindices und Werkstoffeigenschaftsschaubilder. Berücksichtigung von verschiedenen Faktoren bei der Werkstoffauswahl und lösen von Zielkonflikten. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Werkstoffe 1, Werkstoffe 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (90 Minuten), benotet c) Klausur (60 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 1 Projekt 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Die Studierenden erlernen im Modul „Projekt 1“ die Bearbeitung einer konkreten, praxisnahen und zeitlich klar begrenzten Aufgabenstellung aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus unter Verwendung der Methoden des Projektmanagements. Die Projektdurchführung erfolgt in einer Gruppe, bestehend aus jeweils 3 oder 4 Studierenden. Abweichungen von der vorgesehenen Gruppengröße bedürfen der Zustimmung durch die Studiengangkoordination des Studiengangs. Zu Semesterbeginn erfolgt im Rahmen der geblockten Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“ die Vorstellung von Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeugen und von Techniken zur Präsentation von Arbeitsergebnissen. Damit werden im Rahmen der dann erfolgenden Projektdurchführung die studentische Teamfähigkeit, die Projektmanagement-Kompetenzen und die Fähigkeit zur Selbstorganisation aufgebaut. Außerdem beginnen die Studierenden mit dem Aufbau, ihre Kompetenzen, Arbeitsergebnisse in einer für Fachleute verständlichen, klar gegliederten, schriftlichen, ingenieurwissenschaftlichen Abhandlung schriftlich darzustellen und geeignet zu präsentieren. Die benötigten Informationen, Daten und Unterlagen für die Bearbeitung der jeweiligen Aufgabenstellung werden von den Projektgruppen in Rahmen der Projektbearbeitung selbst beschafft. Wöchentlich erfolgt projektgruppenweise durch die Studierenden im Rahmen einer Besprechung mit der Projektbetreuung die Präsentation der erreichten Teilergebnisse. Die jeweilige Projektbetreuung coacht im Rahmen dieser Besprechungen die Studierenden der Projektgruppe Projektmanagement- und Aufgabenstellung-bezogen. Sofern aufgrund der Gruppenanzahl räumlich und zeitlich technisch möglich, erfolgen im Projektverlauf jeweils drei (in Ausnahmesemestern zwei) Präsentationen der einzelnen Projekte mit zunehmender Länge mittels geeigneter Präsentationstechniken entweder vor allen Projektgruppen des Fachsemesters ansonsten vor einer aus technischen Gründen begrenzten Anzahl von Projektgruppen. In der Regel wirkt jedes Projektgruppenmitglied persönlich bei diesen Präsentationen des eigenen Projekts mit. Bei diesen Präsentationen besteht Anwesenheitspflicht. Die Projektergebnisse werden bei Projektende schriftlich in einem Bericht dokumentiert. Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen … die grundlegende Vorgehensweise bei der Bearbeitung konkreter praxisnaher Aufgabenstellungen aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus im Team darlegen und die maschinenbaulichen / ingenieurwissenschaftlichen Zusammenhänge verstehen. … die Bedeutung des Projektmanagements und der Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge verstehen und erklären. … Präsentationstechniken verstehen und erklären. … maschinenbauliche Grundlagen aus einem Teilgebiet verstehen und beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer … Technische Berichte schreiben, Präsentationen vorbereiten und durchführen. … Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge zielorientiert anwenden. … im Team arbeiten. … sich ausgehend von Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. … in Teilgebieten technische Zusammenhänge erkennen und einordnen, Aufgabenstellungen analysieren, Schlussfolgerungen ziehen und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Wissenschaftliche Innovation … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, Sachverhalte gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im Maschinenbau zu gewinnen. … sofern jeweils im Projekt erforderlich, neue maschinenbauliche Modelle erstellen bzw. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen, Hypothesentests aufstellen und maschinenbauliche Systeme optimieren. Kommunikation und Kooperation … aktiv innerhalb eines Teams / einer Organisation zusammenarbeiten/kooperieren und durch Kommunizieren Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für die gestellte Projektaufgabe zu finden. … den erarbeiteten Lösungsweg der Aufgabe theoretisch und methodisch begründen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität … auf Basis der projektspezifisch angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. … die eigenen Fähigkeiten im Teamvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“: Definition, Abgrenzung und charakteristische Rollen von Projekten und Projektmanagement (PM); PM-Prozessmodelle (Ablauf von Projekten); Initialisierung, Planung, Steuerung und Abschluss von Projekten; Erstellen von Projektskizzen und Projektplänen; PM-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge; Präsentationstechniken, Verfassung von technischen Berichten. b) Selbständige Bearbeitung einer vorgegebenen individuellen Projektaufgabenstellung in Projektgruppen unter Anleitung durch die Projektbetreuung. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Module der Semester 1 und 2 empfohlen: Module des Semesters 3 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Testat b) Technischer Bericht (benotet) und Präsentationen (nicht benotet)	5 ECTS
Simulation und Regelung von Systemen Simulation und Regelung von Systemen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Regelungstechnik vorweisen. dynamisches Verhalten von linearen System mit Hilfe verschiedener Methoden (DGL, Frequenzgang, Übertragungsfunktion) beschreiben und ihre Stabilität beurteilen. Dynamische Systeme in Simulationstools aufbauen und analysieren. Aufbau und Struktur von Regelkreisen erkennen und sich ergebende Übertragungsfunktionen bestimmen-. Einfluss von Störgrößen auf den Regelkreis begreifen und mit den Grundlagen der Regelungstechnik mathematisch beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Ein- und mehrschleifige Regelkreise nach unterschiedlichen Methoden auslegen, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Regler gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. Modelle von Regelsysteme erstellen und mit Hilfe von Übertragungsgliedern im s-Bereich beschreiben, sowie das Verhalten mit geeigneten Programmen simulieren. mit Hilfe der Laplace Transformation gewöhnliche Differentialgleichungen lösen. Frequenzgänge berechnen und grafisch darstellen sowie auf Grundlage eines Blockschaltbildes beliebige Übertragungsfunktionen berechnen. die Systemantwort (Zeit- u. Frequenzbereich) einem Übertragungsglied zuordnen. Wissenschaftliche Innovation Steuerungs- und regelungstechnische Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Regelsysteme optimieren. eigenständig Ansätze für neue Regelkonzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. Regelungstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung Regelungstechnik 1: Steuern und Regeln, Signalflussbild, Übertragungselemente, Lösung von DGL’s, LAPLACE-Transformation, Übertragungs- und Frequenzgangfunktion, Testfunktionen, Pol-Nullstellenplan, Stabilität von Regelkreisen, NYQUIST-Kriterium, BODE-Verfahren, Kaskadenregelung. b) Übungen Computer Aided Control Engineering 1 (CACE 1): Simulation mit MATLAB/Simulink, Rapid Control Prototyping. c) Labor Regelungstechnik 1: Identifikation von Streckenparametern. Auslegung, Berechnung und Aufbau eines Regelkreises mit verschiedenen Reglern. Modellierung einer Gleichstrommaschine. Auslegung, Aufbau und Berechnung eines Drehzahlreglers und eines Positionsreglers für den Gleichstrommotor. Kaskadenregelung eines Antriebs. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1 - 3, Steuerungstechnik, Elektronik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur- 90 Min., benotet b) Testat, unbenotet c) Bericht, unbenotet	5 ECTS
Konstruktion 3 Konstruktion 3 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktion von einzelnen Bauteilen und ganzen Baugruppen verstehen. die Vorgehensweise der Auslegung von Maschinenelementen nachvollziehen und die Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung verstehen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Problemstellungen zu ausgewählten Maschinenelementen lösen. Methoden zur Berechnung und Auslegung von komplexen Maschinenelementen der Antriebstechnik anwenden. Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung auf neue Einsatzfälle anwenden. durch Anwendung der Grundkenntnisse, sich in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Wissenschaftliche Innovation Berechnungsmodelle erstellen und anwenden, auch bei neuen Themengebieten. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation zusammenarbeiten in der Gruppe (Teamarbeit), kommunizieren und Informationen beschaffen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Konstruktion und Berechnung benutzen, um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg der Konstruktion theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten in der Gruppe einbringen, reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Maschinenelemente 2: · Übersicht Zahnradgetriebe (Stirn-, Kegel-, Schraubenräder) · Stirnradgetriebe (Übersetzung, Allg. Verzahnungsgesetz, Schrägverzahnung, Profilverschiebung, Zahnkräfte, Tragfähigkeit) · Achsen und Wellen (Grobauslegung, Nachrechnung mit Methode „Bach“, dynamisches Verhalten) · Schraubenverbindungen (Anzieh- und Lösemoment, Verspannungsdiagramm, Spannungen) · Übersicht Zugmittelgetriebe (Flach-, Keil-, Zahnriemen, Ketten) · Reibschlüssiger Riementrieb · Übersicht Kupplungen (Bauarten) b) Konstruktiver Entwurf 3: · Wird als Teamarbeit in Kleingruppen durchgeführt · Eine Baugruppe entwerfen mit den Elementen aus Maschinenelemente 1 und 2 - für eine vorgegebene Funktion (Getriebe) · Gesamtentwurf der Baugruppe mit CAD erstellen (Volumenmodell und abgeleitete Baugruppenzeichnung) · Einzelteilzeichnungen als normgerechte Fertigungszeichnungen mit CAD erstellen · Berechnung der verwendeten Maschinenelemente Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: MBB Konstruktion 1, MBB Konstruktion 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur - 90 Minuten (benotet) b) Hausarbeit: Entwurf (benotet)	5 ECTS
Mess- und Antriebstechnik Mess- und Antriebstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Mess- und Antriebstechnik vorweisen. Antriebssysteme konzipieren, aufbauen und in Betrieb nehmen Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik Zusammenhänge in der Mess- und Antriebstechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Antriebstechnik sowie deren Signalverarbeitung verstehen Mess- und Antriebsprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Mess- und Antriebssysteme auslegen. Laborberichte erstellen, Messkurven bewerten und analysieren Wissenschaftliche Innovation mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Mess- und Antriebssystemmodelle erstellen. Mess- und Antriebssysteme optimieren Mess- und Antriebsaufgaben lösen bzw. bekannte Lösungen verbessern. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Arbeitsgruppe kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Laborübungen auswerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Antriebstechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. einen erarbeiteten Lösungsweg zu Mess-, Antriebsproblemen theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Vorlesung Grundlagen Messtechnik: Grundlegende Begriffe und Methoden der Messtechnik und Sensorik, systematische und zufällige Messabweichungen, Beschreibung von Messeinrichtungen (Kennlinien), Messmittelfähigkeitsanalyse, Ausgleichsrechnung, Fehlerfortpflanzung, Aufbau von Messketten. Messen elektrischer Größen sowie ausgewählter physikalischen Größen wie z. B. Temperatur, Druck, Kraft, Volumenstrom Messbrücken Signalerfassung und -filterung, Signalformen, Frequenzanalyse, Fourier-Reihe, diskrete Fourier-Transformation (FFT). Vorlesung Antriebssysteme: Bewegungsgleichungen mit Einfluss von Trägheitsmomenten, Getriebewirkungsgrad und Getriebeübersetzung, Lastkennlinien von Arbeitsmaschinen mit Übungen. Dynamik-, Genauigkeit-, Leistungsbetrachtungen, typische Antriebssysteme wie Spindel/Mutter, Zahnstange/Ritzel, elektrische Motorprinzipien (Gleichstrom-, Synchron-, Asynchronmotoren, Linearmotoren, Schrittmotoren), Peripheriekomponenten (Bremsen, Drehgeber, Resolver), Leistungselektronik zum Betrieb verschiedener el. Motoren. Labor: Inbetriebnahme und Kennlinienmessung von Drehstrom-, BLDC-Motoren, Messmittelfähigkeitsuntersuchung, Inkrementelle Wegmesssysteme, Linearsynchronmotor, Programmierung einer Sensorkennlinie Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend empfohlen: Elektronik, Elektrotechnik, Mathematik, technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur 90 Min. benotet Labor: Testat, unbenotet	5 ECTS

4. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Design and Simulation Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung verstehen und beschreiben Grundlagen und Konzepte der virtuellen Produktentwicklung verstehen den Prozess der Entwicklung, des Entwurfs und der Bewertung von maschinentechnischen Produkten oder Systemen mit Hilfe von computergestützten Design- und Simulationstools verstehen erweiterte Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen. Grundlagen des Model Based Definition kennen. Grundlagen und Konzepte einer Finiten-Elemente-Analyse verstehen und beschreiben. numerische Modelle für strukturmechanische Fragestellungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung in Beispiel-Projekten anwenden und ihre Stärken und Schwächen praktisch erfahren Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen erweiterte Arbeitsmethodiken eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus Fertigungsunterlagen ableiten. kommerzielle FEA-Software für die Analyse realer Ingenieurprobleme praktisch anwenden. numerische Modelle von Bauteilen entsprechend definierter Anforderungen aufbauen und simulieren. Bauteile für statische Lastfälle auslegen und Berechnungsergebnisse interpretieren. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Tools für die methodische Produktentwicklung“: Klassische, lineare Methoden (zum Beispiel: Lasten- und Pflichtenheft, Stage-Gate-Prozess, Funktionenorientierung, Kreativitätstechniken, TRIZ, Morphologie, Bewertungsmethoden, QFD, FMEA, Wertanalyse, Wasserfall-Projektmanagement). Agile, zyklische Methoden (zum Beispiel: User Story, SCRUM, Design Thinking, Schnelle Mockups). Ausgewählte Methoden werden vorgestellt und in praktischen Übungsprojekten erlebbar gemacht. Es wird insbesondere der Unterschied zwischen klassischen, linearen Ansätzen und agilen, zyklischen Ansätzen mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen herausgearbeitet. b) Vorlesung „Computer Aided Engineering 1“: Themengebiet CAD: Erweiterte Bauteilmodellierung (Zug-Elemente mit variablem Schnitt, Zug-Verbund Elemente, spiralförmige Elemente…) Parametrische Flächenmodellierung Erweiterte Baugruppenmodellierung (Modelstruktur, Skelettmodelle, flexible Komponenten, Schrumpfverpackungen) Model Based Definition (kombinierte Ansichten, Grundzüge ISO GPS, 3D-Master Erstellung, Toleranzanalyse) Additive Fertigung (Generisches Design und Gitterstrukturen Parametrik (Parametermodelle, Familientabellen) Themengebiet FEA: Grundlagen der Finite-Elemente-Analyse (FEA) Einführung in kommerzielle FE-Software Aufbereitung von CAD-Daten, Elementauswahl, Diskretisierung, Definition von Materialeigenschaften, Festlegung der Randbedingungen, Aufbringen von statischen Lasten, Durchführen der Berechnung, Darstellung und Auswertung der Ergebnisse Aufbau von Modellen mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen Einfluss der Elementauswahl und Vernetzung auf die Qualität der Ergebnisse Anwendung der FEA auf statische Probleme in der Strukturmechanik Verifizierung und Validierung von Ergebnissen, Prüfung der Ergebnisse auf Plausibilität Darstellung der Ergebnisse in einer technischen Dokumentation Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss des ersten Studienabschnittes, Erfolgreiche Teilnahme Einführung CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) benotete Klausur (90 Minuten) b) Studienarbeit (benotet) Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Basismodul 2 Basismodul 2 Auswahl eines Basismoduls aus einem der drei nicht gewählten Schwerpunkte. Übersicht der Schwerpunkte Roboterautomation für industrielle Anwendungen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagen der anlagennahen Fertigungsautomatisierung Einsatzgebiete und Aufbau von Industrierobotern Grundlagen der Steuerungstechnik der Industrieroboter Grundlagen der funktionalen Sicherheit und der Mensch-Roboter-Kollaboration Grundlagen von Feldbussystemen Moderne Trends in der Industrierobotik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Strukturen von seriellen Robotern mathematisch beschreiben Transformationen zwischen Koordinatensystemen durchführen Roboterprogramme erstellen Führungsgrößenverläufe und Bahnkurven berechnen Bewegungsachsen auslegen Wissenschaftliche Innovation Herausforderungen und mathematische Methoden in der Bewegungssteuerung.. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden. Inhalte zur Robotik und Automation präsentieren und fachlich diskutieren. Zusammenarbeit/Kommunikation mit Produkt- und Anlagenentwicklung Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Einführung in die Produktionsautomatisierung, automatisierungstechnische Pyramide, Aufbau und Komponenten von Automatisierungslösungen Aufbau und Einsatz von Industrierobotern, Freiheitsgrade von Starrkörpersystemen, Kinematische Transformationen, Homogene Koordinaten, Euler- und Kardanwinkel, Jacobi-Matrix Programmierung von Industrierobotern, Simulationswerkzeuge, Mensch-Roboter-Kollaboration, Grundlagen der funktionalen Sicherheit, Trends in der Industrierobotik Grundlagen serieller Datenübertragung, Feldbussysteme Aufbau von numerischen Steuerungen, Führungsgrößenerzeugung, Interpolation Nutzung von MATLAB/Simulink zur Auslegung von Steuerungsalgorithmen Herausforderungen bei der Modellbildung sowie Steuerung und Regelung von Bewegungsachsen Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 min.) (benotet) b) Bericht und Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung verstehen und beschreiben Grundlagen und Konzepte der virtuellen Produktentwicklung verstehen den Prozess der Entwicklung, des Entwurfs und der Bewertung von maschinentechnischen Produkten oder Systemen mit Hilfe von computergestützten Design- und Simulationstools verstehen erweiterte Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen. Grundlagen des Model Based Definition kennen. Grundlagen und Konzepte einer Finiten-Elemente-Analyse verstehen und beschreiben. numerische Modelle für strukturmechanische Fragestellungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung in Beispiel-Projekten anwenden und ihre Stärken und Schwächen praktisch erfahren Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen erweiterte Arbeitsmethodiken eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus Fertigungsunterlagen ableiten. kommerzielle FEA-Software für die Analyse realer Ingenieurprobleme praktisch anwenden. numerische Modelle von Bauteilen entsprechend definierter Anforderungen aufbauen und simulieren. Bauteile für statische Lastfälle auslegen und Berechnungsergebnisse interpretieren. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Tools für die methodische Produktentwicklung“: Klassische, lineare Methoden (zum Beispiel: Lasten- und Pflichtenheft, Stage-Gate-Prozess, Funktionenorientierung, Kreativitätstechniken, TRIZ, Morphologie, Bewertungsmethoden, QFD, FMEA, Wertanalyse, Wasserfall-Projektmanagement). Agile, zyklische Methoden (zum Beispiel: User Story, SCRUM, Design Thinking, Schnelle Mockups). Ausgewählte Methoden werden vorgestellt und in praktischen Übungsprojekten erlebbar gemacht. Es wird insbesondere der Unterschied zwischen klassischen, linearen Ansätzen und agilen, zyklischen Ansätzen mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen herausgearbeitet. b) Vorlesung „Computer Aided Engineering 1“: Themengebiet CAD: Erweiterte Bauteilmodellierung (Zug-Elemente mit variablem Schnitt, Zug-Verbund Elemente, spiralförmige Elemente…) Parametrische Flächenmodellierung Erweiterte Baugruppenmodellierung (Modelstruktur, Skelettmodelle, flexible Komponenten, Schrumpfverpackungen) Model Based Definition (kombinierte Ansichten, Grundzüge ISO GPS, 3D-Master Erstellung, Toleranzanalyse) Additive Fertigung (Generisches Design und Gitterstrukturen Parametrik (Parametermodelle, Familientabellen) Themengebiet FEA: Grundlagen der Finite-Elemente-Analyse (FEA) Einführung in kommerzielle FE-Software Aufbereitung von CAD-Daten, Elementauswahl, Diskretisierung, Definition von Materialeigenschaften, Festlegung der Randbedingungen, Aufbringen von statischen Lasten, Durchführen der Berechnung, Darstellung und Auswertung der Ergebnisse Aufbau von Modellen mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen Einfluss der Elementauswahl und Vernetzung auf die Qualität der Ergebnisse Anwendung der FEA auf statische Probleme in der Strukturmechanik Verifizierung und Validierung von Ergebnissen, Prüfung der Ergebnisse auf Plausibilität Darstellung der Ergebnisse in einer technischen Dokumentation Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss des ersten Studienabschnittes, Erfolgreiche Teilnahme Einführung CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) benotete Klausur (90 Minuten) b) Studienarbeit (benotet) Übersicht der Schwerpunkte Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzlich die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozesse vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung und – steuerung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Produktionsanlagen detailliert auslegen und abtakten Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Produktionsplanung zu gewinnen. neue Modelle erstellen. Produktionssysteme optimieren. Hypothesentests aufstellen. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Standardmethoden für Produktionsprozesse Eingliederung der Arbeitsvorbereitung in die Unternehmensorganisation, Einführung in die Arbeitsorganisation, Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Kapazitäts- und Terminplanung, Fertigungsteuerung, Bestimmung vorherbestimmter manueller Vorgabezeiten, Systematische Planung von Produktionssystemen b) Standardmethoden in der Planung der Produktion Personalplanung, Betriebsmittelplanung, Betriebsmittelinstandhaltung, Zeitwesen, Arbeitsbewertung und Entlohnungssysteme, Gestaltung von Arbeitsabläufen, Grundlagen zu Lean Management und modernen Produktionssystemen c) Labor Digitale Planung und Steuerung der Produktion Einführung in die Kapazitäts- und Terminplanung, PPS-System, rechner-gestützte Produktionsplanung und –controlling Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Fertigungstechnik, Grundlagen der Produktentwicklung, Konstruktionslehre 1 und 2, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] Bericht/Ausarbeitung einer eigenen Planung [unbenotet] Übersicht der Schwerpunkte Grundlagen Sustainable Engineering Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen das Konzept der Exergie verstehen und erklären. Grundlagen zur thermodynamischen Berechnung von Systemen mit chemischen Reaktionen verstehen und erklären. Grundlagen der Bilanzierung und Simulation strömungstechnischer Vorgänge verstehen und erklären. die Grundlagen von Ähnlichkeitsgesetzen für thermodynamische und fluidmechanische Systeme erklären und verstehen. das Konzept von dimensionslosen Kennzahlen im thermofluiddynamischen Zusammenhang verstehen. das Konzept einer Ökobilanz verstehen und erklären. das Konzept eines Product Carbon Footprints (PCA) und eines Corporate Carbon Footprints (CCA) verstehen und erklären. die Bedeutung und die Quantifizierung von Umwelteinflüssen verstehen und erklären. Grundlegende Werkstoffkennwerte kennen. Methode der Werkstoffauswahl erklären können. Materilalindices für den Leichtbau benennen können. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen die Exergie von thermodynamischen Systemen und Prozessen berechnen. die Energiebilanz von chemischen Prozessen und Reaktionen berechnen. Ähnlichkeitsgesetze auf thermodynamische und fluidmechanische Systeme und Prozesse anwenden. dimensionslose Kennzahlen für thermofluiddynamische Systeme und Prozesse berechnen. Anwendung der Erhaltungsätze in der Strömungslehre. die Umwelteinflüsse von technischen Systemen analysieren. technische Systeme anhand ihrer Umwelteinflüsse, ihres PCA bzw. CCA oder ihrer Ökobilanz bewerten. Konzepte zur Optimierung der Umwelteinflüsse von technischen Systemen entwickeln. Zielkonflikt bei der Werkstoffauswahl analysieren und bewerten Einfluss verschiedener Querschnittsformen bewerten Werkstoffauswahlschaubilder anwenden. Elastische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und Schäumen vorhersagen. Software Ansys Granta EduPack anwenden. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Fluidmechanik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA, CCA verstehen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA und CCA fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Werkstoffauswahl im Rahmen des Produktentstehungsprozesses integrieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifiziere Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Lösungen im Hinblick auf thermodynamische und fluidmechanische Kennzahlen bewerten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Ableiten von neuen Werkstoffindices. Randbedingungen in den Werkstoffauswahlprozess integrieren. Inhalte Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Energie- und Strömungsprozesse Allgemeine Grundlagen der weiterführenden Behandlung energetischer und strömungstechnischer Prozesse, wie Exergie-Grundlagen, chem. Thermodynamik, Mehrdimensionale Strömungen, Ähnlichkeitstheorie b) Grundlagen LCA Allgemeine Grundlagen von LCA/Ökobilanzen, die sowohl im Rahmen energetischer und strömungstechnischer Prozesse als auch im Rahmen der Werkstoffauswahl benötigt werden. Übersicht über Umwelteinflüsse und Nachhaltigkeitsmetriken. Aufbau und Elemente von Ökobilanz (LCA), Product Carbon Footprint (PCF), Corporate Carbon Footprint (CCF). Interpretation der Ergebnisse von Ökobilanzen. c) Systematische Werkstoffauswahl Ausgewählte Methoden / Herangehensweisen der Werkstoffauswahl mit Beispielen auf Basis von Materialindices und Werkstoffeigenschaftsschaubilder. Berücksichtigung von verschiedenen Faktoren bei der Werkstoffauswahl und lösen von Zielkonflikten. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Werkstoffe 1, Werkstoffe 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (90 Minuten), benotet c) Klausur (60 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 1 Projekt 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Die Studierenden erlernen im Modul „Projekt 1“ die Bearbeitung einer konkreten, praxisnahen und zeitlich klar begrenzten Aufgabenstellung aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus unter Verwendung der Methoden des Projektmanagements. Die Projektdurchführung erfolgt in einer Gruppe, bestehend aus jeweils 3 oder 4 Studierenden. Abweichungen von der vorgesehenen Gruppengröße bedürfen der Zustimmung durch die Studiengangkoordination des Studiengangs. Zu Semesterbeginn erfolgt im Rahmen der geblockten Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“ die Vorstellung von Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeugen und von Techniken zur Präsentation von Arbeitsergebnissen. Damit werden im Rahmen der dann erfolgenden Projektdurchführung die studentische Teamfähigkeit, die Projektmanagement-Kompetenzen und die Fähigkeit zur Selbstorganisation aufgebaut. Außerdem beginnen die Studierenden mit dem Aufbau, ihre Kompetenzen, Arbeitsergebnisse in einer für Fachleute verständlichen, klar gegliederten, schriftlichen, ingenieurwissenschaftlichen Abhandlung schriftlich darzustellen und geeignet zu präsentieren. Die benötigten Informationen, Daten und Unterlagen für die Bearbeitung der jeweiligen Aufgabenstellung werden von den Projektgruppen in Rahmen der Projektbearbeitung selbst beschafft. Wöchentlich erfolgt projektgruppenweise durch die Studierenden im Rahmen einer Besprechung mit der Projektbetreuung die Präsentation der erreichten Teilergebnisse. Die jeweilige Projektbetreuung coacht im Rahmen dieser Besprechungen die Studierenden der Projektgruppe Projektmanagement- und Aufgabenstellung-bezogen. Sofern aufgrund der Gruppenanzahl räumlich und zeitlich technisch möglich, erfolgen im Projektverlauf jeweils drei (in Ausnahmesemestern zwei) Präsentationen der einzelnen Projekte mit zunehmender Länge mittels geeigneter Präsentationstechniken entweder vor allen Projektgruppen des Fachsemesters ansonsten vor einer aus technischen Gründen begrenzten Anzahl von Projektgruppen. In der Regel wirkt jedes Projektgruppenmitglied persönlich bei diesen Präsentationen des eigenen Projekts mit. Bei diesen Präsentationen besteht Anwesenheitspflicht. Die Projektergebnisse werden bei Projektende schriftlich in einem Bericht dokumentiert. Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen … die grundlegende Vorgehensweise bei der Bearbeitung konkreter praxisnaher Aufgabenstellungen aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus im Team darlegen und die maschinenbaulichen / ingenieurwissenschaftlichen Zusammenhänge verstehen. … die Bedeutung des Projektmanagements und der Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge verstehen und erklären. … Präsentationstechniken verstehen und erklären. … maschinenbauliche Grundlagen aus einem Teilgebiet verstehen und beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer … Technische Berichte schreiben, Präsentationen vorbereiten und durchführen. … Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge zielorientiert anwenden. … im Team arbeiten. … sich ausgehend von Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. … in Teilgebieten technische Zusammenhänge erkennen und einordnen, Aufgabenstellungen analysieren, Schlussfolgerungen ziehen und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Wissenschaftliche Innovation … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, Sachverhalte gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im Maschinenbau zu gewinnen. … sofern jeweils im Projekt erforderlich, neue maschinenbauliche Modelle erstellen bzw. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen, Hypothesentests aufstellen und maschinenbauliche Systeme optimieren. Kommunikation und Kooperation … aktiv innerhalb eines Teams / einer Organisation zusammenarbeiten/kooperieren und durch Kommunizieren Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für die gestellte Projektaufgabe zu finden. … den erarbeiteten Lösungsweg der Aufgabe theoretisch und methodisch begründen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität … auf Basis der projektspezifisch angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. … die eigenen Fähigkeiten im Teamvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“: Definition, Abgrenzung und charakteristische Rollen von Projekten und Projektmanagement (PM); PM-Prozessmodelle (Ablauf von Projekten); Initialisierung, Planung, Steuerung und Abschluss von Projekten; Erstellen von Projektskizzen und Projektplänen; PM-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge; Präsentationstechniken, Verfassung von technischen Berichten. b) Selbständige Bearbeitung einer vorgegebenen individuellen Projektaufgabenstellung in Projektgruppen unter Anleitung durch die Projektbetreuung. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Module der Semester 1 und 2 empfohlen: Module des Semesters 3 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Testat b) Technischer Bericht (benotet) und Präsentationen (nicht benotet)	5 ECTS
Simulation und Regelung von Systemen Simulation und Regelung von Systemen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Regelungstechnik vorweisen. dynamisches Verhalten von linearen System mit Hilfe verschiedener Methoden (DGL, Frequenzgang, Übertragungsfunktion) beschreiben und ihre Stabilität beurteilen. Dynamische Systeme in Simulationstools aufbauen und analysieren. Aufbau und Struktur von Regelkreisen erkennen und sich ergebende Übertragungsfunktionen bestimmen-. Einfluss von Störgrößen auf den Regelkreis begreifen und mit den Grundlagen der Regelungstechnik mathematisch beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Ein- und mehrschleifige Regelkreise nach unterschiedlichen Methoden auslegen, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Regler gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. Modelle von Regelsysteme erstellen und mit Hilfe von Übertragungsgliedern im s-Bereich beschreiben, sowie das Verhalten mit geeigneten Programmen simulieren. mit Hilfe der Laplace Transformation gewöhnliche Differentialgleichungen lösen. Frequenzgänge berechnen und grafisch darstellen sowie auf Grundlage eines Blockschaltbildes beliebige Übertragungsfunktionen berechnen. die Systemantwort (Zeit- u. Frequenzbereich) einem Übertragungsglied zuordnen. Wissenschaftliche Innovation Steuerungs- und regelungstechnische Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Regelsysteme optimieren. eigenständig Ansätze für neue Regelkonzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. Regelungstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung Regelungstechnik 1: Steuern und Regeln, Signalflussbild, Übertragungselemente, Lösung von DGL’s, LAPLACE-Transformation, Übertragungs- und Frequenzgangfunktion, Testfunktionen, Pol-Nullstellenplan, Stabilität von Regelkreisen, NYQUIST-Kriterium, BODE-Verfahren, Kaskadenregelung. b) Übungen Computer Aided Control Engineering 1 (CACE 1): Simulation mit MATLAB/Simulink, Rapid Control Prototyping. c) Labor Regelungstechnik 1: Identifikation von Streckenparametern. Auslegung, Berechnung und Aufbau eines Regelkreises mit verschiedenen Reglern. Modellierung einer Gleichstrommaschine. Auslegung, Aufbau und Berechnung eines Drehzahlreglers und eines Positionsreglers für den Gleichstrommotor. Kaskadenregelung eines Antriebs. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1 - 3, Steuerungstechnik, Elektronik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur- 90 Min., benotet b) Testat, unbenotet c) Bericht, unbenotet	5 ECTS
Konstruktion 3 Konstruktion 3 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktion von einzelnen Bauteilen und ganzen Baugruppen verstehen. die Vorgehensweise der Auslegung von Maschinenelementen nachvollziehen und die Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung verstehen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Problemstellungen zu ausgewählten Maschinenelementen lösen. Methoden zur Berechnung und Auslegung von komplexen Maschinenelementen der Antriebstechnik anwenden. Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung auf neue Einsatzfälle anwenden. durch Anwendung der Grundkenntnisse, sich in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Wissenschaftliche Innovation Berechnungsmodelle erstellen und anwenden, auch bei neuen Themengebieten. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation zusammenarbeiten in der Gruppe (Teamarbeit), kommunizieren und Informationen beschaffen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Konstruktion und Berechnung benutzen, um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg der Konstruktion theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten in der Gruppe einbringen, reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Maschinenelemente 2: · Übersicht Zahnradgetriebe (Stirn-, Kegel-, Schraubenräder) · Stirnradgetriebe (Übersetzung, Allg. Verzahnungsgesetz, Schrägverzahnung, Profilverschiebung, Zahnkräfte, Tragfähigkeit) · Achsen und Wellen (Grobauslegung, Nachrechnung mit Methode „Bach“, dynamisches Verhalten) · Schraubenverbindungen (Anzieh- und Lösemoment, Verspannungsdiagramm, Spannungen) · Übersicht Zugmittelgetriebe (Flach-, Keil-, Zahnriemen, Ketten) · Reibschlüssiger Riementrieb · Übersicht Kupplungen (Bauarten) b) Konstruktiver Entwurf 3: · Wird als Teamarbeit in Kleingruppen durchgeführt · Eine Baugruppe entwerfen mit den Elementen aus Maschinenelemente 1 und 2 - für eine vorgegebene Funktion (Getriebe) · Gesamtentwurf der Baugruppe mit CAD erstellen (Volumenmodell und abgeleitete Baugruppenzeichnung) · Einzelteilzeichnungen als normgerechte Fertigungszeichnungen mit CAD erstellen · Berechnung der verwendeten Maschinenelemente Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: MBB Konstruktion 1, MBB Konstruktion 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur - 90 Minuten (benotet) b) Hausarbeit: Entwurf (benotet)	5 ECTS
Mess- und Antriebstechnik Mess- und Antriebstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Mess- und Antriebstechnik vorweisen. Antriebssysteme konzipieren, aufbauen und in Betrieb nehmen Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik Zusammenhänge in der Mess- und Antriebstechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Antriebstechnik sowie deren Signalverarbeitung verstehen Mess- und Antriebsprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Mess- und Antriebssysteme auslegen. Laborberichte erstellen, Messkurven bewerten und analysieren Wissenschaftliche Innovation mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Mess- und Antriebssystemmodelle erstellen. Mess- und Antriebssysteme optimieren Mess- und Antriebsaufgaben lösen bzw. bekannte Lösungen verbessern. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Arbeitsgruppe kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Laborübungen auswerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Antriebstechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. einen erarbeiteten Lösungsweg zu Mess-, Antriebsproblemen theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Vorlesung Grundlagen Messtechnik: Grundlegende Begriffe und Methoden der Messtechnik und Sensorik, systematische und zufällige Messabweichungen, Beschreibung von Messeinrichtungen (Kennlinien), Messmittelfähigkeitsanalyse, Ausgleichsrechnung, Fehlerfortpflanzung, Aufbau von Messketten. Messen elektrischer Größen sowie ausgewählter physikalischen Größen wie z. B. Temperatur, Druck, Kraft, Volumenstrom Messbrücken Signalerfassung und -filterung, Signalformen, Frequenzanalyse, Fourier-Reihe, diskrete Fourier-Transformation (FFT). Vorlesung Antriebssysteme: Bewegungsgleichungen mit Einfluss von Trägheitsmomenten, Getriebewirkungsgrad und Getriebeübersetzung, Lastkennlinien von Arbeitsmaschinen mit Übungen. Dynamik-, Genauigkeit-, Leistungsbetrachtungen, typische Antriebssysteme wie Spindel/Mutter, Zahnstange/Ritzel, elektrische Motorprinzipien (Gleichstrom-, Synchron-, Asynchronmotoren, Linearmotoren, Schrittmotoren), Peripheriekomponenten (Bremsen, Drehgeber, Resolver), Leistungselektronik zum Betrieb verschiedener el. Motoren. Labor: Inbetriebnahme und Kennlinienmessung von Drehstrom-, BLDC-Motoren, Messmittelfähigkeitsuntersuchung, Inkrementelle Wegmesssysteme, Linearsynchronmotor, Programmierung einer Sensorkennlinie Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend empfohlen: Elektronik, Elektrotechnik, Mathematik, technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur 90 Min. benotet Labor: Testat, unbenotet	5 ECTS

4. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzlich die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozesse vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung und – steuerung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Produktionsanlagen detailliert auslegen und abtakten Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Produktionsplanung zu gewinnen. neue Modelle erstellen. Produktionssysteme optimieren. Hypothesentests aufstellen. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Standardmethoden für Produktionsprozesse Eingliederung der Arbeitsvorbereitung in die Unternehmensorganisation, Einführung in die Arbeitsorganisation, Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Kapazitäts- und Terminplanung, Fertigungsteuerung, Bestimmung vorherbestimmter manueller Vorgabezeiten, Systematische Planung von Produktionssystemen b) Standardmethoden in der Planung der Produktion Personalplanung, Betriebsmittelplanung, Betriebsmittelinstandhaltung, Zeitwesen, Arbeitsbewertung und Entlohnungssysteme, Gestaltung von Arbeitsabläufen, Grundlagen zu Lean Management und modernen Produktionssystemen c) Labor Digitale Planung und Steuerung der Produktion Einführung in die Kapazitäts- und Terminplanung, PPS-System, rechner-gestützte Produktionsplanung und –controlling Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Fertigungstechnik, Grundlagen der Produktentwicklung, Konstruktionslehre 1 und 2, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] Bericht/Ausarbeitung einer eigenen Planung [unbenotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Basismodul 2 Basismodul 2 Auswahl eines Basismoduls aus einem der drei nicht gewählten Schwerpunkte. Übersicht der Schwerpunkte Roboterautomation für industrielle Anwendungen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagen der anlagennahen Fertigungsautomatisierung Einsatzgebiete und Aufbau von Industrierobotern Grundlagen der Steuerungstechnik der Industrieroboter Grundlagen der funktionalen Sicherheit und der Mensch-Roboter-Kollaboration Grundlagen von Feldbussystemen Moderne Trends in der Industrierobotik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Strukturen von seriellen Robotern mathematisch beschreiben Transformationen zwischen Koordinatensystemen durchführen Roboterprogramme erstellen Führungsgrößenverläufe und Bahnkurven berechnen Bewegungsachsen auslegen Wissenschaftliche Innovation Herausforderungen und mathematische Methoden in der Bewegungssteuerung.. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden. Inhalte zur Robotik und Automation präsentieren und fachlich diskutieren. Zusammenarbeit/Kommunikation mit Produkt- und Anlagenentwicklung Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Einführung in die Produktionsautomatisierung, automatisierungstechnische Pyramide, Aufbau und Komponenten von Automatisierungslösungen Aufbau und Einsatz von Industrierobotern, Freiheitsgrade von Starrkörpersystemen, Kinematische Transformationen, Homogene Koordinaten, Euler- und Kardanwinkel, Jacobi-Matrix Programmierung von Industrierobotern, Simulationswerkzeuge, Mensch-Roboter-Kollaboration, Grundlagen der funktionalen Sicherheit, Trends in der Industrierobotik Grundlagen serieller Datenübertragung, Feldbussysteme Aufbau von numerischen Steuerungen, Führungsgrößenerzeugung, Interpolation Nutzung von MATLAB/Simulink zur Auslegung von Steuerungsalgorithmen Herausforderungen bei der Modellbildung sowie Steuerung und Regelung von Bewegungsachsen Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 min.) (benotet) b) Bericht und Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung verstehen und beschreiben Grundlagen und Konzepte der virtuellen Produktentwicklung verstehen den Prozess der Entwicklung, des Entwurfs und der Bewertung von maschinentechnischen Produkten oder Systemen mit Hilfe von computergestützten Design- und Simulationstools verstehen erweiterte Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen. Grundlagen des Model Based Definition kennen. Grundlagen und Konzepte einer Finiten-Elemente-Analyse verstehen und beschreiben. numerische Modelle für strukturmechanische Fragestellungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung in Beispiel-Projekten anwenden und ihre Stärken und Schwächen praktisch erfahren Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen erweiterte Arbeitsmethodiken eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus Fertigungsunterlagen ableiten. kommerzielle FEA-Software für die Analyse realer Ingenieurprobleme praktisch anwenden. numerische Modelle von Bauteilen entsprechend definierter Anforderungen aufbauen und simulieren. Bauteile für statische Lastfälle auslegen und Berechnungsergebnisse interpretieren. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Tools für die methodische Produktentwicklung“: Klassische, lineare Methoden (zum Beispiel: Lasten- und Pflichtenheft, Stage-Gate-Prozess, Funktionenorientierung, Kreativitätstechniken, TRIZ, Morphologie, Bewertungsmethoden, QFD, FMEA, Wertanalyse, Wasserfall-Projektmanagement). Agile, zyklische Methoden (zum Beispiel: User Story, SCRUM, Design Thinking, Schnelle Mockups). Ausgewählte Methoden werden vorgestellt und in praktischen Übungsprojekten erlebbar gemacht. Es wird insbesondere der Unterschied zwischen klassischen, linearen Ansätzen und agilen, zyklischen Ansätzen mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen herausgearbeitet. b) Vorlesung „Computer Aided Engineering 1“: Themengebiet CAD: Erweiterte Bauteilmodellierung (Zug-Elemente mit variablem Schnitt, Zug-Verbund Elemente, spiralförmige Elemente…) Parametrische Flächenmodellierung Erweiterte Baugruppenmodellierung (Modelstruktur, Skelettmodelle, flexible Komponenten, Schrumpfverpackungen) Model Based Definition (kombinierte Ansichten, Grundzüge ISO GPS, 3D-Master Erstellung, Toleranzanalyse) Additive Fertigung (Generisches Design und Gitterstrukturen Parametrik (Parametermodelle, Familientabellen) Themengebiet FEA: Grundlagen der Finite-Elemente-Analyse (FEA) Einführung in kommerzielle FE-Software Aufbereitung von CAD-Daten, Elementauswahl, Diskretisierung, Definition von Materialeigenschaften, Festlegung der Randbedingungen, Aufbringen von statischen Lasten, Durchführen der Berechnung, Darstellung und Auswertung der Ergebnisse Aufbau von Modellen mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen Einfluss der Elementauswahl und Vernetzung auf die Qualität der Ergebnisse Anwendung der FEA auf statische Probleme in der Strukturmechanik Verifizierung und Validierung von Ergebnissen, Prüfung der Ergebnisse auf Plausibilität Darstellung der Ergebnisse in einer technischen Dokumentation Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss des ersten Studienabschnittes, Erfolgreiche Teilnahme Einführung CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) benotete Klausur (90 Minuten) b) Studienarbeit (benotet) Übersicht der Schwerpunkte Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzlich die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozesse vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung und – steuerung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Produktionsanlagen detailliert auslegen und abtakten Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Produktionsplanung zu gewinnen. neue Modelle erstellen. Produktionssysteme optimieren. Hypothesentests aufstellen. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Standardmethoden für Produktionsprozesse Eingliederung der Arbeitsvorbereitung in die Unternehmensorganisation, Einführung in die Arbeitsorganisation, Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Kapazitäts- und Terminplanung, Fertigungsteuerung, Bestimmung vorherbestimmter manueller Vorgabezeiten, Systematische Planung von Produktionssystemen b) Standardmethoden in der Planung der Produktion Personalplanung, Betriebsmittelplanung, Betriebsmittelinstandhaltung, Zeitwesen, Arbeitsbewertung und Entlohnungssysteme, Gestaltung von Arbeitsabläufen, Grundlagen zu Lean Management und modernen Produktionssystemen c) Labor Digitale Planung und Steuerung der Produktion Einführung in die Kapazitäts- und Terminplanung, PPS-System, rechner-gestützte Produktionsplanung und –controlling Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Fertigungstechnik, Grundlagen der Produktentwicklung, Konstruktionslehre 1 und 2, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] Bericht/Ausarbeitung einer eigenen Planung [unbenotet] Übersicht der Schwerpunkte Grundlagen Sustainable Engineering Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen das Konzept der Exergie verstehen und erklären. Grundlagen zur thermodynamischen Berechnung von Systemen mit chemischen Reaktionen verstehen und erklären. Grundlagen der Bilanzierung und Simulation strömungstechnischer Vorgänge verstehen und erklären. die Grundlagen von Ähnlichkeitsgesetzen für thermodynamische und fluidmechanische Systeme erklären und verstehen. das Konzept von dimensionslosen Kennzahlen im thermofluiddynamischen Zusammenhang verstehen. das Konzept einer Ökobilanz verstehen und erklären. das Konzept eines Product Carbon Footprints (PCA) und eines Corporate Carbon Footprints (CCA) verstehen und erklären. die Bedeutung und die Quantifizierung von Umwelteinflüssen verstehen und erklären. Grundlegende Werkstoffkennwerte kennen. Methode der Werkstoffauswahl erklären können. Materilalindices für den Leichtbau benennen können. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen die Exergie von thermodynamischen Systemen und Prozessen berechnen. die Energiebilanz von chemischen Prozessen und Reaktionen berechnen. Ähnlichkeitsgesetze auf thermodynamische und fluidmechanische Systeme und Prozesse anwenden. dimensionslose Kennzahlen für thermofluiddynamische Systeme und Prozesse berechnen. Anwendung der Erhaltungsätze in der Strömungslehre. die Umwelteinflüsse von technischen Systemen analysieren. technische Systeme anhand ihrer Umwelteinflüsse, ihres PCA bzw. CCA oder ihrer Ökobilanz bewerten. Konzepte zur Optimierung der Umwelteinflüsse von technischen Systemen entwickeln. Zielkonflikt bei der Werkstoffauswahl analysieren und bewerten Einfluss verschiedener Querschnittsformen bewerten Werkstoffauswahlschaubilder anwenden. Elastische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und Schäumen vorhersagen. Software Ansys Granta EduPack anwenden. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Fluidmechanik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA, CCA verstehen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA und CCA fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Werkstoffauswahl im Rahmen des Produktentstehungsprozesses integrieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifiziere Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Lösungen im Hinblick auf thermodynamische und fluidmechanische Kennzahlen bewerten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Ableiten von neuen Werkstoffindices. Randbedingungen in den Werkstoffauswahlprozess integrieren. Inhalte Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Energie- und Strömungsprozesse Allgemeine Grundlagen der weiterführenden Behandlung energetischer und strömungstechnischer Prozesse, wie Exergie-Grundlagen, chem. Thermodynamik, Mehrdimensionale Strömungen, Ähnlichkeitstheorie b) Grundlagen LCA Allgemeine Grundlagen von LCA/Ökobilanzen, die sowohl im Rahmen energetischer und strömungstechnischer Prozesse als auch im Rahmen der Werkstoffauswahl benötigt werden. Übersicht über Umwelteinflüsse und Nachhaltigkeitsmetriken. Aufbau und Elemente von Ökobilanz (LCA), Product Carbon Footprint (PCF), Corporate Carbon Footprint (CCF). Interpretation der Ergebnisse von Ökobilanzen. c) Systematische Werkstoffauswahl Ausgewählte Methoden / Herangehensweisen der Werkstoffauswahl mit Beispielen auf Basis von Materialindices und Werkstoffeigenschaftsschaubilder. Berücksichtigung von verschiedenen Faktoren bei der Werkstoffauswahl und lösen von Zielkonflikten. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Werkstoffe 1, Werkstoffe 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (90 Minuten), benotet c) Klausur (60 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 1 Projekt 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Die Studierenden erlernen im Modul „Projekt 1“ die Bearbeitung einer konkreten, praxisnahen und zeitlich klar begrenzten Aufgabenstellung aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus unter Verwendung der Methoden des Projektmanagements. Die Projektdurchführung erfolgt in einer Gruppe, bestehend aus jeweils 3 oder 4 Studierenden. Abweichungen von der vorgesehenen Gruppengröße bedürfen der Zustimmung durch die Studiengangkoordination des Studiengangs. Zu Semesterbeginn erfolgt im Rahmen der geblockten Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“ die Vorstellung von Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeugen und von Techniken zur Präsentation von Arbeitsergebnissen. Damit werden im Rahmen der dann erfolgenden Projektdurchführung die studentische Teamfähigkeit, die Projektmanagement-Kompetenzen und die Fähigkeit zur Selbstorganisation aufgebaut. Außerdem beginnen die Studierenden mit dem Aufbau, ihre Kompetenzen, Arbeitsergebnisse in einer für Fachleute verständlichen, klar gegliederten, schriftlichen, ingenieurwissenschaftlichen Abhandlung schriftlich darzustellen und geeignet zu präsentieren. Die benötigten Informationen, Daten und Unterlagen für die Bearbeitung der jeweiligen Aufgabenstellung werden von den Projektgruppen in Rahmen der Projektbearbeitung selbst beschafft. Wöchentlich erfolgt projektgruppenweise durch die Studierenden im Rahmen einer Besprechung mit der Projektbetreuung die Präsentation der erreichten Teilergebnisse. Die jeweilige Projektbetreuung coacht im Rahmen dieser Besprechungen die Studierenden der Projektgruppe Projektmanagement- und Aufgabenstellung-bezogen. Sofern aufgrund der Gruppenanzahl räumlich und zeitlich technisch möglich, erfolgen im Projektverlauf jeweils drei (in Ausnahmesemestern zwei) Präsentationen der einzelnen Projekte mit zunehmender Länge mittels geeigneter Präsentationstechniken entweder vor allen Projektgruppen des Fachsemesters ansonsten vor einer aus technischen Gründen begrenzten Anzahl von Projektgruppen. In der Regel wirkt jedes Projektgruppenmitglied persönlich bei diesen Präsentationen des eigenen Projekts mit. Bei diesen Präsentationen besteht Anwesenheitspflicht. Die Projektergebnisse werden bei Projektende schriftlich in einem Bericht dokumentiert. Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen … die grundlegende Vorgehensweise bei der Bearbeitung konkreter praxisnaher Aufgabenstellungen aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus im Team darlegen und die maschinenbaulichen / ingenieurwissenschaftlichen Zusammenhänge verstehen. … die Bedeutung des Projektmanagements und der Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge verstehen und erklären. … Präsentationstechniken verstehen und erklären. … maschinenbauliche Grundlagen aus einem Teilgebiet verstehen und beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer … Technische Berichte schreiben, Präsentationen vorbereiten und durchführen. … Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge zielorientiert anwenden. … im Team arbeiten. … sich ausgehend von Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. … in Teilgebieten technische Zusammenhänge erkennen und einordnen, Aufgabenstellungen analysieren, Schlussfolgerungen ziehen und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Wissenschaftliche Innovation … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, Sachverhalte gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im Maschinenbau zu gewinnen. … sofern jeweils im Projekt erforderlich, neue maschinenbauliche Modelle erstellen bzw. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen, Hypothesentests aufstellen und maschinenbauliche Systeme optimieren. Kommunikation und Kooperation … aktiv innerhalb eines Teams / einer Organisation zusammenarbeiten/kooperieren und durch Kommunizieren Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für die gestellte Projektaufgabe zu finden. … den erarbeiteten Lösungsweg der Aufgabe theoretisch und methodisch begründen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität … auf Basis der projektspezifisch angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. … die eigenen Fähigkeiten im Teamvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“: Definition, Abgrenzung und charakteristische Rollen von Projekten und Projektmanagement (PM); PM-Prozessmodelle (Ablauf von Projekten); Initialisierung, Planung, Steuerung und Abschluss von Projekten; Erstellen von Projektskizzen und Projektplänen; PM-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge; Präsentationstechniken, Verfassung von technischen Berichten. b) Selbständige Bearbeitung einer vorgegebenen individuellen Projektaufgabenstellung in Projektgruppen unter Anleitung durch die Projektbetreuung. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Module der Semester 1 und 2 empfohlen: Module des Semesters 3 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Testat b) Technischer Bericht (benotet) und Präsentationen (nicht benotet)	5 ECTS
Simulation und Regelung von Systemen Simulation und Regelung von Systemen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Regelungstechnik vorweisen. dynamisches Verhalten von linearen System mit Hilfe verschiedener Methoden (DGL, Frequenzgang, Übertragungsfunktion) beschreiben und ihre Stabilität beurteilen. Dynamische Systeme in Simulationstools aufbauen und analysieren. Aufbau und Struktur von Regelkreisen erkennen und sich ergebende Übertragungsfunktionen bestimmen-. Einfluss von Störgrößen auf den Regelkreis begreifen und mit den Grundlagen der Regelungstechnik mathematisch beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Ein- und mehrschleifige Regelkreise nach unterschiedlichen Methoden auslegen, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Regler gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. Modelle von Regelsysteme erstellen und mit Hilfe von Übertragungsgliedern im s-Bereich beschreiben, sowie das Verhalten mit geeigneten Programmen simulieren. mit Hilfe der Laplace Transformation gewöhnliche Differentialgleichungen lösen. Frequenzgänge berechnen und grafisch darstellen sowie auf Grundlage eines Blockschaltbildes beliebige Übertragungsfunktionen berechnen. die Systemantwort (Zeit- u. Frequenzbereich) einem Übertragungsglied zuordnen. Wissenschaftliche Innovation Steuerungs- und regelungstechnische Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Regelsysteme optimieren. eigenständig Ansätze für neue Regelkonzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. Regelungstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung Regelungstechnik 1: Steuern und Regeln, Signalflussbild, Übertragungselemente, Lösung von DGL’s, LAPLACE-Transformation, Übertragungs- und Frequenzgangfunktion, Testfunktionen, Pol-Nullstellenplan, Stabilität von Regelkreisen, NYQUIST-Kriterium, BODE-Verfahren, Kaskadenregelung. b) Übungen Computer Aided Control Engineering 1 (CACE 1): Simulation mit MATLAB/Simulink, Rapid Control Prototyping. c) Labor Regelungstechnik 1: Identifikation von Streckenparametern. Auslegung, Berechnung und Aufbau eines Regelkreises mit verschiedenen Reglern. Modellierung einer Gleichstrommaschine. Auslegung, Aufbau und Berechnung eines Drehzahlreglers und eines Positionsreglers für den Gleichstrommotor. Kaskadenregelung eines Antriebs. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1 - 3, Steuerungstechnik, Elektronik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur- 90 Min., benotet b) Testat, unbenotet c) Bericht, unbenotet	5 ECTS
Konstruktion 3 Konstruktion 3 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktion von einzelnen Bauteilen und ganzen Baugruppen verstehen. die Vorgehensweise der Auslegung von Maschinenelementen nachvollziehen und die Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung verstehen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Problemstellungen zu ausgewählten Maschinenelementen lösen. Methoden zur Berechnung und Auslegung von komplexen Maschinenelementen der Antriebstechnik anwenden. Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung auf neue Einsatzfälle anwenden. durch Anwendung der Grundkenntnisse, sich in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Wissenschaftliche Innovation Berechnungsmodelle erstellen und anwenden, auch bei neuen Themengebieten. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation zusammenarbeiten in der Gruppe (Teamarbeit), kommunizieren und Informationen beschaffen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Konstruktion und Berechnung benutzen, um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg der Konstruktion theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten in der Gruppe einbringen, reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Maschinenelemente 2: · Übersicht Zahnradgetriebe (Stirn-, Kegel-, Schraubenräder) · Stirnradgetriebe (Übersetzung, Allg. Verzahnungsgesetz, Schrägverzahnung, Profilverschiebung, Zahnkräfte, Tragfähigkeit) · Achsen und Wellen (Grobauslegung, Nachrechnung mit Methode „Bach“, dynamisches Verhalten) · Schraubenverbindungen (Anzieh- und Lösemoment, Verspannungsdiagramm, Spannungen) · Übersicht Zugmittelgetriebe (Flach-, Keil-, Zahnriemen, Ketten) · Reibschlüssiger Riementrieb · Übersicht Kupplungen (Bauarten) b) Konstruktiver Entwurf 3: · Wird als Teamarbeit in Kleingruppen durchgeführt · Eine Baugruppe entwerfen mit den Elementen aus Maschinenelemente 1 und 2 - für eine vorgegebene Funktion (Getriebe) · Gesamtentwurf der Baugruppe mit CAD erstellen (Volumenmodell und abgeleitete Baugruppenzeichnung) · Einzelteilzeichnungen als normgerechte Fertigungszeichnungen mit CAD erstellen · Berechnung der verwendeten Maschinenelemente Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: MBB Konstruktion 1, MBB Konstruktion 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur - 90 Minuten (benotet) b) Hausarbeit: Entwurf (benotet)	5 ECTS
Mess- und Antriebstechnik Mess- und Antriebstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Mess- und Antriebstechnik vorweisen. Antriebssysteme konzipieren, aufbauen und in Betrieb nehmen Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik Zusammenhänge in der Mess- und Antriebstechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Antriebstechnik sowie deren Signalverarbeitung verstehen Mess- und Antriebsprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Mess- und Antriebssysteme auslegen. Laborberichte erstellen, Messkurven bewerten und analysieren Wissenschaftliche Innovation mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Mess- und Antriebssystemmodelle erstellen. Mess- und Antriebssysteme optimieren Mess- und Antriebsaufgaben lösen bzw. bekannte Lösungen verbessern. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Arbeitsgruppe kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Laborübungen auswerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Antriebstechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. einen erarbeiteten Lösungsweg zu Mess-, Antriebsproblemen theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Vorlesung Grundlagen Messtechnik: Grundlegende Begriffe und Methoden der Messtechnik und Sensorik, systematische und zufällige Messabweichungen, Beschreibung von Messeinrichtungen (Kennlinien), Messmittelfähigkeitsanalyse, Ausgleichsrechnung, Fehlerfortpflanzung, Aufbau von Messketten. Messen elektrischer Größen sowie ausgewählter physikalischen Größen wie z. B. Temperatur, Druck, Kraft, Volumenstrom Messbrücken Signalerfassung und -filterung, Signalformen, Frequenzanalyse, Fourier-Reihe, diskrete Fourier-Transformation (FFT). Vorlesung Antriebssysteme: Bewegungsgleichungen mit Einfluss von Trägheitsmomenten, Getriebewirkungsgrad und Getriebeübersetzung, Lastkennlinien von Arbeitsmaschinen mit Übungen. Dynamik-, Genauigkeit-, Leistungsbetrachtungen, typische Antriebssysteme wie Spindel/Mutter, Zahnstange/Ritzel, elektrische Motorprinzipien (Gleichstrom-, Synchron-, Asynchronmotoren, Linearmotoren, Schrittmotoren), Peripheriekomponenten (Bremsen, Drehgeber, Resolver), Leistungselektronik zum Betrieb verschiedener el. Motoren. Labor: Inbetriebnahme und Kennlinienmessung von Drehstrom-, BLDC-Motoren, Messmittelfähigkeitsuntersuchung, Inkrementelle Wegmesssysteme, Linearsynchronmotor, Programmierung einer Sensorkennlinie Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend empfohlen: Elektronik, Elektrotechnik, Mathematik, technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur 90 Min. benotet Labor: Testat, unbenotet	5 ECTS

4. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Grundlagen Sustainable Engineering Grundlagen Sustainable Engineering Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen das Konzept der Exergie verstehen und erklären. Grundlagen zur thermodynamischen Berechnung von Systemen mit chemischen Reaktionen verstehen und erklären. Grundlagen der Bilanzierung und Simulation strömungstechnischer Vorgänge verstehen und erklären. die Grundlagen von Ähnlichkeitsgesetzen für thermodynamische und fluidmechanische Systeme erklären und verstehen. das Konzept von dimensionslosen Kennzahlen im thermofluiddynamischen Zusammenhang verstehen. das Konzept einer Ökobilanz verstehen und erklären. das Konzept eines Product Carbon Footprints (PCA) und eines Corporate Carbon Footprints (CCA) verstehen und erklären. die Bedeutung und die Quantifizierung von Umwelteinflüssen verstehen und erklären. Grundlegende Werkstoffkennwerte kennen. Methode der Werkstoffauswahl erklären können. Materilalindices für den Leichtbau benennen können. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen die Exergie von thermodynamischen Systemen und Prozessen berechnen. die Energiebilanz von chemischen Prozessen und Reaktionen berechnen. Ähnlichkeitsgesetze auf thermodynamische und fluidmechanische Systeme und Prozesse anwenden. dimensionslose Kennzahlen für thermofluiddynamische Systeme und Prozesse berechnen. Anwendung der Erhaltungsätze in der Strömungslehre. die Umwelteinflüsse von technischen Systemen analysieren. technische Systeme anhand ihrer Umwelteinflüsse, ihres PCA bzw. CCA oder ihrer Ökobilanz bewerten. Konzepte zur Optimierung der Umwelteinflüsse von technischen Systemen entwickeln. Zielkonflikt bei der Werkstoffauswahl analysieren und bewerten Einfluss verschiedener Querschnittsformen bewerten Werkstoffauswahlschaubilder anwenden. Elastische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und Schäumen vorhersagen. Software Ansys Granta EduPack anwenden. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Fluidmechanik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA, CCA verstehen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA und CCA fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Werkstoffauswahl im Rahmen des Produktentstehungsprozesses integrieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifiziere Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Lösungen im Hinblick auf thermodynamische und fluidmechanische Kennzahlen bewerten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Ableiten von neuen Werkstoffindices. Randbedingungen in den Werkstoffauswahlprozess integrieren. Inhalte Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Energie- und Strömungsprozesse Allgemeine Grundlagen der weiterführenden Behandlung energetischer und strömungstechnischer Prozesse, wie Exergie-Grundlagen, chem. Thermodynamik, Mehrdimensionale Strömungen, Ähnlichkeitstheorie b) Grundlagen LCA Allgemeine Grundlagen von LCA/Ökobilanzen, die sowohl im Rahmen energetischer und strömungstechnischer Prozesse als auch im Rahmen der Werkstoffauswahl benötigt werden. Übersicht über Umwelteinflüsse und Nachhaltigkeitsmetriken. Aufbau und Elemente von Ökobilanz (LCA), Product Carbon Footprint (PCF), Corporate Carbon Footprint (CCF). Interpretation der Ergebnisse von Ökobilanzen. c) Systematische Werkstoffauswahl Ausgewählte Methoden / Herangehensweisen der Werkstoffauswahl mit Beispielen auf Basis von Materialindices und Werkstoffeigenschaftsschaubilder. Berücksichtigung von verschiedenen Faktoren bei der Werkstoffauswahl und lösen von Zielkonflikten. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Werkstoffe 1, Werkstoffe 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (90 Minuten), benotet c) Klausur (60 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Basismodul 2 Basismodul 2 Auswahl eines Basismoduls aus einem der drei nicht gewählten Schwerpunkte. Übersicht der Schwerpunkte Roboterautomation für industrielle Anwendungen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagen der anlagennahen Fertigungsautomatisierung Einsatzgebiete und Aufbau von Industrierobotern Grundlagen der Steuerungstechnik der Industrieroboter Grundlagen der funktionalen Sicherheit und der Mensch-Roboter-Kollaboration Grundlagen von Feldbussystemen Moderne Trends in der Industrierobotik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Strukturen von seriellen Robotern mathematisch beschreiben Transformationen zwischen Koordinatensystemen durchführen Roboterprogramme erstellen Führungsgrößenverläufe und Bahnkurven berechnen Bewegungsachsen auslegen Wissenschaftliche Innovation Herausforderungen und mathematische Methoden in der Bewegungssteuerung.. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden. Inhalte zur Robotik und Automation präsentieren und fachlich diskutieren. Zusammenarbeit/Kommunikation mit Produkt- und Anlagenentwicklung Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte Einführung in die Produktionsautomatisierung, automatisierungstechnische Pyramide, Aufbau und Komponenten von Automatisierungslösungen Aufbau und Einsatz von Industrierobotern, Freiheitsgrade von Starrkörpersystemen, Kinematische Transformationen, Homogene Koordinaten, Euler- und Kardanwinkel, Jacobi-Matrix Programmierung von Industrierobotern, Simulationswerkzeuge, Mensch-Roboter-Kollaboration, Grundlagen der funktionalen Sicherheit, Trends in der Industrierobotik Grundlagen serieller Datenübertragung, Feldbussysteme Aufbau von numerischen Steuerungen, Führungsgrößenerzeugung, Interpolation Nutzung von MATLAB/Simulink zur Auslegung von Steuerungsalgorithmen Herausforderungen bei der Modellbildung sowie Steuerung und Regelung von Bewegungsachsen Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (90 min.) (benotet) b) Bericht und Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung verstehen und beschreiben Grundlagen und Konzepte der virtuellen Produktentwicklung verstehen den Prozess der Entwicklung, des Entwurfs und der Bewertung von maschinentechnischen Produkten oder Systemen mit Hilfe von computergestützten Design- und Simulationstools verstehen erweiterte Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen. Grundlagen des Model Based Definition kennen. Grundlagen und Konzepte einer Finiten-Elemente-Analyse verstehen und beschreiben. numerische Modelle für strukturmechanische Fragestellungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen klassische und agile Methoden der Produktentwicklung in Beispiel-Projekten anwenden und ihre Stärken und Schwächen praktisch erfahren Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen erweiterte Arbeitsmethodiken eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus Fertigungsunterlagen ableiten. kommerzielle FEA-Software für die Analyse realer Ingenieurprobleme praktisch anwenden. numerische Modelle von Bauteilen entsprechend definierter Anforderungen aufbauen und simulieren. Bauteile für statische Lastfälle auslegen und Berechnungsergebnisse interpretieren. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Tools für die methodische Produktentwicklung“: Klassische, lineare Methoden (zum Beispiel: Lasten- und Pflichtenheft, Stage-Gate-Prozess, Funktionenorientierung, Kreativitätstechniken, TRIZ, Morphologie, Bewertungsmethoden, QFD, FMEA, Wertanalyse, Wasserfall-Projektmanagement). Agile, zyklische Methoden (zum Beispiel: User Story, SCRUM, Design Thinking, Schnelle Mockups). Ausgewählte Methoden werden vorgestellt und in praktischen Übungsprojekten erlebbar gemacht. Es wird insbesondere der Unterschied zwischen klassischen, linearen Ansätzen und agilen, zyklischen Ansätzen mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen herausgearbeitet. b) Vorlesung „Computer Aided Engineering 1“: Themengebiet CAD: Erweiterte Bauteilmodellierung (Zug-Elemente mit variablem Schnitt, Zug-Verbund Elemente, spiralförmige Elemente…) Parametrische Flächenmodellierung Erweiterte Baugruppenmodellierung (Modelstruktur, Skelettmodelle, flexible Komponenten, Schrumpfverpackungen) Model Based Definition (kombinierte Ansichten, Grundzüge ISO GPS, 3D-Master Erstellung, Toleranzanalyse) Additive Fertigung (Generisches Design und Gitterstrukturen Parametrik (Parametermodelle, Familientabellen) Themengebiet FEA: Grundlagen der Finite-Elemente-Analyse (FEA) Einführung in kommerzielle FE-Software Aufbereitung von CAD-Daten, Elementauswahl, Diskretisierung, Definition von Materialeigenschaften, Festlegung der Randbedingungen, Aufbringen von statischen Lasten, Durchführen der Berechnung, Darstellung und Auswertung der Ergebnisse Aufbau von Modellen mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen Einfluss der Elementauswahl und Vernetzung auf die Qualität der Ergebnisse Anwendung der FEA auf statische Probleme in der Strukturmechanik Verifizierung und Validierung von Ergebnissen, Prüfung der Ergebnisse auf Plausibilität Darstellung der Ergebnisse in einer technischen Dokumentation Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss des ersten Studienabschnittes, Erfolgreiche Teilnahme Einführung CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) benotete Klausur (90 Minuten) b) Studienarbeit (benotet) Übersicht der Schwerpunkte Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzlich die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozesse vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung und – steuerung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Produktionsanlagen detailliert auslegen und abtakten Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Produktionsplanung zu gewinnen. neue Modelle erstellen. Produktionssysteme optimieren. Hypothesentests aufstellen. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Standardmethoden für Produktionsprozesse Eingliederung der Arbeitsvorbereitung in die Unternehmensorganisation, Einführung in die Arbeitsorganisation, Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Kapazitäts- und Terminplanung, Fertigungsteuerung, Bestimmung vorherbestimmter manueller Vorgabezeiten, Systematische Planung von Produktionssystemen b) Standardmethoden in der Planung der Produktion Personalplanung, Betriebsmittelplanung, Betriebsmittelinstandhaltung, Zeitwesen, Arbeitsbewertung und Entlohnungssysteme, Gestaltung von Arbeitsabläufen, Grundlagen zu Lean Management und modernen Produktionssystemen c) Labor Digitale Planung und Steuerung der Produktion Einführung in die Kapazitäts- und Terminplanung, PPS-System, rechner-gestützte Produktionsplanung und –controlling Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Fertigungstechnik, Grundlagen der Produktentwicklung, Konstruktionslehre 1 und 2, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] Bericht/Ausarbeitung einer eigenen Planung [unbenotet] Übersicht der Schwerpunkte Grundlagen Sustainable Engineering Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen das Konzept der Exergie verstehen und erklären. Grundlagen zur thermodynamischen Berechnung von Systemen mit chemischen Reaktionen verstehen und erklären. Grundlagen der Bilanzierung und Simulation strömungstechnischer Vorgänge verstehen und erklären. die Grundlagen von Ähnlichkeitsgesetzen für thermodynamische und fluidmechanische Systeme erklären und verstehen. das Konzept von dimensionslosen Kennzahlen im thermofluiddynamischen Zusammenhang verstehen. das Konzept einer Ökobilanz verstehen und erklären. das Konzept eines Product Carbon Footprints (PCA) und eines Corporate Carbon Footprints (CCA) verstehen und erklären. die Bedeutung und die Quantifizierung von Umwelteinflüssen verstehen und erklären. Grundlegende Werkstoffkennwerte kennen. Methode der Werkstoffauswahl erklären können. Materilalindices für den Leichtbau benennen können. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen die Exergie von thermodynamischen Systemen und Prozessen berechnen. die Energiebilanz von chemischen Prozessen und Reaktionen berechnen. Ähnlichkeitsgesetze auf thermodynamische und fluidmechanische Systeme und Prozesse anwenden. dimensionslose Kennzahlen für thermofluiddynamische Systeme und Prozesse berechnen. Anwendung der Erhaltungsätze in der Strömungslehre. die Umwelteinflüsse von technischen Systemen analysieren. technische Systeme anhand ihrer Umwelteinflüsse, ihres PCA bzw. CCA oder ihrer Ökobilanz bewerten. Konzepte zur Optimierung der Umwelteinflüsse von technischen Systemen entwickeln. Zielkonflikt bei der Werkstoffauswahl analysieren und bewerten Einfluss verschiedener Querschnittsformen bewerten Werkstoffauswahlschaubilder anwenden. Elastische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und Schäumen vorhersagen. Software Ansys Granta EduPack anwenden. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Fluidmechanik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA, CCA verstehen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Ergebnisse von Ökobilanzen, PCA und CCA fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Werkstoffauswahl im Rahmen des Produktentstehungsprozesses integrieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifiziere Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Lösungen im Hinblick auf thermodynamische und fluidmechanische Kennzahlen bewerten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Ableiten von neuen Werkstoffindices. Randbedingungen in den Werkstoffauswahlprozess integrieren. Inhalte Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Energie- und Strömungsprozesse Allgemeine Grundlagen der weiterführenden Behandlung energetischer und strömungstechnischer Prozesse, wie Exergie-Grundlagen, chem. Thermodynamik, Mehrdimensionale Strömungen, Ähnlichkeitstheorie b) Grundlagen LCA Allgemeine Grundlagen von LCA/Ökobilanzen, die sowohl im Rahmen energetischer und strömungstechnischer Prozesse als auch im Rahmen der Werkstoffauswahl benötigt werden. Übersicht über Umwelteinflüsse und Nachhaltigkeitsmetriken. Aufbau und Elemente von Ökobilanz (LCA), Product Carbon Footprint (PCF), Corporate Carbon Footprint (CCF). Interpretation der Ergebnisse von Ökobilanzen. c) Systematische Werkstoffauswahl Ausgewählte Methoden / Herangehensweisen der Werkstoffauswahl mit Beispielen auf Basis von Materialindices und Werkstoffeigenschaftsschaubilder. Berücksichtigung von verschiedenen Faktoren bei der Werkstoffauswahl und lösen von Zielkonflikten. Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Werkstoffe 1, Werkstoffe 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (90 Minuten), benotet c) Klausur (60 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 1 Projekt 1 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Die Studierenden erlernen im Modul „Projekt 1“ die Bearbeitung einer konkreten, praxisnahen und zeitlich klar begrenzten Aufgabenstellung aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus unter Verwendung der Methoden des Projektmanagements. Die Projektdurchführung erfolgt in einer Gruppe, bestehend aus jeweils 3 oder 4 Studierenden. Abweichungen von der vorgesehenen Gruppengröße bedürfen der Zustimmung durch die Studiengangkoordination des Studiengangs. Zu Semesterbeginn erfolgt im Rahmen der geblockten Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“ die Vorstellung von Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeugen und von Techniken zur Präsentation von Arbeitsergebnissen. Damit werden im Rahmen der dann erfolgenden Projektdurchführung die studentische Teamfähigkeit, die Projektmanagement-Kompetenzen und die Fähigkeit zur Selbstorganisation aufgebaut. Außerdem beginnen die Studierenden mit dem Aufbau, ihre Kompetenzen, Arbeitsergebnisse in einer für Fachleute verständlichen, klar gegliederten, schriftlichen, ingenieurwissenschaftlichen Abhandlung schriftlich darzustellen und geeignet zu präsentieren. Die benötigten Informationen, Daten und Unterlagen für die Bearbeitung der jeweiligen Aufgabenstellung werden von den Projektgruppen in Rahmen der Projektbearbeitung selbst beschafft. Wöchentlich erfolgt projektgruppenweise durch die Studierenden im Rahmen einer Besprechung mit der Projektbetreuung die Präsentation der erreichten Teilergebnisse. Die jeweilige Projektbetreuung coacht im Rahmen dieser Besprechungen die Studierenden der Projektgruppe Projektmanagement- und Aufgabenstellung-bezogen. Sofern aufgrund der Gruppenanzahl räumlich und zeitlich technisch möglich, erfolgen im Projektverlauf jeweils drei (in Ausnahmesemestern zwei) Präsentationen der einzelnen Projekte mit zunehmender Länge mittels geeigneter Präsentationstechniken entweder vor allen Projektgruppen des Fachsemesters ansonsten vor einer aus technischen Gründen begrenzten Anzahl von Projektgruppen. In der Regel wirkt jedes Projektgruppenmitglied persönlich bei diesen Präsentationen des eigenen Projekts mit. Bei diesen Präsentationen besteht Anwesenheitspflicht. Die Projektergebnisse werden bei Projektende schriftlich in einem Bericht dokumentiert. Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen … die grundlegende Vorgehensweise bei der Bearbeitung konkreter praxisnaher Aufgabenstellungen aus einem Teilgebiet des Maschinenbaus im Team darlegen und die maschinenbaulichen / ingenieurwissenschaftlichen Zusammenhänge verstehen. … die Bedeutung des Projektmanagements und der Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge verstehen und erklären. … Präsentationstechniken verstehen und erklären. … maschinenbauliche Grundlagen aus einem Teilgebiet verstehen und beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer … Technische Berichte schreiben, Präsentationen vorbereiten und durchführen. … Projektmanagement-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge zielorientiert anwenden. … im Team arbeiten. … sich ausgehend von Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. … in Teilgebieten technische Zusammenhänge erkennen und einordnen, Aufgabenstellungen analysieren, Schlussfolgerungen ziehen und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. Wissenschaftliche Innovation … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, Sachverhalte gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im Maschinenbau zu gewinnen. … sofern jeweils im Projekt erforderlich, neue maschinenbauliche Modelle erstellen bzw. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen, Hypothesentests aufstellen und maschinenbauliche Systeme optimieren. Kommunikation und Kooperation … aktiv innerhalb eines Teams / einer Organisation zusammenarbeiten/kooperieren und durch Kommunizieren Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für die gestellte Projektaufgabe zu finden. … den erarbeiteten Lösungsweg der Aufgabe theoretisch und methodisch begründen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität … auf Basis der projektspezifisch angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. … die eigenen Fähigkeiten im Teamvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Einführung in Projektmanagement“: Definition, Abgrenzung und charakteristische Rollen von Projekten und Projektmanagement (PM); PM-Prozessmodelle (Ablauf von Projekten); Initialisierung, Planung, Steuerung und Abschluss von Projekten; Erstellen von Projektskizzen und Projektplänen; PM-Methoden, -Techniken und –Werkzeuge; Präsentationstechniken, Verfassung von technischen Berichten. b) Selbständige Bearbeitung einer vorgegebenen individuellen Projektaufgabenstellung in Projektgruppen unter Anleitung durch die Projektbetreuung. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Module der Semester 1 und 2 empfohlen: Module des Semesters 3 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Testat b) Technischer Bericht (benotet) und Präsentationen (nicht benotet)	5 ECTS
Simulation und Regelung von Systemen Simulation und Regelung von Systemen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Regelungstechnik vorweisen. dynamisches Verhalten von linearen System mit Hilfe verschiedener Methoden (DGL, Frequenzgang, Übertragungsfunktion) beschreiben und ihre Stabilität beurteilen. Dynamische Systeme in Simulationstools aufbauen und analysieren. Aufbau und Struktur von Regelkreisen erkennen und sich ergebende Übertragungsfunktionen bestimmen-. Einfluss von Störgrößen auf den Regelkreis begreifen und mit den Grundlagen der Regelungstechnik mathematisch beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Ein- und mehrschleifige Regelkreise nach unterschiedlichen Methoden auslegen, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Regler gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. Modelle von Regelsysteme erstellen und mit Hilfe von Übertragungsgliedern im s-Bereich beschreiben, sowie das Verhalten mit geeigneten Programmen simulieren. mit Hilfe der Laplace Transformation gewöhnliche Differentialgleichungen lösen. Frequenzgänge berechnen und grafisch darstellen sowie auf Grundlage eines Blockschaltbildes beliebige Übertragungsfunktionen berechnen. die Systemantwort (Zeit- u. Frequenzbereich) einem Übertragungsglied zuordnen. Wissenschaftliche Innovation Steuerungs- und regelungstechnische Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Regelsysteme optimieren. eigenständig Ansätze für neue Regelkonzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die regelungstechnische Aufgabe zu finden. Regelungstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung Regelungstechnik 1: Steuern und Regeln, Signalflussbild, Übertragungselemente, Lösung von DGL’s, LAPLACE-Transformation, Übertragungs- und Frequenzgangfunktion, Testfunktionen, Pol-Nullstellenplan, Stabilität von Regelkreisen, NYQUIST-Kriterium, BODE-Verfahren, Kaskadenregelung. b) Übungen Computer Aided Control Engineering 1 (CACE 1): Simulation mit MATLAB/Simulink, Rapid Control Prototyping. c) Labor Regelungstechnik 1: Identifikation von Streckenparametern. Auslegung, Berechnung und Aufbau eines Regelkreises mit verschiedenen Reglern. Modellierung einer Gleichstrommaschine. Auslegung, Aufbau und Berechnung eines Drehzahlreglers und eines Positionsreglers für den Gleichstrommotor. Kaskadenregelung eines Antriebs. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik 1 - 3, Steuerungstechnik, Elektronik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur- 90 Min., benotet b) Testat, unbenotet c) Bericht, unbenotet	5 ECTS
Konstruktion 3 Konstruktion 3 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktion von einzelnen Bauteilen und ganzen Baugruppen verstehen. die Vorgehensweise der Auslegung von Maschinenelementen nachvollziehen und die Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung verstehen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Problemstellungen zu ausgewählten Maschinenelementen lösen. Methoden zur Berechnung und Auslegung von komplexen Maschinenelementen der Antriebstechnik anwenden. Zusammenhänge zwischen Konstruktion und Berechnung auf neue Einsatzfälle anwenden. durch Anwendung der Grundkenntnisse, sich in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. Wissenschaftliche Innovation Berechnungsmodelle erstellen und anwenden, auch bei neuen Themengebieten. Konzepte zur Optimierung vorhandener Lösungen entwickeln. Kommunikation und Kooperation zusammenarbeiten in der Gruppe (Teamarbeit), kommunizieren und Informationen beschaffen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Konstruktion und Berechnung benutzen, um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg der Konstruktion theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten in der Gruppe einbringen, reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Maschinenelemente 2: · Übersicht Zahnradgetriebe (Stirn-, Kegel-, Schraubenräder) · Stirnradgetriebe (Übersetzung, Allg. Verzahnungsgesetz, Schrägverzahnung, Profilverschiebung, Zahnkräfte, Tragfähigkeit) · Achsen und Wellen (Grobauslegung, Nachrechnung mit Methode „Bach“, dynamisches Verhalten) · Schraubenverbindungen (Anzieh- und Lösemoment, Verspannungsdiagramm, Spannungen) · Übersicht Zugmittelgetriebe (Flach-, Keil-, Zahnriemen, Ketten) · Reibschlüssiger Riementrieb · Übersicht Kupplungen (Bauarten) b) Konstruktiver Entwurf 3: · Wird als Teamarbeit in Kleingruppen durchgeführt · Eine Baugruppe entwerfen mit den Elementen aus Maschinenelemente 1 und 2 - für eine vorgegebene Funktion (Getriebe) · Gesamtentwurf der Baugruppe mit CAD erstellen (Volumenmodell und abgeleitete Baugruppenzeichnung) · Einzelteilzeichnungen als normgerechte Fertigungszeichnungen mit CAD erstellen · Berechnung der verwendeten Maschinenelemente Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: MBB Konstruktion 1, MBB Konstruktion 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur - 90 Minuten (benotet) b) Hausarbeit: Entwurf (benotet)	5 ECTS
Mess- und Antriebstechnik Mess- und Antriebstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundlagenwissen in Mess- und Antriebstechnik vorweisen. Antriebssysteme konzipieren, aufbauen und in Betrieb nehmen Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik Zusammenhänge in der Mess- und Antriebstechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Antriebstechnik sowie deren Signalverarbeitung verstehen Mess- und Antriebsprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Mess- und Antriebssysteme auslegen. Laborberichte erstellen, Messkurven bewerten und analysieren Wissenschaftliche Innovation mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Mess- und Antriebssystemmodelle erstellen. Mess- und Antriebssysteme optimieren Mess- und Antriebsaufgaben lösen bzw. bekannte Lösungen verbessern. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Arbeitsgruppe kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Laborübungen auswerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Antriebstechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. einen erarbeiteten Lösungsweg zu Mess-, Antriebsproblemen theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Vorlesung Grundlagen Messtechnik: Grundlegende Begriffe und Methoden der Messtechnik und Sensorik, systematische und zufällige Messabweichungen, Beschreibung von Messeinrichtungen (Kennlinien), Messmittelfähigkeitsanalyse, Ausgleichsrechnung, Fehlerfortpflanzung, Aufbau von Messketten. Messen elektrischer Größen sowie ausgewählter physikalischen Größen wie z. B. Temperatur, Druck, Kraft, Volumenstrom Messbrücken Signalerfassung und -filterung, Signalformen, Frequenzanalyse, Fourier-Reihe, diskrete Fourier-Transformation (FFT). Vorlesung Antriebssysteme: Bewegungsgleichungen mit Einfluss von Trägheitsmomenten, Getriebewirkungsgrad und Getriebeübersetzung, Lastkennlinien von Arbeitsmaschinen mit Übungen. Dynamik-, Genauigkeit-, Leistungsbetrachtungen, typische Antriebssysteme wie Spindel/Mutter, Zahnstange/Ritzel, elektrische Motorprinzipien (Gleichstrom-, Synchron-, Asynchronmotoren, Linearmotoren, Schrittmotoren), Peripheriekomponenten (Bremsen, Drehgeber, Resolver), Leistungselektronik zum Betrieb verschiedener el. Motoren. Labor: Inbetriebnahme und Kennlinienmessung von Drehstrom-, BLDC-Motoren, Messmittelfähigkeitsuntersuchung, Inkrementelle Wegmesssysteme, Linearsynchronmotor, Programmierung einer Sensorkennlinie Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend empfohlen: Elektronik, Elektrotechnik, Mathematik, technische Mechanik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Klausur 90 Min. benotet Labor: Testat, unbenotet	5 ECTS

5. Semester

30 ECTS

Praxissemester

25 ECTS

Qualitäts- und Kostenmanagement

5 ECTS

6. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Aufbaumodul 1 (Smart Automation) Aufbaumodul 1 (Smart Automation) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Smart Automation Digitalisierung und Simulation in der Automatisierungstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Virtual Automation Digitaler Zwilling und Echtzeitsimulation, XiL-Simulationsmethoden Kinematik- und Bewegungsmodellierung sowie Simulation von automatisierten Maschinen und Anlagen Virtuelle Inbetriebnahme, Mixed Reality-in-the-Loop Simulation, Industrial Metaverse Softwaretechnologien in der Automation Grundlagen der IT-Kommunikation in einer Smart Factory Web- und Cloudtechnologien Datenbanksysteme, Servicebasierte verteilte Software Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Modellierung von automatisierten Maschinen und Anlagen durchführen und verstehen Funktionsweise einer Echtzeitsimulation für die virtuelle Inbetriebnahme verstehen Durchführung einer virtuellen Inbetriebnahme eines Steuerungssystems Grundlagen der Softwaretechnik im Kontext der Automation verstehen Kommunikation in IT-Netzwerken von der Maschinenebene bis zur Webanwendung verstehen Softwarekonzepte der Web- und Cloudtechnologien verstehen und für Anwendungen in der Automation umsetzen können Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge der X-in-the-Loop Simulation und der virtuellen Inbetriebnahme in der Entwicklung von automatisierten Systemen (Industrial Metaverse) Architektur von verteilten Softwaresystemen in der Automation IT-Methoden und Softwaretechnologien der Industrie 4.0 (Digitalen Transformation) Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die simulationstechnische Aufgabe zu finden aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um softwaretechnische Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden Simulations- und softwaretechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen Inhalte a) Engineeringprozess und X-in-the-Loop-Simulationsmethoden, Modellierung und Simulation von Maschinen und Anlagen, Modellierung kinematischer Vorwärts- und Rückwärtstransformationen (Inverse Kinematik) unter Berücksichtigung numerischer Aspekte, Modellierung von Bewegungserzeugern in automatisierten Systemen, Echtzeitsimulation und virtuelle Inbetriebnahme, Steuerungskopplung und Synchronisation, Anwendungsbeispiele b) Prinzipien der Softwaretechnik und Programmiersprachen, Fehlerfälle in Softwaresystemen, Beschreibungsformate und Modellierungssprachen, Grundlagen der Netzwerktechnik, plattformunabhängige Kommunikationsprotokolle, Server-Client Architektur von Web-Anwendungen, Browser-Applikationen (Frontend), Webserver und Microservices (Backend), Kommunikationskonzepte der Web- und Cloudtechnologien, Datenbanksysteme, Architekturprinzipien verteilter Softwareanwendungen c) Modellierung einer kinematischen Vorwärts- und Rückwärtstransformation eines Knickarmroboters, Bewegungsmodellierung des Roboters und Kopplung des Modells an eine Robotersteuerung zur Virtuelle Inbetriebnahme, Virtuelle Inbetriebnahme des Robotersystems, Entwicklung eines HMI-Webservices mit Anbindung an das Robotersystem Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik, Technische Mechanik, Informatik, Steuerungstechnik, Regelungstechnik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) + b) Gemeinsame Klausur (120 min.) (benotet) c) Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Intelligente Sensorik und maschinelles Lernen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Einsatzmöglichkeiten für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen im Fachgebiet erkennen Algorithmen des maschinellen Lernens verstehen, konfigurieren und anwenden. Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen. Komponenten zur Messwerterfassung auslegen, gemessene Signale analysieren, weiterverarbeiten und darstellen. Die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik. Zusammenhänge in der Mess- und Sensortechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Sensortechnik und Signalverarbeitung verstehen. Messprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Laborberichte erstellen, Messdaten verarbeiten, bewerten und analysieren. Praktische Umsetzung und Anwendung von KI-Algorithmen entlang der technischen Wertschöpfungskette. Basierend auf Messdaten und vorverarbeiteten Signalen einen passenden KI-Algorithmus auswählen und konfigurieren. Wissenschaftliche Innovation Mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Logisches und abstraktes Denken lernen am Beispiel intelligenter Sensorsysteme. Kommunikation und Kooperation Aktiv in Gruppen kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse aus Übungsaufgaben gemeinsam bewerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Sensortechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Mit IT-Experten über KI-Algorithmen im technischen Umfeld diskutieren und bewerten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. Eigenständige Inbetriebnahme intelligenter Sensorsysteme. Eigenständiges Programmieren von KI-Applikationen zur Auswertung von großen Datenmengen Eigene Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Maschinelles Lernen“ Grundbegriffe der künstlichen Intelligenz Vorstellung bestehender Frameworks für das maschinelle Lernen Grundaufbau und Verifikation von KI-Modellen Theorie und Umsetzung von Algorithmen für Klassifikation Regression und Clustering b) Vorlesung „Intelligente Sensorik“ Inkrementelle Wegmesssysteme, Bildverarbeitung und Lasermesstechnik, Sensorsysteme für die Automatisierungstechnik. Signalverarbeitung, Filterung von Signalen, Frequenzanalyse. c) Labor „Intelligente Sensorik / Maschinelles Lernen“ Bildverarbeitung Aufnahme und Auswertung von kontinuierlichen Sensorsignalen KI-basierte Klassifikation und Regression von aufgenommenen Sensorsignalen Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: keine empfohlen: Elektrotechnik, Angewandte Informatik 1 und 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Vorlesung: Klausur 90 Min, benotet Labor: Bericht und Abschlusstestat unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Sicherheit und Zuverlässigkeit Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden den Entwicklungsprozess technischer Systeme hinsichtlich deren Sicherheit und Zuverlässigkeit gestalten und dabei auf geeignete Methoden und Vorgehensweisen zurückgreifen. Wissen und Verstehen Die Studierenden kennen und verstehen die Grundlagen des Systementwurfs-Prozesses und der relevanten Entwicklungsmethoden kennen und verstehen die Grundlagen der Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme kennen und verstehen die entwicklungsbegleitenden Methoden zur Sicherstellung von Qualität und Zuverlässigkeit kennen und verstehen die Möglichkeiten zur Sicherstellung von Sicherheit und funktionaler Sicherheit kennen und verstehen die Möglichkeiten der Zustandsüberwachung und Diagnostik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer sind in der Lage, eine Zuverlässigkeitsvorhersage mit Hilfe der Parts-Count-Methode zu treffen haben die Fähigkeit erworben, eine FMEA durchzuführen sind in der Lage eine Fehlerbaumanalyse durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, unterschiedliche System-Topologien bzgl. ihrer Fehlertoleranz zu bewerten sind in der Lage, eine Gefahren- und Risikoanalyse durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, einen Sicherheitsnachweis für sicherheitsgerichtete Systeme durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, unterschiedliche Möglichkeiten zur Zustandsüberwachung und Diagnostik zu bewerten Kommunikation und Kooperation sind in der Lage, Fragestellungen und Lösungen auf dem Gebiet der Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme gegenüber Fachleuten darzustellen und mit ihnen zu diskutieren. können im Team Entwurfsanalysen und -optimierungen durchführen haben die Fähigkeit erworben, Aufgabenstellungen zur Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme zu analysieren und zu lösen Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität sind fähig, eine erarbeitete Lösung gegenüber Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kunden zu vertreten. sind fähig, ihre Kenntnisse selbständig zu aktualisieren. Inhalte a) Vorlesung: Grundlagen der technischen Zuverlässigkeit, Zuverlässigkeitskenngrößen, Lebensdauerverteilungen, Berechnung der Systemzuverlässigkeit Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmethoden: Zuverlässigkeitsvorhersage für Geräte und Bauteile, Parts-Count-Method, Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA), Fehlerbaumanalyse, Verfügbarkeit und Instandhaltung Strategien und Architekturen für Sicherheit: Sicherheit, Safety, Security, Systemverhalten bei sicherheitsrelevanten Fehlern, Fail-Safe, Fehlertoleranz, Redundanz, Wiederholungsprüfung, Diagnose, sicherheitsbezogene Kenngrößen, Markov-Modelle Funktionale Sicherheit: Sicherheitsrelevante Funktionen, Normen und Standards für funktionale Sicherheit an Maschinen und Anlagen, IEC 62061, EN ISO 13849, Probability of Dangerous Failure, Vorgehensweise zum rechnerischen Sicherheitsnachweis nach ISO 62061 Zustandsüberwachung und Diagnostik: Grundlagen, Methoden der Zustandsüberwachung, Schwingungsanalyse, Schmierstoffanalyse, Temperaturmessung, Verfahren zur Diagnose b) Labor: Praktische Laborübungen zu ausgewählten Inhalten der Vorlesung in diesem Modul Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt empfohlen: keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur 90 Minuten (benotet) b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor Übersicht der Schwerpunkte Produktionsplanung für Smart Automation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzliche die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozess vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Intelligente Produktionsanlagen detailliert auslegen Die Chancen, aber auch die Grenzen und Risiken der Automatisierung erkennen Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für die Planung von SMART-Automation zu gewinnen. neue Modelle systematisch mithilfe von digitalen Werkzeugen erstellen Produktionssysteme auch mithilfe von digitalen Werkzeugen optimieren. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln und Sicherheit in der praktischen Anwendung gewinnen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Industrial Engineering für Smart Automation Automatisierungsgerechte Produktgestaltung, Methoden zur Absicherung der Planungsprozesse, Verfügbarkeiten von verketteten hybriden und automatisierten Linie, vorherbestimmte Zeiten in smarten Produktionsanlagen, Arbeitsplatz- und Maschinenergonomie, Assistenzsysteme und Smart-Collaboration b) Digitale Planungsmethoden für Smart Automation Konzeption und Bewertung von Planungsalternativen, CAI-integrierte Planung eines Produktionsbereiches, Produktions- und Fabriksimulation, Engpassmanagement bei Produktionsanlagen, Digitale Absicherung und Fabrikplanung c) Labor Smart Automation in der digitalen Fabrik (mit z.B. Dassault-PE, TeamCenter, EMA-WS und -PD, Plant Simulation, VisTable) Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Grundlagen der Produktion, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] oder Studienarbeit [benotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 2 (Smart Automation) Aufbaumodul 2 (Smart Automation) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Smart Automation Digitalisierung und Simulation in der Automatisierungstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Virtual Automation Digitaler Zwilling und Echtzeitsimulation, XiL-Simulationsmethoden Kinematik- und Bewegungsmodellierung sowie Simulation von automatisierten Maschinen und Anlagen Virtuelle Inbetriebnahme, Mixed Reality-in-the-Loop Simulation, Industrial Metaverse Softwaretechnologien in der Automation Grundlagen der IT-Kommunikation in einer Smart Factory Web- und Cloudtechnologien Datenbanksysteme, Servicebasierte verteilte Software Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Modellierung von automatisierten Maschinen und Anlagen durchführen und verstehen Funktionsweise einer Echtzeitsimulation für die virtuelle Inbetriebnahme verstehen Durchführung einer virtuellen Inbetriebnahme eines Steuerungssystems Grundlagen der Softwaretechnik im Kontext der Automation verstehen Kommunikation in IT-Netzwerken von der Maschinenebene bis zur Webanwendung verstehen Softwarekonzepte der Web- und Cloudtechnologien verstehen und für Anwendungen in der Automation umsetzen können Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge der X-in-the-Loop Simulation und der virtuellen Inbetriebnahme in der Entwicklung von automatisierten Systemen (Industrial Metaverse) Architektur von verteilten Softwaresystemen in der Automation IT-Methoden und Softwaretechnologien der Industrie 4.0 (Digitalen Transformation) Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die simulationstechnische Aufgabe zu finden aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um softwaretechnische Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden Simulations- und softwaretechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen Inhalte a) Engineeringprozess und X-in-the-Loop-Simulationsmethoden, Modellierung und Simulation von Maschinen und Anlagen, Modellierung kinematischer Vorwärts- und Rückwärtstransformationen (Inverse Kinematik) unter Berücksichtigung numerischer Aspekte, Modellierung von Bewegungserzeugern in automatisierten Systemen, Echtzeitsimulation und virtuelle Inbetriebnahme, Steuerungskopplung und Synchronisation, Anwendungsbeispiele b) Prinzipien der Softwaretechnik und Programmiersprachen, Fehlerfälle in Softwaresystemen, Beschreibungsformate und Modellierungssprachen, Grundlagen der Netzwerktechnik, plattformunabhängige Kommunikationsprotokolle, Server-Client Architektur von Web-Anwendungen, Browser-Applikationen (Frontend), Webserver und Microservices (Backend), Kommunikationskonzepte der Web- und Cloudtechnologien, Datenbanksysteme, Architekturprinzipien verteilter Softwareanwendungen c) Modellierung einer kinematischen Vorwärts- und Rückwärtstransformation eines Knickarmroboters, Bewegungsmodellierung des Roboters und Kopplung des Modells an eine Robotersteuerung zur Virtuelle Inbetriebnahme, Virtuelle Inbetriebnahme des Robotersystems, Entwicklung eines HMI-Webservices mit Anbindung an das Robotersystem Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik, Technische Mechanik, Informatik, Steuerungstechnik, Regelungstechnik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) + b) Gemeinsame Klausur (120 min.) (benotet) c) Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Intelligente Sensorik und maschinelles Lernen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Einsatzmöglichkeiten für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen im Fachgebiet erkennen Algorithmen des maschinellen Lernens verstehen, konfigurieren und anwenden. Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen. Komponenten zur Messwerterfassung auslegen, gemessene Signale analysieren, weiterverarbeiten und darstellen. Die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik. Zusammenhänge in der Mess- und Sensortechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Sensortechnik und Signalverarbeitung verstehen. Messprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Laborberichte erstellen, Messdaten verarbeiten, bewerten und analysieren. Praktische Umsetzung und Anwendung von KI-Algorithmen entlang der technischen Wertschöpfungskette. Basierend auf Messdaten und vorverarbeiteten Signalen einen passenden KI-Algorithmus auswählen und konfigurieren. Wissenschaftliche Innovation Mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Logisches und abstraktes Denken lernen am Beispiel intelligenter Sensorsysteme. Kommunikation und Kooperation Aktiv in Gruppen kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse aus Übungsaufgaben gemeinsam bewerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Sensortechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Mit IT-Experten über KI-Algorithmen im technischen Umfeld diskutieren und bewerten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. Eigenständige Inbetriebnahme intelligenter Sensorsysteme. Eigenständiges Programmieren von KI-Applikationen zur Auswertung von großen Datenmengen Eigene Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Maschinelles Lernen“ Grundbegriffe der künstlichen Intelligenz Vorstellung bestehender Frameworks für das maschinelle Lernen Grundaufbau und Verifikation von KI-Modellen Theorie und Umsetzung von Algorithmen für Klassifikation Regression und Clustering b) Vorlesung „Intelligente Sensorik“ Inkrementelle Wegmesssysteme, Bildverarbeitung und Lasermesstechnik, Sensorsysteme für die Automatisierungstechnik. Signalverarbeitung, Filterung von Signalen, Frequenzanalyse. c) Labor „Intelligente Sensorik / Maschinelles Lernen“ Bildverarbeitung Aufnahme und Auswertung von kontinuierlichen Sensorsignalen KI-basierte Klassifikation und Regression von aufgenommenen Sensorsignalen Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: keine empfohlen: Elektrotechnik, Angewandte Informatik 1 und 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Vorlesung: Klausur 90 Min, benotet Labor: Bericht und Abschlusstestat unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Sicherheit und Zuverlässigkeit Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden den Entwicklungsprozess technischer Systeme hinsichtlich deren Sicherheit und Zuverlässigkeit gestalten und dabei auf geeignete Methoden und Vorgehensweisen zurückgreifen. Wissen und Verstehen Die Studierenden kennen und verstehen die Grundlagen des Systementwurfs-Prozesses und der relevanten Entwicklungsmethoden kennen und verstehen die Grundlagen der Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme kennen und verstehen die entwicklungsbegleitenden Methoden zur Sicherstellung von Qualität und Zuverlässigkeit kennen und verstehen die Möglichkeiten zur Sicherstellung von Sicherheit und funktionaler Sicherheit kennen und verstehen die Möglichkeiten der Zustandsüberwachung und Diagnostik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer sind in der Lage, eine Zuverlässigkeitsvorhersage mit Hilfe der Parts-Count-Methode zu treffen haben die Fähigkeit erworben, eine FMEA durchzuführen sind in der Lage eine Fehlerbaumanalyse durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, unterschiedliche System-Topologien bzgl. ihrer Fehlertoleranz zu bewerten sind in der Lage, eine Gefahren- und Risikoanalyse durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, einen Sicherheitsnachweis für sicherheitsgerichtete Systeme durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, unterschiedliche Möglichkeiten zur Zustandsüberwachung und Diagnostik zu bewerten Kommunikation und Kooperation sind in der Lage, Fragestellungen und Lösungen auf dem Gebiet der Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme gegenüber Fachleuten darzustellen und mit ihnen zu diskutieren. können im Team Entwurfsanalysen und -optimierungen durchführen haben die Fähigkeit erworben, Aufgabenstellungen zur Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme zu analysieren und zu lösen Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität sind fähig, eine erarbeitete Lösung gegenüber Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kunden zu vertreten. sind fähig, ihre Kenntnisse selbständig zu aktualisieren. Inhalte a) Vorlesung: Grundlagen der technischen Zuverlässigkeit, Zuverlässigkeitskenngrößen, Lebensdauerverteilungen, Berechnung der Systemzuverlässigkeit Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmethoden: Zuverlässigkeitsvorhersage für Geräte und Bauteile, Parts-Count-Method, Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA), Fehlerbaumanalyse, Verfügbarkeit und Instandhaltung Strategien und Architekturen für Sicherheit: Sicherheit, Safety, Security, Systemverhalten bei sicherheitsrelevanten Fehlern, Fail-Safe, Fehlertoleranz, Redundanz, Wiederholungsprüfung, Diagnose, sicherheitsbezogene Kenngrößen, Markov-Modelle Funktionale Sicherheit: Sicherheitsrelevante Funktionen, Normen und Standards für funktionale Sicherheit an Maschinen und Anlagen, IEC 62061, EN ISO 13849, Probability of Dangerous Failure, Vorgehensweise zum rechnerischen Sicherheitsnachweis nach ISO 62061 Zustandsüberwachung und Diagnostik: Grundlagen, Methoden der Zustandsüberwachung, Schwingungsanalyse, Schmierstoffanalyse, Temperaturmessung, Verfahren zur Diagnose b) Labor: Praktische Laborübungen zu ausgewählten Inhalten der Vorlesung in diesem Modul Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt empfohlen: keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur 90 Minuten (benotet) b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor Übersicht der Schwerpunkte Produktionsplanung für Smart Automation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzliche die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozess vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Intelligente Produktionsanlagen detailliert auslegen Die Chancen, aber auch die Grenzen und Risiken der Automatisierung erkennen Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für die Planung von SMART-Automation zu gewinnen. neue Modelle systematisch mithilfe von digitalen Werkzeugen erstellen Produktionssysteme auch mithilfe von digitalen Werkzeugen optimieren. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln und Sicherheit in der praktischen Anwendung gewinnen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Industrial Engineering für Smart Automation Automatisierungsgerechte Produktgestaltung, Methoden zur Absicherung der Planungsprozesse, Verfügbarkeiten von verketteten hybriden und automatisierten Linie, vorherbestimmte Zeiten in smarten Produktionsanlagen, Arbeitsplatz- und Maschinenergonomie, Assistenzsysteme und Smart-Collaboration b) Digitale Planungsmethoden für Smart Automation Konzeption und Bewertung von Planungsalternativen, CAI-integrierte Planung eines Produktionsbereiches, Produktions- und Fabriksimulation, Engpassmanagement bei Produktionsanlagen, Digitale Absicherung und Fabrikplanung c) Labor Smart Automation in der digitalen Fabrik (mit z.B. Dassault-PE, TeamCenter, EMA-WS und -PD, Plant Simulation, VisTable) Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Grundlagen der Produktion, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] oder Studienarbeit [benotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 3 (Smart Automation) Aufbaumodul 3 (Smart Automation) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Smart Automation Digitalisierung und Simulation in der Automatisierungstechnik Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Virtual Automation Digitaler Zwilling und Echtzeitsimulation, XiL-Simulationsmethoden Kinematik- und Bewegungsmodellierung sowie Simulation von automatisierten Maschinen und Anlagen Virtuelle Inbetriebnahme, Mixed Reality-in-the-Loop Simulation, Industrial Metaverse Softwaretechnologien in der Automation Grundlagen der IT-Kommunikation in einer Smart Factory Web- und Cloudtechnologien Datenbanksysteme, Servicebasierte verteilte Software Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Kinematische Modellierung von automatisierten Maschinen und Anlagen durchführen und verstehen Funktionsweise einer Echtzeitsimulation für die virtuelle Inbetriebnahme verstehen Durchführung einer virtuellen Inbetriebnahme eines Steuerungssystems Grundlagen der Softwaretechnik im Kontext der Automation verstehen Kommunikation in IT-Netzwerken von der Maschinenebene bis zur Webanwendung verstehen Softwarekonzepte der Web- und Cloudtechnologien verstehen und für Anwendungen in der Automation umsetzen können Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge der X-in-the-Loop Simulation und der virtuellen Inbetriebnahme in der Entwicklung von automatisierten Systemen (Industrial Metaverse) Architektur von verteilten Softwaresystemen in der Automation IT-Methoden und Softwaretechnologien der Industrie 4.0 (Digitalen Transformation) Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die simulationstechnische Aufgabe zu finden aktiv innerhalb der Fachgruppe kommunizieren und Informationen austauschen, um softwaretechnische Aufgabenstellungen zu analysieren und Lösungsansätze zu bilden Simulations- und softwaretechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen Inhalte a) Engineeringprozess und X-in-the-Loop-Simulationsmethoden, Modellierung und Simulation von Maschinen und Anlagen, Modellierung kinematischer Vorwärts- und Rückwärtstransformationen (Inverse Kinematik) unter Berücksichtigung numerischer Aspekte, Modellierung von Bewegungserzeugern in automatisierten Systemen, Echtzeitsimulation und virtuelle Inbetriebnahme, Steuerungskopplung und Synchronisation, Anwendungsbeispiele b) Prinzipien der Softwaretechnik und Programmiersprachen, Fehlerfälle in Softwaresystemen, Beschreibungsformate und Modellierungssprachen, Grundlagen der Netzwerktechnik, plattformunabhängige Kommunikationsprotokolle, Server-Client Architektur von Web-Anwendungen, Browser-Applikationen (Frontend), Webserver und Microservices (Backend), Kommunikationskonzepte der Web- und Cloudtechnologien, Datenbanksysteme, Architekturprinzipien verteilter Softwareanwendungen c) Modellierung einer kinematischen Vorwärts- und Rückwärtstransformation eines Knickarmroboters, Bewegungsmodellierung des Roboters und Kopplung des Modells an eine Robotersteuerung zur Virtuelle Inbetriebnahme, Virtuelle Inbetriebnahme des Robotersystems, Entwicklung eines HMI-Webservices mit Anbindung an das Robotersystem Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: keine empfohlen: Mathematik, Technische Mechanik, Informatik, Steuerungstechnik, Regelungstechnik Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) + b) Gemeinsame Klausur (120 min.) (benotet) c) Testat (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Intelligente Sensorik und maschinelles Lernen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Einsatzmöglichkeiten für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen im Fachgebiet erkennen Algorithmen des maschinellen Lernens verstehen, konfigurieren und anwenden. Messaufgaben in der Automatisierungs- und Prozessmesstechnik lösen und durchführen. Komponenten zur Messwerterfassung auslegen, gemessene Signale analysieren, weiterverarbeiten und darstellen. Die Bedeutung des Fachgebiets für den Maschinenbau erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Anwendung gelernter Kenntnisse aus Elektronik, Elektrotechnik, technischer Mechanik, Physik, Mathematik. Zusammenhänge in der Mess- und Sensortechnik erkennen und einordnen. die Grundlagen der Mess- und Sensortechnik und Signalverarbeitung verstehen. Messprobleme analysieren und Lösungen dafür ableiten bzw. erarbeiten. Laborberichte erstellen, Messdaten verarbeiten, bewerten und analysieren. Praktische Umsetzung und Anwendung von KI-Algorithmen entlang der technischen Wertschöpfungskette. Basierend auf Messdaten und vorverarbeiteten Signalen einen passenden KI-Algorithmus auswählen und konfigurieren. Wissenschaftliche Innovation Mathematische Methoden zur Signalanalyse anwenden. Logisches und abstraktes Denken lernen am Beispiel intelligenter Sensorsysteme. Kommunikation und Kooperation Aktiv in Gruppen kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse aus Übungsaufgaben gemeinsam bewerten und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Lösung neuartiger Aufgaben heranziehen Inhalte zu Mess- und Sensortechnik präsentieren und fachlich diskutieren. Mit IT-Experten über KI-Algorithmen im technischen Umfeld diskutieren und bewerten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Auf Basis der gelernten Erkenntnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. Eigenständige Inbetriebnahme intelligenter Sensorsysteme. Eigenständiges Programmieren von KI-Applikationen zur Auswertung von großen Datenmengen Eigene Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Maschinelles Lernen“ Grundbegriffe der künstlichen Intelligenz Vorstellung bestehender Frameworks für das maschinelle Lernen Grundaufbau und Verifikation von KI-Modellen Theorie und Umsetzung von Algorithmen für Klassifikation Regression und Clustering b) Vorlesung „Intelligente Sensorik“ Inkrementelle Wegmesssysteme, Bildverarbeitung und Lasermesstechnik, Sensorsysteme für die Automatisierungstechnik. Signalverarbeitung, Filterung von Signalen, Frequenzanalyse. c) Labor „Intelligente Sensorik / Maschinelles Lernen“ Bildverarbeitung Aufnahme und Auswertung von kontinuierlichen Sensorsignalen KI-basierte Klassifikation und Regression von aufgenommenen Sensorsignalen Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: keine empfohlen: Elektrotechnik, Angewandte Informatik 1 und 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten Vorlesung: Klausur 90 Min, benotet Labor: Bericht und Abschlusstestat unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Sicherheit und Zuverlässigkeit Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden den Entwicklungsprozess technischer Systeme hinsichtlich deren Sicherheit und Zuverlässigkeit gestalten und dabei auf geeignete Methoden und Vorgehensweisen zurückgreifen. Wissen und Verstehen Die Studierenden kennen und verstehen die Grundlagen des Systementwurfs-Prozesses und der relevanten Entwicklungsmethoden kennen und verstehen die Grundlagen der Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme kennen und verstehen die entwicklungsbegleitenden Methoden zur Sicherstellung von Qualität und Zuverlässigkeit kennen und verstehen die Möglichkeiten zur Sicherstellung von Sicherheit und funktionaler Sicherheit kennen und verstehen die Möglichkeiten der Zustandsüberwachung und Diagnostik Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer sind in der Lage, eine Zuverlässigkeitsvorhersage mit Hilfe der Parts-Count-Methode zu treffen haben die Fähigkeit erworben, eine FMEA durchzuführen sind in der Lage eine Fehlerbaumanalyse durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, unterschiedliche System-Topologien bzgl. ihrer Fehlertoleranz zu bewerten sind in der Lage, eine Gefahren- und Risikoanalyse durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, einen Sicherheitsnachweis für sicherheitsgerichtete Systeme durchzuführen haben die Fähigkeit erworben, unterschiedliche Möglichkeiten zur Zustandsüberwachung und Diagnostik zu bewerten Kommunikation und Kooperation sind in der Lage, Fragestellungen und Lösungen auf dem Gebiet der Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme gegenüber Fachleuten darzustellen und mit ihnen zu diskutieren. können im Team Entwurfsanalysen und -optimierungen durchführen haben die Fähigkeit erworben, Aufgabenstellungen zur Entwicklung sicherheitsgerichteter Systeme zu analysieren und zu lösen Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität sind fähig, eine erarbeitete Lösung gegenüber Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kunden zu vertreten. sind fähig, ihre Kenntnisse selbständig zu aktualisieren. Inhalte a) Vorlesung: Grundlagen der technischen Zuverlässigkeit, Zuverlässigkeitskenngrößen, Lebensdauerverteilungen, Berechnung der Systemzuverlässigkeit Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmethoden: Zuverlässigkeitsvorhersage für Geräte und Bauteile, Parts-Count-Method, Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA), Fehlerbaumanalyse, Verfügbarkeit und Instandhaltung Strategien und Architekturen für Sicherheit: Sicherheit, Safety, Security, Systemverhalten bei sicherheitsrelevanten Fehlern, Fail-Safe, Fehlertoleranz, Redundanz, Wiederholungsprüfung, Diagnose, sicherheitsbezogene Kenngrößen, Markov-Modelle Funktionale Sicherheit: Sicherheitsrelevante Funktionen, Normen und Standards für funktionale Sicherheit an Maschinen und Anlagen, IEC 62061, EN ISO 13849, Probability of Dangerous Failure, Vorgehensweise zum rechnerischen Sicherheitsnachweis nach ISO 62061 Zustandsüberwachung und Diagnostik: Grundlagen, Methoden der Zustandsüberwachung, Schwingungsanalyse, Schmierstoffanalyse, Temperaturmessung, Verfahren zur Diagnose b) Labor: Praktische Laborübungen zu ausgewählten Inhalten der Vorlesung in diesem Modul Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt empfohlen: keine Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur 90 Minuten (benotet) b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor Übersicht der Schwerpunkte Produktionsplanung für Smart Automation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzliche die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozess vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Intelligente Produktionsanlagen detailliert auslegen Die Chancen, aber auch die Grenzen und Risiken der Automatisierung erkennen Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für die Planung von SMART-Automation zu gewinnen. neue Modelle systematisch mithilfe von digitalen Werkzeugen erstellen Produktionssysteme auch mithilfe von digitalen Werkzeugen optimieren. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln und Sicherheit in der praktischen Anwendung gewinnen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Industrial Engineering für Smart Automation Automatisierungsgerechte Produktgestaltung, Methoden zur Absicherung der Planungsprozesse, Verfügbarkeiten von verketteten hybriden und automatisierten Linie, vorherbestimmte Zeiten in smarten Produktionsanlagen, Arbeitsplatz- und Maschinenergonomie, Assistenzsysteme und Smart-Collaboration b) Digitale Planungsmethoden für Smart Automation Konzeption und Bewertung von Planungsalternativen, CAI-integrierte Planung eines Produktionsbereiches, Produktions- und Fabriksimulation, Engpassmanagement bei Produktionsanlagen, Digitale Absicherung und Fabrikplanung c) Labor Smart Automation in der digitalen Fabrik (mit z.B. Dassault-PE, TeamCenter, EMA-WS und -PD, Plant Simulation, VisTable) Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Grundlagen der Produktion, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] oder Studienarbeit [benotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 4 Aufbaumodul 4 Ein weiters beliebiges Aufbaumodul aus jedem Schwerpunkt. Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 2 (profilbildend) Projekt 2 (profilbildend) Voraussetzungen: Verständnis der ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen des Maschinenbaus (Module Semester 1 bis 4). Gesamtziele: Vertiefung der Kenntnisse und Fahigkeiten in einer anwendungsspezifischen Aufgabenstellung durch integrierte Verwendung bisher erworbener Kompetenzen. Inhalt: Die Studierenden bearbeiten im Team von mindestens 3 Personen unter Anleitung ein spezifische Aufgabenstellung aus dem Bereich der jeweils gewählten Anwendung 1 oder Anwendung 2 unter Verwendung der Methoden des wissenschaftlichen und ingenieurmäßigen Arbeitens, des Projektmanagements und geeigneter Präsentationstechniken. Prüfungsleistung/Studienleistung: Bericht, Präsentation, mündliche Prüfung.	5 ECTS
Thermofluiddynamik 2 Thermofluiddynamik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Bedeutung der Thermodynamik und der Wärmeübertragung erkennen. einfache Wärmeübertragungsprozesse durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung verstehen und erklären. thermodynamische Kreisprozesse verstehen und erklären. die Anwendungsgebiete von Gas-Dampfgemischen erläutern. den Messprozess von thermodynamischen Größen, wie der Temperatur, verstehen und erklären. die Bedeutung von Energiebilanzen erläutern. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen einfache Wärmeübertragungsprobleme analysieren und Lösungen erarbeiten. Thermodynamische Berechnungen von rechts- und linkslaufenden Kreisprozessen durchführen. Wärme-Kraft- und Kälte-Maschinen in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Wärmeübertrager in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Befeuchter in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um Prozesse zu verstehen und zu analysieren. thermodynamische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. thermodynamische Komponenten und Systeme auslegen. einfache Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung auslegen. sich ausgehend von ihren thermodynamischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. thermodynamische Systeme hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Das Modul bietet eine Einführung in die Wärme- und Stoffübertragung sowie in die technische Thermodynamik. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, einfache thermodynamische Vorgänge und Wärmeübertragungsprozesse quantitativ zu beschreiben und zu analysieren. Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Wärme- und Stoffübertragung Wärmeübertragungsmechanismen wie Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung, Wärmeübertrager und ihre Strömungsführungen, Kühlrippen und instationäre Wärmeleitung. b) Thermodynamik 2 Rechts- und Linkslaufende Kreisprozesse, Kreisprozesse idealer Gase, Kreisprozesse im Nassdampfgebiet, Gas- und Dampfgemische, Befeuchtung von Gasen, Reales Gasverhalten bei hone Drücken, Verflüssigung von Gasen. c) Anwendungen der Thermodynamik Fouriersche Wärmeleitungsgleichung diskretisieren mit Matlab lösen, Analytische Lösung zur Berechnung der Kühlzeit, Messung der Temperatur in einem Werkzeug, Ableitung der Temperaturleitfähigkeit aus Messergebnissen, Aufstellung von Energiebilanzen, Aufnahme von Kennlinien im Labor Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss des Modul Thermofluiddynamik 1 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (120 Minuten), benotet c) Hausarbeit, unbenotet	5 ECTS

6. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Aufbaumodul 1 (Design and Simulation Engineering) Aufbaumodul 1 (Design and Simulation Engineering) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Design and Simulation Engineering: Advanced Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen Fortgeschrittene Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. Fortgeschrittene Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen Schwingungen an Maschinen verstehen, beschreiben und numerisch simulieren. die Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung verstehen und beschreiben. numerische Modelle für Bauteile mit dynamischen Belastungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Fortgeschrittene Arbeitsmethoden eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus komplexe Fertigungsunterlagen ableiten. Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben für Bauteile mit dynamischen Belastungen mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen. Eigenfrequenzen und Eigenformen analytisch und numerisch bestimmen. Schwingungen an Maschinen analysieren und bewerten. Maßnahmen zur Schwingungsminderung umsetzen. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Computer Aided Engineering 2“: Themengebiet CAD: Mechanismen (Definition von Gelenkverbindungen, Antriebe, Bewegungsanalyse, Animation, Kurvenscheibensynthese) Freiformflächenmodellierung (Styletool, Stetigkeitsgrade und Analyse von Kurven und Flächen, Mastermodelle, Rendering…) Model Based Definition (weiterführende Themen und Möglichkeiten) Geometrieoptimierungen nach physikalischen Bedingungen Parametrik (Kurven und Koordinatensysteme, benutzerdefinierte Konstruktionselemente) Fertigungsbedingte Modellierungstechniken (Blech- und Profilkonstruktionen, Piping and Cabling, Casting) Themengebiet Numerische Simulation: Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen unter Anwendung von MATLAB und ANSYS Simulation von Systemen mit einem und mehreren Freiheitsgraden Durchführung von Modalanalysen zur Bestimmung von Eigenfrequenzen und -formen. Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung Harmonische und transiente Schwingungsanalyse b) Vorlesung „Maschinendynamik“: Lösen von maschinendynamischen Aufgabenstellungen Analyse von Systemen mit mehreren Freiheitsgraden freie und erzwungene harmonische Schwingungen Bewertung von Schwingungen Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung: Auswuchten, Verstimmen, Dämpfung, Schwingungsisolierung, passive und aktive Zusatzsysteme Teilnahmevoraussetzungen Basismodul Design and Simulation Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Studienarbeit (benotet) b) benotete Klausur (90 Minuten) Übersicht der Schwerpunkte Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Phasen des Ermüdungsvorgangs sowie rechnerische Betriebsfestigkeitskonzepte beschreiben, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Ermüdung nennen und den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Leichtbaupotenzial mechanisch belasteter Struktur angeben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich auswerten, die Anrisslebensdauer von Bauteilen mit dem Kerbdehnungskonzept rechnerisch abschätzen, die linear-elastische Bruchmechanik zur Bewertung von Rissen in Bauteilen anwenden, einfache Bauteile bezüglich des Leichtbaupotenzials optimieren und das Konzepte des Stoff- und Formleichtbaus und entsprechender Kennzahlen (Leichtbaukennzahl, spezifische Energieabsorption) zur Bauteiloptimierung anwenden. Wissenschaftliche Innovation die in den Vorlesungen vorgestellten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der rechnerischen Auslegung mechanisch belasteter Bauteil zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation Inhalte der Betriebsfestigkeit sowie der Strukturoptimierung präsentieren und fachlich diskutieren sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen und die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Betriebsfestigkeit“: Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung Zyklisches Werkstoffverhalten Kerbdehnungskonzept Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik Rissfortschritt b) Vorlesung „Strukturoptimierung“: Grundlagen der Festigkeitslehre Stoffleichtbau Formleichtbau c) Labor „Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“: Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss der Lehrveranstaltungen Festigkeitslehre 1, Festigkeitslehre 2, Technische Mechanik 1, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur (90 Min, benotet, 4 Credits) c) Laborberichte Übersicht der Schwerpunkte Konstruktion und Konzeption von Werkzeugmaschinen und deren Baugruppen Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Verstehen des Einsatzes, der Verwendung von Werkzeugmaschinen. Kennenlernen und Verstehen der verschiedenen Maschinenarten und deren Einsatz und Automatisierungsmöglichkeiten. Wissen um die Gestaltung wesentlicher Baugruppen einer Werkzeugmaschine, von Werkzeugen und von Spanntechniken Kennenlernen und Verstehen des konstruktiven Aufbaus von Werkzeugmaschinen – Konzepten und der wichtigsten Baugruppen der Werkzeugmaschinen, Werkzeugen und Spannmitteln. Kennenlernen der Optimierungsmöglichkeiten vom statischem, dynamischem und thermischem Verhalten von Maschinen und Komponenten. Kennenlernen wesentlicher Methoden zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens und deren Messung der Komponenten. Verstehen der Zusammenhänge Kräfte und deren Einfluss auf die Komponenten einer Werkzeugmaschine. Gestaltung und Einsetzen optimaler Maschinen und Baugruppen in Produktionsmaschinen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Gestaltung und Konzeption von Maschinen. Gestaltung und Auslegung von Baugruppen und Komponenten von Werkzeugmaschinen. Erklären und Präsentieren von Lösungsmöglichkeiten in der Gestaltung von Baugruppen und Maschinen zur trennenden Bearbeitung. Erlangen der Fähigkeit neue Bauteile bezüglich der Bearbeitung zu analysieren und mit modernen Werkzeugmaschinen und Spanntechniken effizient umzusetzen. Erkennen, Analysieren und Erklären von Problemen an Werkzeugmaschinen und Prozessen. Gestaltung und Verstehen von Lösungsmöglichkeiten. Auslegung und Berechnung von optimal angepassten Prozessen an die Maschinenbasis. Auslegung Spanntechnik und Vorrichtungsmöglichkeiten. Wissenschaftliche Innovation Austesten, Abschätzen und Erkennen der Grenzen und Möglichkeiten von Maschinen in der spanenden Fertigung. Übertragung der Möglichkeiten auf neue Produkte. Konzeption der Verknüpfung von Maschinen zur Bildung von effizienten Prozessketten. Komponenten auf moderne und neue Bearbeitungsprozesse anzupassen und zu optimieren. Kenndaten aus den Maschinen zu ermitteln, zu analysieren und vorteilhaft für das System auszunutzen. Kommunikation und Kooperation Aktiv innerhalb der mechanischen und technologischen Entwicklung zu kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die bearbeitungstechnische oder gestalterische Aufgabe zu finden. Zusammenarbeit/Kommunikation mit (zusammenarbeitenden) Fachdisziplinen wie Steuerungs- und Regelungstechniker, mit Service Bereichen, mit Software und Programm Gestaltern, mit der Produkt- und Anlagenentwicklung, mit der Produktion und mit der Dokumentation. Führen von fachlichen Diskussionen zur Weiterentwicklung der bearbeiteten Fachgebiete. Auswahl von Herstellverfahren je nach Werkstoff in internen und externen Meetings begründen, präsentieren und für weitere Fachdisziplinen aufbereiten, z.B. für Informatiker. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten um neue Lösungen zu gestalten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Anwendung des erlernten Wissens auf konkrete Anwendungsfälle, vorteilhafte Gestaltung von gesamten Maschinen und Komponenten durch systematische Darstellung, auch durch Kommunikation mit anderen Fachrichtungen. Inhalte a) Vorlesung „Werkzeugmaschinen“: Maschinenarten und Konzepte, konstruktiver Aufbau und Einteilung, Aufbau von Modernen Maschinenkonzepten, Umsetzung Technologie, Steifigkeit, Automatisierungsmöglichkeiten, Betrachtung von Dreh-, Fräs-, Schleif-, Verzahnmaschinen, Bearbeitungszentren, Maschinen für Einzelteilbearbeitung, für flexible Fertigung, für Großserienfertigung, Aufstellung und Fundamente, akustische Maßnahmen zur Geräuschminderung Spannprinzipien, Konstruktion und Anwendung, Berechnung von Spannkräften b) Vorlesung „Baugruppen und Komponenten“: Methoden und optimale Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von Wälz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Auslegung und Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Funktion und Einsatz von Positionsmesssystemen, Hauptantriebe: Art und Aufbau von Spindeln und Antrieben, Wälz-, Hydrostatik-, Aerostatik - und Magnet- Spindeln, Einsatz von unterschiedlichen Spindeln, c) Labor Konstruktion Wzm : Praktische Analyse von Schwingungen an Werkzeugmaschinen, Bestimmung des Frequenzganges, der Eigenfrequenzen, der Eigenschwingformen, Einsatz von Hilfsmassendämpfer, Messtechnik zur Bestimmung von Schwingungen, Positionsvermessung mit Laserinterferometrie an unterschiedlichen Schlitten und Antriebssystemen, Einsatz von modernen CAD / CAM Tools am Beispiel der Konstruktion eines Bauteils Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Vorlesung „Fertigungstechnik“, „Konstruktionslehre“, „Werkstofftechnik“ Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (60 Minuten) (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Entwicklung von formgebenden Werkzeugen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen den konstruktiven Aufbau von Spritzgusswerkzeugen kennen. Spritzgießwerkzeuge auslegen den konstruktiven Aufbau von Werkzeugen zur Blechumformung kennen. Werkzeuge entlang der Prozesskette herleiten. Erfahrungen in der Konstruktion von Formwerkzeugen sammeln. die Ableitung der Wirkflächen der Werkzeuge aus der Bauteilgeometrie durchführen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Formwerkzeuge konzipieren, entwickeln und ausarbeiten Prozessketten ableiten und entwickeln Konstruktion mit 3D-CAD Einsatz von digitalen Tools im Werkzeugbau: Füllsimulation Spritzguss und Simulation Werkstofffluss Blech Konstruktive Ausführung von Spritzguss- und Umformwerkzeugen Kommunikation und Kooperation Konstruktiver Aufbau von Spritzguss- und Blechumformwerkzeugen in internen und externen Meetings erläutern In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten Inhalte a) Vorlesung „Werkzeuge Kunststofftechnik“: Die Vorlesung behandelt insbesondere die Konstruktion und den Aufbau von formgebenden Werkzeugen für das Spritzgießverfahren. Insbesondere werden dabei Entformungsprinzipien, Werkzeugarten, Angussysteme, Temperiersysteme und auch die mechanische Auslegung behandelt. Dabei werden auch erreichbare Oberflächenqualitäten, als auch die Materialauswahl und die Auswirkungen auf die Bauteilkonstruktion erläutert. Abgerundet wird das ganze durch eine Kostenkalkulation. b) Vorlesung „Werkzeuge Blechumformung“: Die Vorlesung behandelt nach einer kurzen Einführung in die Verfahren den konstruktiven Aufbau verschiedener Werkzeugarten (Folgeverbundwerkzeuge Transferwerkzeuge, Einzelwerkzeuge). Behandelt wird die Phasen des Konstruktionsprozesses der Werkzeuge: Ableitung Methode aus Bauteilgeometrie, Entwicklung Prozesskette, Auskonstruktion, Gestaltungsrichtlinien, Wahl der Werkzeugwerkstoffe, Einsatz von Normalien, Werkzeugausprobe. Abschließend wird auf die Qualitätskriterien der Blechformteile eingegangen. c) Labor „Werkzeugentwicklung“: Füllsimulation Spritzguss Kunststoffe, Simulation Werkstofffluss Blech, rechnerunterstützte Ableitung Werkzeugwirkflächen aus Bauteilgeometrie, Kostenkalkulation. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Vorlesung Fertigungstechnik und Labor Fertigungstechnik, Konstruktionstechnik empfohlen: Kenntnisse in 3D-CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Projektarbeit (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 2 (Design and Simulation Engineering) Aufbaumodul 2 (Design and Simulation Engineering) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Design and Simulation Engineering Advanced Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen Fortgeschrittene Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. Fortgeschrittene Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen Schwingungen an Maschinen verstehen, beschreiben und numerisch simulieren. die Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung verstehen und beschreiben. numerische Modelle für Bauteile mit dynamischen Belastungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Fortgeschrittene Arbeitsmethoden eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus komplexe Fertigungsunterlagen ableiten. Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben für Bauteile mit dynamischen Belastungen mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen. Eigenfrequenzen und Eigenformen analytisch und numerisch bestimmen. Schwingungen an Maschinen analysieren und bewerten. Maßnahmen zur Schwingungsminderung umsetzen. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Computer Aided Engineering 2“: Themengebiet CAD: Mechanismen (Definition von Gelenkverbindungen, Antriebe, Bewegungsanalyse, Animation, Kurvenscheibensynthese) Freiformflächenmodellierung (Styletool, Stetigkeitsgrade und Analyse von Kurven und Flächen, Mastermodelle, Rendering…) Model Based Definition (weiterführende Themen und Möglichkeiten) Geometrieoptimierungen nach physikalischen Bedingungen Parametrik (Kurven und Koordinatensysteme, benutzerdefinierte Konstruktionselemente) Fertigungsbedingte Modellierungstechniken (Blech- und Profilkonstruktionen, Piping and Cabling, Casting) Themengebiet Numerische Simulation: Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen unter Anwendung von MATLAB und ANSYS Simulation von Systemen mit einem und mehreren Freiheitsgraden Durchführung von Modalanalysen zur Bestimmung von Eigenfrequenzen und -formen. Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung Harmonische und transiente Schwingungsanalyse b) Vorlesung „Maschinendynamik“: Lösen von maschinendynamischen Aufgabenstellungen Analyse von Systemen mit mehreren Freiheitsgraden freie und erzwungene harmonische Schwingungen Bewertung von Schwingungen Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung: Auswuchten, Verstimmen, Dämpfung, Schwingungsisolierung, passive und aktive Zusatzsysteme Teilnahmevoraussetzungen Basismodul Design and Simulation Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Studienarbeit (benotet) b) benotete Klausur (90 Minuten) Übersicht der Schwerpunkte Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Phasen des Ermüdungsvorgangs sowie rechnerische Betriebsfestigkeitskonzepte beschreiben, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Ermüdung nennen und den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Leichtbaupotenzial mechanisch belasteter Struktur angeben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich auswerten, die Anrisslebensdauer von Bauteilen mit dem Kerbdehnungskonzept rechnerisch abschätzen, die linear-elastische Bruchmechanik zur Bewertung von Rissen in Bauteilen anwenden, einfache Bauteile bezüglich des Leichtbaupotenzials optimieren und das Konzepte des Stoff- und Formleichtbaus und entsprechender Kennzahlen (Leichtbaukennzahl, spezifische Energieabsorption) zur Bauteiloptimierung anwenden. Wissenschaftliche Innovation die in den Vorlesungen vorgestellten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der rechnerischen Auslegung mechanisch belasteter Bauteil zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation Inhalte der Betriebsfestigkeit sowie der Strukturoptimierung präsentieren und fachlich diskutieren sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen und die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Betriebsfestigkeit“: Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung Zyklisches Werkstoffverhalten Kerbdehnungskonzept Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik Rissfortschritt b) Vorlesung „Strukturoptimierung“: Grundlagen der Festigkeitslehre Stoffleichtbau Formleichtbau c) Labor „Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“: Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss der Lehrveranstaltungen Festigkeitslehre 1, Festigkeitslehre 2, Technische Mechanik 1, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur (90 Min, benotet, 4 Credits) c) Laborberichte Übersicht der Schwerpunkte Konstruktion und Konzeption von Werkzeugmaschinen und deren Baugruppen Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Verstehen des Einsatzes, der Verwendung von Werkzeugmaschinen. Kennenlernen und Verstehen der verschiedenen Maschinenarten und deren Einsatz und Automatisierungsmöglichkeiten. Wissen um die Gestaltung wesentlicher Baugruppen einer Werkzeugmaschine, von Werkzeugen und von Spanntechniken Kennenlernen und Verstehen des konstruktiven Aufbaus von Werkzeugmaschinen – Konzepten und der wichtigsten Baugruppen der Werkzeugmaschinen, Werkzeugen und Spannmitteln. Kennenlernen der Optimierungsmöglichkeiten vom statischem, dynamischem und thermischem Verhalten von Maschinen und Komponenten. Kennenlernen wesentlicher Methoden zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens und deren Messung der Komponenten. Verstehen der Zusammenhänge Kräfte und deren Einfluss auf die Komponenten einer Werkzeugmaschine. Gestaltung und Einsetzen optimaler Maschinen und Baugruppen in Produktionsmaschinen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Gestaltung und Konzeption von Maschinen. Gestaltung und Auslegung von Baugruppen und Komponenten von Werkzeugmaschinen. Erklären und Präsentieren von Lösungsmöglichkeiten in der Gestaltung von Baugruppen und Maschinen zur trennenden Bearbeitung. Erlangen der Fähigkeit neue Bauteile bezüglich der Bearbeitung zu analysieren und mit modernen Werkzeugmaschinen und Spanntechniken effizient umzusetzen. Erkennen, Analysieren und Erklären von Problemen an Werkzeugmaschinen und Prozessen. Gestaltung und Verstehen von Lösungsmöglichkeiten. Auslegung und Berechnung von optimal angepassten Prozessen an die Maschinenbasis. Auslegung Spanntechnik und Vorrichtungsmöglichkeiten. Wissenschaftliche Innovation Austesten, Abschätzen und Erkennen der Grenzen und Möglichkeiten von Maschinen in der spanenden Fertigung. Übertragung der Möglichkeiten auf neue Produkte. Konzeption der Verknüpfung von Maschinen zur Bildung von effizienten Prozessketten. Komponenten auf moderne und neue Bearbeitungsprozesse anzupassen und zu optimieren. Kenndaten aus den Maschinen zu ermitteln, zu analysieren und vorteilhaft für das System auszunutzen. Kommunikation und Kooperation Aktiv innerhalb der mechanischen und technologischen Entwicklung zu kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die bearbeitungstechnische oder gestalterische Aufgabe zu finden. Zusammenarbeit/Kommunikation mit (zusammenarbeitenden) Fachdisziplinen wie Steuerungs- und Regelungstechniker, mit Service Bereichen, mit Software und Programm Gestaltern, mit der Produkt- und Anlagenentwicklung, mit der Produktion und mit der Dokumentation. Führen von fachlichen Diskussionen zur Weiterentwicklung der bearbeiteten Fachgebiete. Auswahl von Herstellverfahren je nach Werkstoff in internen und externen Meetings begründen, präsentieren und für weitere Fachdisziplinen aufbereiten, z.B. für Informatiker. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten um neue Lösungen zu gestalten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Anwendung des erlernten Wissens auf konkrete Anwendungsfälle, vorteilhafte Gestaltung von gesamten Maschinen und Komponenten durch systematische Darstellung, auch durch Kommunikation mit anderen Fachrichtungen. Inhalte a) Vorlesung „Werkzeugmaschinen“: Maschinenarten und Konzepte, konstruktiver Aufbau und Einteilung, Aufbau von Modernen Maschinenkonzepten, Umsetzung Technologie, Steifigkeit, Automatisierungsmöglichkeiten, Betrachtung von Dreh-, Fräs-, Schleif-, Verzahnmaschinen, Bearbeitungszentren, Maschinen für Einzelteilbearbeitung, für flexible Fertigung, für Großserienfertigung, Aufstellung und Fundamente, akustische Maßnahmen zur Geräuschminderung Spannprinzipien, Konstruktion und Anwendung, Berechnung von Spannkräften b) Vorlesung „Baugruppen und Komponenten“: Methoden und optimale Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von Wälz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Auslegung und Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Funktion und Einsatz von Positionsmesssystemen, Hauptantriebe: Art und Aufbau von Spindeln und Antrieben, Wälz-, Hydrostatik-, Aerostatik - und Magnet- Spindeln, Einsatz von unterschiedlichen Spindeln, c) Labor Konstruktion Wzm : Praktische Analyse von Schwingungen an Werkzeugmaschinen, Bestimmung des Frequenzganges, der Eigenfrequenzen, der Eigenschwingformen, Einsatz von Hilfsmassendämpfer, Messtechnik zur Bestimmung von Schwingungen, Positionsvermessung mit Laserinterferometrie an unterschiedlichen Schlitten und Antriebssystemen, Einsatz von modernen CAD / CAM Tools am Beispiel der Konstruktion eines Bauteils Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Vorlesung „Fertigungstechnik“, „Konstruktionslehre“, „Werkstofftechnik“ Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (60 Minuten) (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Entwicklung von formgebenden Werkzeugen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen den konstruktiven Aufbau von Spritzgusswerkzeugen kennen. Spritzgießwerkzeuge auslegen den konstruktiven Aufbau von Werkzeugen zur Blechumformung kennen. Werkzeuge entlang der Prozesskette herleiten. Erfahrungen in der Konstruktion von Formwerkzeugen sammeln. die Ableitung der Wirkflächen der Werkzeuge aus der Bauteilgeometrie durchführen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Formwerkzeuge konzipieren, entwickeln und ausarbeiten Prozessketten ableiten und entwickeln Konstruktion mit 3D-CAD Einsatz von digitalen Tools im Werkzeugbau: Füllsimulation Spritzguss und Simulation Werkstofffluss Blech Konstruktive Ausführung von Spritzguss- und Umformwerkzeugen Kommunikation und Kooperation Konstruktiver Aufbau von Spritzguss- und Blechumformwerkzeugen in internen und externen Meetings erläutern In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten Inhalte a) Vorlesung „Werkzeuge Kunststofftechnik“: Die Vorlesung behandelt insbesondere die Konstruktion und den Aufbau von formgebenden Werkzeugen für das Spritzgießverfahren. Insbesondere werden dabei Entformungsprinzipien, Werkzeugarten, Angussysteme, Temperiersysteme und auch die mechanische Auslegung behandelt. Dabei werden auch erreichbare Oberflächenqualitäten, als auch die Materialauswahl und die Auswirkungen auf die Bauteilkonstruktion erläutert. Abgerundet wird das ganze durch eine Kostenkalkulation. b) Vorlesung „Werkzeuge Blechumformung“: Die Vorlesung behandelt nach einer kurzen Einführung in die Verfahren den konstruktiven Aufbau verschiedener Werkzeugarten (Folgeverbundwerkzeuge Transferwerkzeuge, Einzelwerkzeuge). Behandelt wird die Phasen des Konstruktionsprozesses der Werkzeuge: Ableitung Methode aus Bauteilgeometrie, Entwicklung Prozesskette, Auskonstruktion, Gestaltungsrichtlinien, Wahl der Werkzeugwerkstoffe, Einsatz von Normalien, Werkzeugausprobe. Abschließend wird auf die Qualitätskriterien der Blechformteile eingegangen. c) Labor „Werkzeugentwicklung“: Füllsimulation Spritzguss Kunststoffe, Simulation Werkstofffluss Blech, rechnerunterstützte Ableitung Werkzeugwirkflächen aus Bauteilgeometrie, Kostenkalkulation. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Vorlesung Fertigungstechnik und Labor Fertigungstechnik, Konstruktionstechnik empfohlen: Kenntnisse in 3D-CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Projektarbeit (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 3 (Design and Simulation Engineering) Aufbaumodul 3 (Design and Simulation Engineering) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Design and Simulation Engineering Advanced Design and Simulation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen Fortgeschrittene Möglichkeiten der Funktion und Anwendung eines komplexen parametrischen CAD-Systems kennen. Fortgeschrittene Gestaltungsmöglichkeiten von komplexen Bauteilen und Baugruppen kennen Schwingungen an Maschinen verstehen, beschreiben und numerisch simulieren. die Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung verstehen und beschreiben. numerische Modelle für Bauteile mit dynamischen Belastungen aufbauen, analysieren und bewerten. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Fortgeschrittene Arbeitsmethoden eines komplexen parametrischen CAD-Systems anwenden und daraus komplexe Fertigungsunterlagen ableiten. Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben für Bauteile mit dynamischen Belastungen mit Hilfe von CAE-Tools methodisch und eigenständig lösen. Eigenfrequenzen und Eigenformen analytisch und numerisch bestimmen. Schwingungen an Maschinen analysieren und bewerten. Maßnahmen zur Schwingungsminderung umsetzen. Berechnungsergebnisse auf ihre Richtigkeit überprüfen. Kommunikation und Kooperation Inhalte und Ergebnisse klar präsentieren und kommunizieren. im Team kommunizieren und kooperieren sowie Informationen beschaffen, um adäquate Lösungen für Aufgabenstellungen zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Auswahl von Methoden kritisch reflektieren und begründen. Unsicherheiten und Grenzen der angewandten Methoden beurteilen. Fehler erkennen und Ergebnisse kritisch hinterfragen. ihre Kenntnisse und Fähigkeiten eigenständig erweitern. nachhaltige und sichere Produkte entwickeln. Inhalte a) Vorlesung „Computer Aided Engineering 2“: Themengebiet CAD: Mechanismen (Definition von Gelenkverbindungen, Antriebe, Bewegungsanalyse, Animation, Kurvenscheibensynthese) Freiformflächenmodellierung (Styletool, Stetigkeitsgrade und Analyse von Kurven und Flächen, Mastermodelle, Rendering…) Model Based Definition (weiterführende Themen und Möglichkeiten) Geometrieoptimierungen nach physikalischen Bedingungen Parametrik (Kurven und Koordinatensysteme, benutzerdefinierte Konstruktionselemente) Fertigungsbedingte Modellierungstechniken (Blech- und Profilkonstruktionen, Piping and Cabling, Casting) Themengebiet Numerische Simulation: Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen unter Anwendung von MATLAB und ANSYS Simulation von Systemen mit einem und mehreren Freiheitsgraden Durchführung von Modalanalysen zur Bestimmung von Eigenfrequenzen und -formen. Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung Harmonische und transiente Schwingungsanalyse b) Vorlesung „Maschinendynamik“: Lösen von maschinendynamischen Aufgabenstellungen Analyse von Systemen mit mehreren Freiheitsgraden freie und erzwungene harmonische Schwingungen Bewertung von Schwingungen Wirkungsweise von Maßnahmen zur Schwingungsminderung: Auswuchten, Verstimmen, Dämpfung, Schwingungsisolierung, passive und aktive Zusatzsysteme Teilnahmevoraussetzungen Basismodul Design and Simulation Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Studienarbeit (benotet) b) benotete Klausur (90 Minuten) Übersicht der Schwerpunkte Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Phasen des Ermüdungsvorgangs sowie rechnerische Betriebsfestigkeitskonzepte beschreiben, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Ermüdung nennen und den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Leichtbaupotenzial mechanisch belasteter Struktur angeben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich auswerten, die Anrisslebensdauer von Bauteilen mit dem Kerbdehnungskonzept rechnerisch abschätzen, die linear-elastische Bruchmechanik zur Bewertung von Rissen in Bauteilen anwenden, einfache Bauteile bezüglich des Leichtbaupotenzials optimieren und das Konzepte des Stoff- und Formleichtbaus und entsprechender Kennzahlen (Leichtbaukennzahl, spezifische Energieabsorption) zur Bauteiloptimierung anwenden. Wissenschaftliche Innovation die in den Vorlesungen vorgestellten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der rechnerischen Auslegung mechanisch belasteter Bauteil zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation Inhalte der Betriebsfestigkeit sowie der Strukturoptimierung präsentieren und fachlich diskutieren sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen und die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Betriebsfestigkeit“: Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung Zyklisches Werkstoffverhalten Kerbdehnungskonzept Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik Rissfortschritt b) Vorlesung „Strukturoptimierung“: Grundlagen der Festigkeitslehre Stoffleichtbau Formleichtbau c) Labor „Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“: Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss der Lehrveranstaltungen Festigkeitslehre 1, Festigkeitslehre 2, Technische Mechanik 1, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur (90 Min, benotet, 4 Credits) c) Laborberichte Übersicht der Schwerpunkte Konstruktion und Konzeption von Werkzeugmaschinen und deren Baugruppen Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Verstehen des Einsatzes, der Verwendung von Werkzeugmaschinen. Kennenlernen und Verstehen der verschiedenen Maschinenarten und deren Einsatz und Automatisierungsmöglichkeiten. Wissen um die Gestaltung wesentlicher Baugruppen einer Werkzeugmaschine, von Werkzeugen und von Spanntechniken Kennenlernen und Verstehen des konstruktiven Aufbaus von Werkzeugmaschinen – Konzepten und der wichtigsten Baugruppen der Werkzeugmaschinen, Werkzeugen und Spannmitteln. Kennenlernen der Optimierungsmöglichkeiten vom statischem, dynamischem und thermischem Verhalten von Maschinen und Komponenten. Kennenlernen wesentlicher Methoden zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens und deren Messung der Komponenten. Verstehen der Zusammenhänge Kräfte und deren Einfluss auf die Komponenten einer Werkzeugmaschine. Gestaltung und Einsetzen optimaler Maschinen und Baugruppen in Produktionsmaschinen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Gestaltung und Konzeption von Maschinen. Gestaltung und Auslegung von Baugruppen und Komponenten von Werkzeugmaschinen. Erklären und Präsentieren von Lösungsmöglichkeiten in der Gestaltung von Baugruppen und Maschinen zur trennenden Bearbeitung. Erlangen der Fähigkeit neue Bauteile bezüglich der Bearbeitung zu analysieren und mit modernen Werkzeugmaschinen und Spanntechniken effizient umzusetzen. Erkennen, Analysieren und Erklären von Problemen an Werkzeugmaschinen und Prozessen. Gestaltung und Verstehen von Lösungsmöglichkeiten. Auslegung und Berechnung von optimal angepassten Prozessen an die Maschinenbasis. Auslegung Spanntechnik und Vorrichtungsmöglichkeiten. Wissenschaftliche Innovation Austesten, Abschätzen und Erkennen der Grenzen und Möglichkeiten von Maschinen in der spanenden Fertigung. Übertragung der Möglichkeiten auf neue Produkte. Konzeption der Verknüpfung von Maschinen zur Bildung von effizienten Prozessketten. Komponenten auf moderne und neue Bearbeitungsprozesse anzupassen und zu optimieren. Kenndaten aus den Maschinen zu ermitteln, zu analysieren und vorteilhaft für das System auszunutzen. Kommunikation und Kooperation Aktiv innerhalb der mechanischen und technologischen Entwicklung zu kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die bearbeitungstechnische oder gestalterische Aufgabe zu finden. Zusammenarbeit/Kommunikation mit (zusammenarbeitenden) Fachdisziplinen wie Steuerungs- und Regelungstechniker, mit Service Bereichen, mit Software und Programm Gestaltern, mit der Produkt- und Anlagenentwicklung, mit der Produktion und mit der Dokumentation. Führen von fachlichen Diskussionen zur Weiterentwicklung der bearbeiteten Fachgebiete. Auswahl von Herstellverfahren je nach Werkstoff in internen und externen Meetings begründen, präsentieren und für weitere Fachdisziplinen aufbereiten, z.B. für Informatiker. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten um neue Lösungen zu gestalten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Anwendung des erlernten Wissens auf konkrete Anwendungsfälle, vorteilhafte Gestaltung von gesamten Maschinen und Komponenten durch systematische Darstellung, auch durch Kommunikation mit anderen Fachrichtungen. Inhalte a) Vorlesung „Werkzeugmaschinen“: Maschinenarten und Konzepte, konstruktiver Aufbau und Einteilung, Aufbau von Modernen Maschinenkonzepten, Umsetzung Technologie, Steifigkeit, Automatisierungsmöglichkeiten, Betrachtung von Dreh-, Fräs-, Schleif-, Verzahnmaschinen, Bearbeitungszentren, Maschinen für Einzelteilbearbeitung, für flexible Fertigung, für Großserienfertigung, Aufstellung und Fundamente, akustische Maßnahmen zur Geräuschminderung Spannprinzipien, Konstruktion und Anwendung, Berechnung von Spannkräften b) Vorlesung „Baugruppen und Komponenten“: Methoden und optimale Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von Wälz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Auslegung und Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Funktion und Einsatz von Positionsmesssystemen, Hauptantriebe: Art und Aufbau von Spindeln und Antrieben, Wälz-, Hydrostatik-, Aerostatik - und Magnet- Spindeln, Einsatz von unterschiedlichen Spindeln, c) Labor Konstruktion Wzm : Praktische Analyse von Schwingungen an Werkzeugmaschinen, Bestimmung des Frequenzganges, der Eigenfrequenzen, der Eigenschwingformen, Einsatz von Hilfsmassendämpfer, Messtechnik zur Bestimmung von Schwingungen, Positionsvermessung mit Laserinterferometrie an unterschiedlichen Schlitten und Antriebssystemen, Einsatz von modernen CAD / CAM Tools am Beispiel der Konstruktion eines Bauteils Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Vorlesung „Fertigungstechnik“, „Konstruktionslehre“, „Werkstofftechnik“ Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (60 Minuten) (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Entwicklung von formgebenden Werkzeugen Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen den konstruktiven Aufbau von Spritzgusswerkzeugen kennen. Spritzgießwerkzeuge auslegen den konstruktiven Aufbau von Werkzeugen zur Blechumformung kennen. Werkzeuge entlang der Prozesskette herleiten. Erfahrungen in der Konstruktion von Formwerkzeugen sammeln. die Ableitung der Wirkflächen der Werkzeuge aus der Bauteilgeometrie durchführen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Formwerkzeuge konzipieren, entwickeln und ausarbeiten Prozessketten ableiten und entwickeln Konstruktion mit 3D-CAD Einsatz von digitalen Tools im Werkzeugbau: Füllsimulation Spritzguss und Simulation Werkstofffluss Blech Konstruktive Ausführung von Spritzguss- und Umformwerkzeugen Kommunikation und Kooperation Konstruktiver Aufbau von Spritzguss- und Blechumformwerkzeugen in internen und externen Meetings erläutern In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten Inhalte a) Vorlesung „Werkzeuge Kunststofftechnik“: Die Vorlesung behandelt insbesondere die Konstruktion und den Aufbau von formgebenden Werkzeugen für das Spritzgießverfahren. Insbesondere werden dabei Entformungsprinzipien, Werkzeugarten, Angussysteme, Temperiersysteme und auch die mechanische Auslegung behandelt. Dabei werden auch erreichbare Oberflächenqualitäten, als auch die Materialauswahl und die Auswirkungen auf die Bauteilkonstruktion erläutert. Abgerundet wird das ganze durch eine Kostenkalkulation. b) Vorlesung „Werkzeuge Blechumformung“: Die Vorlesung behandelt nach einer kurzen Einführung in die Verfahren den konstruktiven Aufbau verschiedener Werkzeugarten (Folgeverbundwerkzeuge Transferwerkzeuge, Einzelwerkzeuge). Behandelt wird die Phasen des Konstruktionsprozesses der Werkzeuge: Ableitung Methode aus Bauteilgeometrie, Entwicklung Prozesskette, Auskonstruktion, Gestaltungsrichtlinien, Wahl der Werkzeugwerkstoffe, Einsatz von Normalien, Werkzeugausprobe. Abschließend wird auf die Qualitätskriterien der Blechformteile eingegangen. c) Labor „Werkzeugentwicklung“: Füllsimulation Spritzguss Kunststoffe, Simulation Werkstofffluss Blech, rechnerunterstützte Ableitung Werkzeugwirkflächen aus Bauteilgeometrie, Kostenkalkulation. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Vorlesung Fertigungstechnik und Labor Fertigungstechnik, Konstruktionstechnik empfohlen: Kenntnisse in 3D-CAD Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Projektarbeit (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 4 Aufbaumodul 4 Ein weiters beliebiges Aufbaumodul aus jedem Schwerpunkt. Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 2 (profilbildend) Projekt 2 (profilbildend) Voraussetzungen: Verständnis der ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen des Maschinenbaus (Module Semester 1 bis 4). Gesamtziele: Vertiefung der Kenntnisse und Fahigkeiten in einer anwendungsspezifischen Aufgabenstellung durch integrierte Verwendung bisher erworbener Kompetenzen. Inhalt: Die Studierenden bearbeiten im Team von mindestens 3 Personen unter Anleitung ein spezifische Aufgabenstellung aus dem Bereich der jeweils gewählten Anwendung 1 oder Anwendung 2 unter Verwendung der Methoden des wissenschaftlichen und ingenieurmäßigen Arbeitens, des Projektmanagements und geeigneter Präsentationstechniken. Prüfungsleistung/Studienleistung: Bericht, Präsentation, mündliche Prüfung.	5 ECTS
Thermofluiddynamik 2 Thermofluiddynamik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Bedeutung der Thermodynamik und der Wärmeübertragung erkennen. einfache Wärmeübertragungsprozesse durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung verstehen und erklären. thermodynamische Kreisprozesse verstehen und erklären. die Anwendungsgebiete von Gas-Dampfgemischen erläutern. den Messprozess von thermodynamischen Größen, wie der Temperatur, verstehen und erklären. die Bedeutung von Energiebilanzen erläutern. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen einfache Wärmeübertragungsprobleme analysieren und Lösungen erarbeiten. Thermodynamische Berechnungen von rechts- und linkslaufenden Kreisprozessen durchführen. Wärme-Kraft- und Kälte-Maschinen in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Wärmeübertrager in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Befeuchter in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um Prozesse zu verstehen und zu analysieren. thermodynamische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. thermodynamische Komponenten und Systeme auslegen. einfache Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung auslegen. sich ausgehend von ihren thermodynamischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. thermodynamische Systeme hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Das Modul bietet eine Einführung in die Wärme- und Stoffübertragung sowie in die technische Thermodynamik. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, einfache thermodynamische Vorgänge und Wärmeübertragungsprozesse quantitativ zu beschreiben und zu analysieren. Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Wärme- und Stoffübertragung Wärmeübertragungsmechanismen wie Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung, Wärmeübertrager und ihre Strömungsführungen, Kühlrippen und instationäre Wärmeleitung. b) Thermodynamik 2 Rechts- und Linkslaufende Kreisprozesse, Kreisprozesse idealer Gase, Kreisprozesse im Nassdampfgebiet, Gas- und Dampfgemische, Befeuchtung von Gasen, Reales Gasverhalten bei hone Drücken, Verflüssigung von Gasen. c) Anwendungen der Thermodynamik Fouriersche Wärmeleitungsgleichung diskretisieren mit Matlab lösen, Analytische Lösung zur Berechnung der Kühlzeit, Messung der Temperatur in einem Werkzeug, Ableitung der Temperaturleitfähigkeit aus Messergebnissen, Aufstellung von Energiebilanzen, Aufnahme von Kennlinien im Labor Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss des Modul Thermofluiddynamik 1 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (120 Minuten), benotet c) Hausarbeit, unbenotet	5 ECTS

6. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Aufbaumodul 1 (Production Technologies) Aufbaumodul 1 (Production Technologies) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Production Technologies. Kunststofftechnik und additive Fertigung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Werkstoffkundliche insbesondere rheologische Grundlagen kennen Grundlagenwissen zur Werkstofftechnik und der Fertigungstechnik vorweisen. Die wichtigsten in der Kunststofftechnik verwendeten Werkstoffe und Fertigungsverfahren kennen. Die wichtigsten Verfahren in der additiven Fertigung. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Kunststoffprodukte entwickeln und herstellen Die wichtigen Fertigungsverfahren anwenden Qualitätssicherung und Schadensanalyse von Kunststoffbauteilen Digitale Methoden Anwendung der additiven Fertigung Konstruktionsrichtlinien additive Fertigung Kommunikation und Kooperation Auswahl von Werkstoff; Werkzeug und Herstellverfahren in internen und externen Meetings begründen In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten Inhalte a) Vorlesung „Kunststofftechnik“: Werkstoffkunde und Rheologie sind die Grundlagen des kunststoff- und verarbeitungsgerechten Gestaltens von Bauteil und Werkzeug. Das Spritzgießverfahren wird in seinen Grundlagen ausführlich behandelt und Strategien zur Werkstoffauswahl und der Prozessoptimierung werden aufgezeigt. Anhand der numerischen Verfahren (Spritzgießsimulation) werden die Praxiserkenntnisse vertieft.Die Prozessauslegung eines Spritzgießprozesses wird anhand der Berechnung der Maschineneinstellparameter dargestellt. Darauf basierend werden die Sonderverfahren der Spritzgießtechnik behandelt. Die Kosten der Teile- und Formenfertigung werden an Beispielen ermittelt und optimiert. Die Konstruktionsarbeit eines Spritzgießwerkzeuges vertieft den Stoff aus Sicht der Werkzeugherstellung. Darüber hinaus werden die Konstruktionsregeln zur Gestaltung von Kunststoffteilen, deren Tolerierung, die Materialauswahl und die Bauteilauslegung besprochen. b) Vorlesung „Additive Fertigung im Werkzeugbau“: In der Vorlesung werden die Funktionsweisen aller relevanten additiven Fertigungstechnologien nach DIN 8580:2020-01 bzw. DIN EN ISO /ASTM 52900 vermittelt. Der Fokus liegt auf den standartisierten Verfahren, deren Funktionsweisen, Potentiale und Grenzen. Die Verfahren der Additiven Fertigung, unterteilt in Extrusionsverfahren, polymerisierende Verfahren, laserbasierte Verfahren und indirekte Verfahren, werden systematisch in Zusammenhang mit aktuellen Normen vorgestellt. Es werden Wirkprinzipien, Anlagentechnik, Prozesse und eingesetzte Werkstoffe erläutert. Darauf aufbauend werden Besonderheiten der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren erläutert und auf das methodische Konstruieren von additiv gefertigten Bauteilen vorgestellt. Weiterhin wird auf Fokustechnologien und hybride Fertigung eingegangen welche für den Aufbau von Werkzeugen (bspw. Spritzguss) besonders gut geeignet sind. c) Labor „Kunststoffe“(2 Laborübungen): Praktische Übungen am Extruder oder der Spritzgießmaschine und der analytischen und mikroskopischen Prüfverfahren ergänzen die praxisnahe Vermittlung des Stoffs. Simulation von Formfüllvorgängen und verschiedene Qualitätssicherungsverfahren bereiten auf die Berufspraxis vor. Zusätzlich wird es ein Labor geben um die Bauteilgeometrie optisch zu messen und zu digitalisieren. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Vorlesung Werkstofftechnik und Labor Werkstofftechnik empfohlen: Module Festigkeitslehre; Fertigungstechnik; Konstruktion Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Production Management Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen grundlegende Kenntnisse des Produktionsmanagements vorweisen und insbesondere die Prinzipien der schlanken Produktion (Lean Production) anwenden, erkennen, erklären und veranschaulichen. methodisch die produktionstechnischen Zusammenhänge ableiten und die systematische Herangehensweise mithilfe einer Wertstromanalyse durchführen. die wichtigsten in der industriellen Produktion auftretenden Verschwendungsarten erkennen, erklären und anschaulich beschreiben. die fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung im Hinblick auf den Produktentstehungsprozess erkennen und erklären sowie das Erlernte mit Transferwissen in das Simultaneous Engineering zielführend einbringen. die Zusammenhänge für die Vorgehensweise bei der Planung von Fertigungs- und Montageanlagen erkennen, erklären und veranschaulichen sowie die Systematik von der Aufgabenstellung, Grobplanung, Feinplanung, Realisierung bis zum Fertigungsanlauf systematisch beschreiben. hinsichtlich verschiedener Anforderungen an die Abtaktung von Produktionssystemen geeignete Planungshilfsmittel einsetzen, erklären und veranschaulichen. wichtige Planungsgrundlagen für die Handhabungstechnik hinsichtlich Mechanisierung, Automatisierung, Rationalisierung und ökonomischen Aspekten einsetzen, erklären und veranschaulichen. wichtige Planungsgrundlagen für Roboteranwendungen hinsichtlich Mensch-Roboter-Kollaborationen, Assistenzsystemen in der manuellen Montage, Automatisierung und ökonomischen Aspekten einsetzen, erklären und veranschaulichen. Systemalternativen in der Produktionsplanung mithilfe der Nutzwertanalyse bewerten und auswählen. Daten und Informationen für das Produktionscontrolling generieren und im erforderlichen Verdichtungsgrad für Entscheider zur Verfügung stellen, um Schlüsse für die Steuerung der Produktion zu ziehen. die modernen Produktionsplanungsmethoden mit den Schwerpunkten Digitale Fabrik, Produktentstehungsprozess, Layout- und Logistikplanung, Shopfloor-Management, Prozessbestätigung, Zielentfaltungsprozess, Verbesserungsroutinen und Prozesskennzahlen einsetzen, erklären und veranschaulichen. die verschiedenen Auswirkungen einer Push-, Pull- oder Fließfertigung verstehen und erklären sowie die Anwendung diverser Lean-Tools in der „Lean-Modellfabrik“ (Laborveranstaltung) erkennen, erklären und veranschaulichen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Prinzipien und Zusammenhänge der „Schlanken Produktion“ nutzbringend erkennen und einordnen. zahlreiche Methoden und Werkzeuge der „Schlanken Produktion“ anwenden und auslegen. wichtige produktionstechnische Aspekte in die Entwicklung und Konstruktion einbringen. alternative Produktionssysteme gegeneinander abwägen und technologische und monetäre Bewertungen vornehmen. unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen bei der Planung von Automatisierungslösungen, Handhabungs-einrichtungen und Robotersystemen einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. sich ausgehend von ihren produktionstechnischen Kenntnissen in neue Technologien und Tools für das Produktionsmanagement einarbeiten. im Rahmen der begleitenden Laborveranstaltungen verschiedene Produktionsabläufe in der „Lean-Modellfabrik“ hinsichtlich einer Push-, Pull- und Fließfertigung planen, simulieren, ausführen und analysieren. in Teamgesprächen und in Form von Assessments argumentieren. fachliche Berichte und Präsentationen erstellen. Wissenschaftliche Innovation vorhandenes Wissen im Produktionsmanagement anwenden und kombinieren, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Zusammenhänge in der Produktion optimieren und eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung hin beurteilen. Herausforderungen, Möglichkeiten und Grenzen bei Assistenzsystemen in der manuellen Montage und Mensch-Roboter-Kollaborationen einschätzen und weiterentwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. die erlernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen für produktionstechnische Systemvergleiche heranziehen und geeignete Schlussfolgerungen ziehen. produktionstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung: Einführung in die schlanken Produktionsprinzipien: Bausteine moderner Arbeitssysteme, Elemente der schlanken Produktion, Marktdynamik, Marktanforderungen und Auswirkungen auf die Produktion, Verschwendungsarten in der Produktion, Zusammenhang zwischen Wertschöpfung und Verschwendung, Toyota Produktionssystem, Just in Time/Sequence, Jidoka, Ganzheitliche Produktionssysteme, Kaizen, KVP, PDCA, 5S, TQM, FMEA, Six Sigma, Shopfloor-Management, Poka Yoke, TPM, OEE, One Piece Flow, Chaku-Chaku, SMED, Kanban, Ship to Line, Milkrun, Change Management Wertstromanalyse: Ablaufstrukturanalyse, Swimlane, Vorgehensweise bei der Ist- und Soll-Wertstrom-Analyse, Kundentakt, Push-, Pull- und Fließprinzipien, Leitlinien und Schrittmacherprozess, FIFO, Supermarkt, diverse Planungsbeispiele mit Wertstromanalysen Fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung: Bedeutung, Schwierigkeitsgrad in der Montage, Automatisierungshemmnisse, Wechselbeziehung zwischen Produkt und Fertigungseinrichtung, Funktionen in der Montage, Ziele und Auswirkungen der MGPG, Wandel in der Verzahnung von Entwicklungsphasen, Simultaneous Engineering, Kostenverantwortung und –verursachung, Kriterien für die Produktstrukturierung, Boothroyd- und Dewhurst-Methode Vorgehensweise bei der Fertigungs- und Montageplanung: Planungsstufen bei der Planung von Fertigungs- und Montageeinrichtungen, detaillierte Betrachtung der Aufgabenstellung, Grobplanung, Feinplanung, Realisierung und Fertigungsanlauf Planungshilfsmittel: Taktzeitermittlung, Taktzeitausgleich, Montagevorranggraph, Gestaltung von Speichersystemen, Pufferarten, Kriterien und Ziele für die Materialflussgestaltung und Teilebereitstellung Planungsgrundlagen für Handhabungstechnik: Definition Wirtschaftlichkeit, Mechanisierung und Automatisierung, Ökonomische Aspekte und volkswirtschaftliche Randbedingungen, Vorgehensweise zum Auffinden von Automatisierungslücken, Handhabungsfunktionen, Werkstückmerkmale, Betrachtung diverser Handhabungseinrichtungen Planungsgrundlagen für Roboteranwendungen und Industrie 4.0: Grundlagen und Definitionen zur Robotik, Gründe für den Einsatz von Industrierobotern, Grundbauarten von Robotern, Teilsysteme, mechanischer und kinematischer Aufbau von Industrierobotern, Koordinatensysteme, TCP, Programmierverfahren, Betriebsarten, Betrachtung diverser Anwendungsbeispiele, Definition Industrie 4.0, Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), Risikoanalyse, Einsatzspektrum, Assistenzsysteme in der manuellen Montage, Robotik in der Medizin, Sensoren in der Automatisierungstechnik Bewertung und Auswahl von Systemalternativen in der Montageplanung: Unternehmensziele im „magischen Dreieck“, monetäre und nicht monetäre Kriterien, Definition der Verfügbarkeit von Fertigungsanlagen, Durchlaufzeitbetrachtungen, Paarweiser Vergleich und Nutzwertanalyse, Planungsbeispiel Produktionscontrolling: Definition, Instrumente, betriebliche Kennzahlen, Benchmarking, Rahmenbedingungen bei der Festlegung von Kennzahlen, Arten und Beispiele von betrieblichen Kennzahlen Moderne Planungsmethoden und –werkzeuge für ein ganzheitliches Prozessmanagement: Strategien, Planung, Durchführung und Umsetzung diverser Methoden Produktionsplanungsmethoden mit dem Schwerpunkt Digitale Fabrik: Produktentstehungsprozess, Layout- und Logistikplanung, Prozess-Kommunikation, Prozessbestätigung, Zielentfaltungsprozess, Verbesserungsroutinen und Prozesskennzahlen b) Labor: Lean Modellfabrik: Montageplanspiel mit miniaturisierten PKW-Fahrzeugen an manuellen und teilautomatisierten Montagearbeitsplätzen mit den Schwerpunkten: 7 Verschwendungsarten, Wertstrom, Push-, Pull- und Fließfertigung, 5S, Planung und Realisierung diverser Montagesysteme, Abtaktung, Logistik, Kunden-Lieferanten-Beziehung, Kennzahlenmanagement Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: vorangegangene Schwerpunktwahl in produktionstechnischen Fächern, abgeschlossenes Praxissemester in produktionsaffinen Unternehmensbereichen Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Vorlesung: Klausur (120 Minuten), benotet b) Labor: Labortestat (Nachweis zur Anwesenheit), Laborauswertung, unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Metal Forming Technology and Laser Material Processing Learning Outcomes and Competences Once the module has been successfully completed, the students can... Knowledge and Understanding Explain the basic processes of metal forming Describe sheet metal forming processes mostly used in industry Understand the process limits Describe the functionality of forming presses Understand possibilities of modern production processes with laser as a tool (e.g. additive manufacturing) Use, Application and Generation of Knowledge Use and Transfer Create reports and presentations in English Develop possible process chains for new products Calculate sheet metal processes by FEM simulations Create new design concepts for parts, using sheet metals or tubes Scientific Innovation Optimize existing process chains by further use of simulation tools Independently develop approaches for new forming concepts and assess their suitability Develop concepts for the optimization of forming processes Automatization of high volume production with sheet metals Communication and Cooperation Interpret the results of FEM process simulation of sheet metal forming Use the learned knowledge, skills and competences to evaluate the feasibility of forming processes Present the feasibility to manufacture new components Working in groups and present new solutions for design tasks Scientific Self-Conception/ Professionalism Justify the feasibility of sheet metal forming process chains and methodically Production of the group work sheet metal designs to see how it works Contents a) Plasticity; Sheet metal forming: Deep drawing, drawing of complex parts, car body parts, blanking; Development of process chains using FEM; Hydraulic and mechanical presses, modern servo presses; Applications: Components, case studies, weight reduction b) Laser beam sources: Principle of laser and beam characteristics, beam guidance and –forming, laser security; Laser material processes: Cutting/welding/removing/hardening/marking, quality systems for laser material processing; Laser- and sheet metal processing systems: Cutting and welding systems, punching and forming of sheet metal, design of sheet and pipe constructions. Introduction of laser based additive manufacturing technologies: powder-bed based technologies (L-PBF-M/P), direct energy deposition (DED) and introduction to new tooling concepts such as conforming cooling channels c) Sheet metal forming: Experiments deep drawing, bending, blanking, digital strain measurement; Machines: Modern servo press technology; Development of process chains within case studies using the industrial FEM-Software AutoForm d) Design of sheet metal parts in 3D-CAD-systems, programming of machines for sheet metal processing, manufacturing of sheet metal parts, marking, demonstration of complete sheet metal process chain / alternatively designing of parts for L-PBF-M process and applying consequent software tools (e.g. slicing, support structure generation,…) Participation Requirements Recommended: Basic knowledge in production technology 3D-CAD software Examination Forms and Prerequisites for Awarding ECTS Points a) Metal Forming Technology: Written examination 60 min., graded b) Laser Material Processing: Written examination 45 min., graded c) Lab: Report, not graded d) Lab: Report, not graded Übersicht der Schwerpunkte Moderne Fertigungssysteme / Werkzeugmaschinen und spanende Technologie Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Kennenlernen und Verstehen der verschiedenen Maschinenarten, deren Einsatz und deren Automatisierungsmöglichkeiten. Vermittlung von Kenntnissen der wichtigen spanenden Fertigungsverfahren, Verstehen und Begreifen der Eigenschaften der Verfahren. Verstehen der Erweiterung der Möglichkeiten durch moderne Verfahren. Verstehen der Grundlagen der Zerspanungstechnik und der Werkzeugmaschinen. Kennenlernen vom statischen, dynamischen und thermischen Verhalten von Maschinen und Komponenten. Kennenlernen der Messtechnik zur Beurteilung von Werkzeugmaschinen. Kennenlernen und Verstehen des konstruktiven Aufbaus und der wichtigsten Baugruppen von Werkzeugmaschinen, Werkzeugen, Spannmitteln und Vorrichtungen. Verstehen der Zusammenhänge zwischen Bearbeitungsprozessen und Komponenten einer Werkzeugmaschine. Einsetzen optimaler (spanenden) Prozesse und Maschinen in der Produktion. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Erlangen von Kenntnissen über die Grundlagen, Ziele, Grenzen und Anforderungen von spanenden Verfahren und deren effektiven Anwendung in der Produktion. Erlangen der Fähigkeit technisch mögliche, effiziente Bearbeitungsmöglichkeiten zu wählen und deren Umsetzung auf Werkzeugmaschinen zu beurteilen und zu bestimmen. Erlangen der Fähigkeit neue Bauteile bezüglich der Bearbeitung zu analysieren und mit modernen Werkzeugmaschinen effizient umzusetzen. Erkennen, Analysieren und Erklären von Problemen an Werkzeugmaschinen und Prozessen. Gestaltung und Verstehen von Lösungsmöglichkeiten. Auslegung und Berechnung von optimal angepassten Prozessen an die Maschinenbasis. Wissenschaftliche Innovation Austesten, Abschätzen und Erkennen der Grenzen und Möglichkeiten von Prozessen und Maschinen in der spanenden (trennenden) Fertigung. Übertragung der Möglichkeiten auf neue Produkte. Bearbeitungsprozesse zu effizienten Prozessketten verbinden. Komponenten auf moderne und neue Bearbeitungsprozesse anzupassen und zu optimieren. Kenndaten aus den Maschinen zu ermitteln, zu analysieren und vorteilhaft für das System auszunutzen. Einsatz und Auslegung von neuen Prozessen Kommunikation und Kooperation Für die Produktion die wichtigsten qualitätsbestimmenden Prozesse mitgestalten und zu ermöglichen, dabei haben meist auch die spanenden Prozesse die größte Wertschöpfung. Aktiv innerhalb der mechanischen und technologischen Entwicklung zu kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die bearbeitungstechnische oder gestalterische Aufgabe zu finden. Zusammenarbeit/Kommunikation mit (zusammenarbeitenden) Fachdisziplinen wie Steuerungs- und Regelungstechniker, mit Service Bereichen, mit Software und Programm Gestaltern, mit der Produkt- und Anlagenentwicklung, mit der Produktion und mit der Dokumentation. Führen von fachlichen Diskussionen zur Weiterentwicklung der bearbeiteten Fachgebiete. Auswahl von Herstellverfahren je nach Werkstoff in internen und externen Meetings begründen, präsentieren und für weitere Fachdisziplinen aufbereiten, z.B. für Informatiker. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten um neue Lösungen zu gestalten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Anwendung des erlernten Wissens auf konkrete Anwendungsfälle, vorteilhafte Gestaltung von gesamten Prozessketten durch systematische Darstellung der Schnittstellen, auch durch Kommunikation mit anderen Fachrichtungen. Inhalte a) Vorlesung „Werkzeugmaschinen“: Einteilung Maschinenarten, Dreh-, Fräsmaschinen, deren vorteilhafte Verwendung und Gestaltung, als Horizontal-, Schrägbett-, Vertikal- usw. Maschinen, Fräsmaschinen Bearbeitungszentren, Schleif- und Verzahnmaschinen, Konstruktiver Aufbau, Gestelle Werkstoffe, Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Aufstellung und Fundamente, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von Wälz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Hauptantriebe: Art und Aufbau b) Vorlesung „Spanende Fertigungstechnologie“: Grundlagen Zerspanung, Geometrie am Schneidteil, Schnitt- und Spanbildungsvorgänge, Verschleiß, Berechnung der Zerspankräfte, Schneidstoffe und Werkzeuge, Kühlschmierstoffe, Minimalmengensysteme, Trockenbearbeitung, Zerspanbarkeit, Gefügezusammensetzung und Bearbeitbarkeit, Prozess- Überwachungs- und Regelungssysteme, Technologien Drehen, Anwendungen Fräsen, Eingriffs-, Spannungs-, und Schnittgrößen beim Stirnfräsen, Kräfte und Leistungen, Schnittkraftberechnung beim Stirnplanfräsen, Bohren, Senken, Reiben, Spanungs- Werkzeuge, Spannmittel, Genauigkeit und Oberfläche, Technologie, Tieflochbohren, Hartbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide und Kombinationsprozesse, Kombinationsprozess Drehen und Schleifen, Spanbildung, Trockenschleifen, Schleifen, Technologie und Werkzeuge, Bindung, Schälschleifen. c) Labor „Werkzeugmaschinen“: Durchführung der Fertigung und Vermessung von Bauteilen, Oberflächenmessungen, Rundheits- und Profilmessungen, Quadrantenfehler, Methoden und Verfahren der Geometrie – Auswertung, Messung von Kräften, Qualitätssicherungsmethoden, Messung der Schnittkraft, Bestimmung der spezifischen Schnittkraft Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Vorlesung „Fertigungstechnik“, „Konstruktionslehre“, „Werkstofftechnik“ Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (60 Minuten) (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Produktionsplanung für Smart Automation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzliche die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozess vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Intelligente Produktionsanlagen detailliert auslegen Die Chancen, aber auch die Grenzen und Risiken der Automatisierung erkennen Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für die Planung von SMART-Automation zu gewinnen. neue Modelle systematisch mithilfe von digitalen Werkzeugen erstellen Produktionssysteme auch mithilfe von digitalen Werkzeugen optimieren. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln und Sicherheit in der praktischen Anwendung gewinnen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Industrial Engineering für Smart Automation Automatisierungsgerechte Produktgestaltung, Methoden zur Absicherung der Planungsprozesse, Verfügbarkeiten von verketteten hybriden und automatisierten Linie, vorherbestimmte Zeiten in smarten Produktionsanlagen, Arbeitsplatz- und Maschinenergonomie, Assistenzsysteme und Smart-Collaboration b) Digitale Planungsmethoden für Smart Automation Konzeption und Bewertung von Planungsalternativen, CAI-integrierte Planung eines Produktionsbereiches, Produktions- und Fabriksimulation, Engpassmanagement bei Produktionsanlagen, Digitale Absicherung und Fabrikplanung c) Labor Smart Automation in der digitalen Fabrik (mit z.B. Dassault-PE, TeamCenter, EMA-WS und -PD, Plant Simulation, VisTable) Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Grundlagen der Produktion, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] oder Studienarbeit [benotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 2 (Production Technologies) Aufbaumodul 2 (Production Technologies) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Production Technologies Kunststofftechnik und additive Fertigung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Werkstoffkundliche insbesondere rheologische Grundlagen kennen Grundlagenwissen zur Werkstofftechnik und der Fertigungstechnik vorweisen. Die wichtigsten in der Kunststofftechnik verwendeten Werkstoffe und Fertigungsverfahren kennen. Die wichtigsten Verfahren in der additiven Fertigung. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Kunststoffprodukte entwickeln und herstellen Die wichtigen Fertigungsverfahren anwenden Qualitätssicherung und Schadensanalyse von Kunststoffbauteilen Digitale Methoden Anwendung der additiven Fertigung Konstruktionsrichtlinien additive Fertigung Kommunikation und Kooperation Auswahl von Werkstoff; Werkzeug und Herstellverfahren in internen und externen Meetings begründen In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten Inhalte a) Vorlesung „Kunststofftechnik“: Werkstoffkunde und Rheologie sind die Grundlagen des kunststoff- und verarbeitungsgerechten Gestaltens von Bauteil und Werkzeug. Das Spritzgießverfahren wird in seinen Grundlagen ausführlich behandelt und Strategien zur Werkstoffauswahl und der Prozessoptimierung werden aufgezeigt. Anhand der numerischen Verfahren (Spritzgießsimulation) werden die Praxiserkenntnisse vertieft.Die Prozessauslegung eines Spritzgießprozesses wird anhand der Berechnung der Maschineneinstellparameter dargestellt. Darauf basierend werden die Sonderverfahren der Spritzgießtechnik behandelt. Die Kosten der Teile- und Formenfertigung werden an Beispielen ermittelt und optimiert. Die Konstruktionsarbeit eines Spritzgießwerkzeuges vertieft den Stoff aus Sicht der Werkzeugherstellung. Darüber hinaus werden die Konstruktionsregeln zur Gestaltung von Kunststoffteilen, deren Tolerierung, die Materialauswahl und die Bauteilauslegung besprochen. b) Vorlesung „Additive Fertigung im Werkzeugbau“: In der Vorlesung werden die Funktionsweisen aller relevanten additiven Fertigungstechnologien nach DIN 8580:2020-01 bzw. DIN EN ISO /ASTM 52900 vermittelt. Der Fokus liegt auf den standartisierten Verfahren, deren Funktionsweisen, Potentiale und Grenzen. Die Verfahren der Additiven Fertigung, unterteilt in Extrusionsverfahren, polymerisierende Verfahren, laserbasierte Verfahren und indirekte Verfahren, werden systematisch in Zusammenhang mit aktuellen Normen vorgestellt. Es werden Wirkprinzipien, Anlagentechnik, Prozesse und eingesetzte Werkstoffe erläutert. Darauf aufbauend werden Besonderheiten der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren erläutert und auf das methodische Konstruieren von additiv gefertigten Bauteilen vorgestellt. Weiterhin wird auf Fokustechnologien und hybride Fertigung eingegangen welche für den Aufbau von Werkzeugen (bspw. Spritzguss) besonders gut geeignet sind. c) Labor „Kunststoffe“(2 Laborübungen): Praktische Übungen am Extruder oder der Spritzgießmaschine und der analytischen und mikroskopischen Prüfverfahren ergänzen die praxisnahe Vermittlung des Stoffs. Simulation von Formfüllvorgängen und verschiedene Qualitätssicherungsverfahren bereiten auf die Berufspraxis vor. Zusätzlich wird es ein Labor geben um die Bauteilgeometrie optisch zu messen und zu digitalisieren. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Vorlesung Werkstofftechnik und Labor Werkstofftechnik empfohlen: Module Festigkeitslehre; Fertigungstechnik; Konstruktion Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Production Management Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen grundlegende Kenntnisse des Produktionsmanagements vorweisen und insbesondere die Prinzipien der schlanken Produktion (Lean Production) anwenden, erkennen, erklären und veranschaulichen. methodisch die produktionstechnischen Zusammenhänge ableiten und die systematische Herangehensweise mithilfe einer Wertstromanalyse durchführen. die wichtigsten in der industriellen Produktion auftretenden Verschwendungsarten erkennen, erklären und anschaulich beschreiben. die fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung im Hinblick auf den Produktentstehungsprozess erkennen und erklären sowie das Erlernte mit Transferwissen in das Simultaneous Engineering zielführend einbringen. die Zusammenhänge für die Vorgehensweise bei der Planung von Fertigungs- und Montageanlagen erkennen, erklären und veranschaulichen sowie die Systematik von der Aufgabenstellung, Grobplanung, Feinplanung, Realisierung bis zum Fertigungsanlauf systematisch beschreiben. hinsichtlich verschiedener Anforderungen an die Abtaktung von Produktionssystemen geeignete Planungshilfsmittel einsetzen, erklären und veranschaulichen. wichtige Planungsgrundlagen für die Handhabungstechnik hinsichtlich Mechanisierung, Automatisierung, Rationalisierung und ökonomischen Aspekten einsetzen, erklären und veranschaulichen. wichtige Planungsgrundlagen für Roboteranwendungen hinsichtlich Mensch-Roboter-Kollaborationen, Assistenzsystemen in der manuellen Montage, Automatisierung und ökonomischen Aspekten einsetzen, erklären und veranschaulichen. Systemalternativen in der Produktionsplanung mithilfe der Nutzwertanalyse bewerten und auswählen. Daten und Informationen für das Produktionscontrolling generieren und im erforderlichen Verdichtungsgrad für Entscheider zur Verfügung stellen, um Schlüsse für die Steuerung der Produktion zu ziehen. die modernen Produktionsplanungsmethoden mit den Schwerpunkten Digitale Fabrik, Produktentstehungsprozess, Layout- und Logistikplanung, Shopfloor-Management, Prozessbestätigung, Zielentfaltungsprozess, Verbesserungsroutinen und Prozesskennzahlen einsetzen, erklären und veranschaulichen. die verschiedenen Auswirkungen einer Push-, Pull- oder Fließfertigung verstehen und erklären sowie die Anwendung diverser Lean-Tools in der „Lean-Modellfabrik“ (Laborveranstaltung) erkennen, erklären und veranschaulichen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Prinzipien und Zusammenhänge der „Schlanken Produktion“ nutzbringend erkennen und einordnen. zahlreiche Methoden und Werkzeuge der „Schlanken Produktion“ anwenden und auslegen. wichtige produktionstechnische Aspekte in die Entwicklung und Konstruktion einbringen. alternative Produktionssysteme gegeneinander abwägen und technologische und monetäre Bewertungen vornehmen. unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen bei der Planung von Automatisierungslösungen, Handhabungs-einrichtungen und Robotersystemen einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. sich ausgehend von ihren produktionstechnischen Kenntnissen in neue Technologien und Tools für das Produktionsmanagement einarbeiten. im Rahmen der begleitenden Laborveranstaltungen verschiedene Produktionsabläufe in der „Lean-Modellfabrik“ hinsichtlich einer Push-, Pull- und Fließfertigung planen, simulieren, ausführen und analysieren. in Teamgesprächen und in Form von Assessments argumentieren. fachliche Berichte und Präsentationen erstellen. Wissenschaftliche Innovation vorhandenes Wissen im Produktionsmanagement anwenden und kombinieren, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Zusammenhänge in der Produktion optimieren und eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung hin beurteilen. Herausforderungen, Möglichkeiten und Grenzen bei Assistenzsystemen in der manuellen Montage und Mensch-Roboter-Kollaborationen einschätzen und weiterentwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. die erlernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen für produktionstechnische Systemvergleiche heranziehen und geeignete Schlussfolgerungen ziehen. produktionstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung: Einführung in die schlanken Produktionsprinzipien: Bausteine moderner Arbeitssysteme, Elemente der schlanken Produktion, Marktdynamik, Marktanforderungen und Auswirkungen auf die Produktion, Verschwendungsarten in der Produktion, Zusammenhang zwischen Wertschöpfung und Verschwendung, Toyota Produktionssystem, Just in Time/Sequence, Jidoka, Ganzheitliche Produktionssysteme, Kaizen, KVP, PDCA, 5S, TQM, FMEA, Six Sigma, Shopfloor-Management, Poka Yoke, TPM, OEE, One Piece Flow, Chaku-Chaku, SMED, Kanban, Ship to Line, Milkrun, Change Management Wertstromanalyse: Ablaufstrukturanalyse, Swimlane, Vorgehensweise bei der Ist- und Soll-Wertstrom-Analyse, Kundentakt, Push-, Pull- und Fließprinzipien, Leitlinien und Schrittmacherprozess, FIFO, Supermarkt, diverse Planungsbeispiele mit Wertstromanalysen Fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung: Bedeutung, Schwierigkeitsgrad in der Montage, Automatisierungshemmnisse, Wechselbeziehung zwischen Produkt und Fertigungseinrichtung, Funktionen in der Montage, Ziele und Auswirkungen der MGPG, Wandel in der Verzahnung von Entwicklungsphasen, Simultaneous Engineering, Kostenverantwortung und –verursachung, Kriterien für die Produktstrukturierung, Boothroyd- und Dewhurst-Methode Vorgehensweise bei der Fertigungs- und Montageplanung: Planungsstufen bei der Planung von Fertigungs- und Montageeinrichtungen, detaillierte Betrachtung der Aufgabenstellung, Grobplanung, Feinplanung, Realisierung und Fertigungsanlauf Planungshilfsmittel: Taktzeitermittlung, Taktzeitausgleich, Montagevorranggraph, Gestaltung von Speichersystemen, Pufferarten, Kriterien und Ziele für die Materialflussgestaltung und Teilebereitstellung Planungsgrundlagen für Handhabungstechnik: Definition Wirtschaftlichkeit, Mechanisierung und Automatisierung, Ökonomische Aspekte und volkswirtschaftliche Randbedingungen, Vorgehensweise zum Auffinden von Automatisierungslücken, Handhabungsfunktionen, Werkstückmerkmale, Betrachtung diverser Handhabungseinrichtungen Planungsgrundlagen für Roboteranwendungen und Industrie 4.0: Grundlagen und Definitionen zur Robotik, Gründe für den Einsatz von Industrierobotern, Grundbauarten von Robotern, Teilsysteme, mechanischer und kinematischer Aufbau von Industrierobotern, Koordinatensysteme, TCP, Programmierverfahren, Betriebsarten, Betrachtung diverser Anwendungsbeispiele, Definition Industrie 4.0, Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), Risikoanalyse, Einsatzspektrum, Assistenzsysteme in der manuellen Montage, Robotik in der Medizin, Sensoren in der Automatisierungstechnik Bewertung und Auswahl von Systemalternativen in der Montageplanung: Unternehmensziele im „magischen Dreieck“, monetäre und nicht monetäre Kriterien, Definition der Verfügbarkeit von Fertigungsanlagen, Durchlaufzeitbetrachtungen, Paarweiser Vergleich und Nutzwertanalyse, Planungsbeispiel Produktionscontrolling: Definition, Instrumente, betriebliche Kennzahlen, Benchmarking, Rahmenbedingungen bei der Festlegung von Kennzahlen, Arten und Beispiele von betrieblichen Kennzahlen Moderne Planungsmethoden und –werkzeuge für ein ganzheitliches Prozessmanagement: Strategien, Planung, Durchführung und Umsetzung diverser Methoden Produktionsplanungsmethoden mit dem Schwerpunkt Digitale Fabrik: Produktentstehungsprozess, Layout- und Logistikplanung, Prozess-Kommunikation, Prozessbestätigung, Zielentfaltungsprozess, Verbesserungsroutinen und Prozesskennzahlen b) Labor: Lean Modellfabrik: Montageplanspiel mit miniaturisierten PKW-Fahrzeugen an manuellen und teilautomatisierten Montagearbeitsplätzen mit den Schwerpunkten: 7 Verschwendungsarten, Wertstrom, Push-, Pull- und Fließfertigung, 5S, Planung und Realisierung diverser Montagesysteme, Abtaktung, Logistik, Kunden-Lieferanten-Beziehung, Kennzahlenmanagement Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: vorangegangene Schwerpunktwahl in produktionstechnischen Fächern, abgeschlossenes Praxissemester in produktionsaffinen Unternehmensbereichen Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Vorlesung: Klausur (120 Minuten), benotet b) Labor: Labortestat (Nachweis zur Anwesenheit), Laborauswertung, unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Metal Forming Technology and Laser Material Processing Learning Outcomes and Competences Once the module has been successfully completed, the students can... Knowledge and Understanding Explain the basic processes of metal forming Describe sheet metal forming processes mostly used in industry Understand the process limits Describe the functionality of forming presses Understand possibilities of modern production processes with laser as a tool (e.g. additive manufacturing) Use, Application and Generation of Knowledge Use and Transfer Create reports and presentations in English Develop possible process chains for new products Calculate sheet metal processes by FEM simulations Create new design concepts for parts, using sheet metals or tubes Scientific Innovation Optimize existing process chains by further use of simulation tools Independently develop approaches for new forming concepts and assess their suitability Develop concepts for the optimization of forming processes Automatization of high volume production with sheet metals Communication and Cooperation Interpret the results of FEM process simulation of sheet metal forming Use the learned knowledge, skills and competences to evaluate the feasibility of forming processes Present the feasibility to manufacture new components Working in groups and present new solutions for design tasks Scientific Self-Conception/ Professionalism Justify the feasibility of sheet metal forming process chains and methodically Production of the group work sheet metal designs to see how it works Contents a) Plasticity; Sheet metal forming: Deep drawing, drawing of complex parts, car body parts, blanking; Development of process chains using FEM; Hydraulic and mechanical presses, modern servo presses; Applications: Components, case studies, weight reduction b) Laser beam sources: Principle of laser and beam characteristics, beam guidance and –forming, laser security; Laser material processes: Cutting/welding/removing/hardening/marking, quality systems for laser material processing; Laser- and sheet metal processing systems: Cutting and welding systems, punching and forming of sheet metal, design of sheet and pipe constructions. Introduction of laser based additive manufacturing technologies: powder-bed based technologies (L-PBF-M/P), direct energy deposition (DED) and introduction to new tooling concepts such as conforming cooling channels c) Sheet metal forming: Experiments deep drawing, bending, blanking, digital strain measurement; Machines: Modern servo press technology; Development of process chains within case studies using the industrial FEM-Software AutoForm d) Design of sheet metal parts in 3D-CAD-systems, programming of machines for sheet metal processing, manufacturing of sheet metal parts, marking, demonstration of complete sheet metal process chain / alternatively designing of parts for L-PBF-M process and applying consequent software tools (e.g. slicing, support structure generation,…) Participation Requirements Recommended: Basic knowledge in production technology 3D-CAD software Examination Forms and Prerequisites for Awarding ECTS Points a) Metal Forming Technology: Written examination 60 min., graded b) Laser Material Processing: Written examination 45 min., graded c) Lab: Report, not graded d) Lab: Report, not graded Übersicht der Schwerpunkte Moderne Fertigungssysteme / Werkzeugmaschinen und spanende Technologie Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Kennenlernen und Verstehen der verschiedenen Maschinenarten, deren Einsatz und deren Automatisierungsmöglichkeiten. Vermittlung von Kenntnissen der wichtigen spanenden Fertigungsverfahren, Verstehen und Begreifen der Eigenschaften der Verfahren. Verstehen der Erweiterung der Möglichkeiten durch moderne Verfahren. Verstehen der Grundlagen der Zerspanungstechnik und der Werkzeugmaschinen. Kennenlernen vom statischen, dynamischen und thermischen Verhalten von Maschinen und Komponenten. Kennenlernen der Messtechnik zur Beurteilung von Werkzeugmaschinen. Kennenlernen und Verstehen des konstruktiven Aufbaus und der wichtigsten Baugruppen von Werkzeugmaschinen, Werkzeugen, Spannmitteln und Vorrichtungen. Verstehen der Zusammenhänge zwischen Bearbeitungsprozessen und Komponenten einer Werkzeugmaschine. Einsetzen optimaler (spanenden) Prozesse und Maschinen in der Produktion. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Erlangen von Kenntnissen über die Grundlagen, Ziele, Grenzen und Anforderungen von spanenden Verfahren und deren effektiven Anwendung in der Produktion. Erlangen der Fähigkeit technisch mögliche, effiziente Bearbeitungsmöglichkeiten zu wählen und deren Umsetzung auf Werkzeugmaschinen zu beurteilen und zu bestimmen. Erlangen der Fähigkeit neue Bauteile bezüglich der Bearbeitung zu analysieren und mit modernen Werkzeugmaschinen effizient umzusetzen. Erkennen, Analysieren und Erklären von Problemen an Werkzeugmaschinen und Prozessen. Gestaltung und Verstehen von Lösungsmöglichkeiten. Auslegung und Berechnung von optimal angepassten Prozessen an die Maschinenbasis. Wissenschaftliche Innovation Austesten, Abschätzen und Erkennen der Grenzen und Möglichkeiten von Prozessen und Maschinen in der spanenden (trennenden) Fertigung. Übertragung der Möglichkeiten auf neue Produkte. Bearbeitungsprozesse zu effizienten Prozessketten verbinden. Komponenten auf moderne und neue Bearbeitungsprozesse anzupassen und zu optimieren. Kenndaten aus den Maschinen zu ermitteln, zu analysieren und vorteilhaft für das System auszunutzen. Einsatz und Auslegung von neuen Prozessen Kommunikation und Kooperation Für die Produktion die wichtigsten qualitätsbestimmenden Prozesse mitgestalten und zu ermöglichen, dabei haben meist auch die spanenden Prozesse die größte Wertschöpfung. Aktiv innerhalb der mechanischen und technologischen Entwicklung zu kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die bearbeitungstechnische oder gestalterische Aufgabe zu finden. Zusammenarbeit/Kommunikation mit (zusammenarbeitenden) Fachdisziplinen wie Steuerungs- und Regelungstechniker, mit Service Bereichen, mit Software und Programm Gestaltern, mit der Produkt- und Anlagenentwicklung, mit der Produktion und mit der Dokumentation. Führen von fachlichen Diskussionen zur Weiterentwicklung der bearbeiteten Fachgebiete. Auswahl von Herstellverfahren je nach Werkstoff in internen und externen Meetings begründen, präsentieren und für weitere Fachdisziplinen aufbereiten, z.B. für Informatiker. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten um neue Lösungen zu gestalten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Anwendung des erlernten Wissens auf konkrete Anwendungsfälle, vorteilhafte Gestaltung von gesamten Prozessketten durch systematische Darstellung der Schnittstellen, auch durch Kommunikation mit anderen Fachrichtungen. Inhalte a) Vorlesung „Werkzeugmaschinen“: Einteilung Maschinenarten, Dreh-, Fräsmaschinen, deren vorteilhafte Verwendung und Gestaltung, als Horizontal-, Schrägbett-, Vertikal- usw. Maschinen, Fräsmaschinen Bearbeitungszentren, Schleif- und Verzahnmaschinen, Konstruktiver Aufbau, Gestelle Werkstoffe, Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Aufstellung und Fundamente, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von Wälz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Hauptantriebe: Art und Aufbau b) Vorlesung „Spanende Fertigungstechnologie“: Grundlagen Zerspanung, Geometrie am Schneidteil, Schnitt- und Spanbildungsvorgänge, Verschleiß, Berechnung der Zerspankräfte, Schneidstoffe und Werkzeuge, Kühlschmierstoffe, Minimalmengensysteme, Trockenbearbeitung, Zerspanbarkeit, Gefügezusammensetzung und Bearbeitbarkeit, Prozess- Überwachungs- und Regelungssysteme, Technologien Drehen, Anwendungen Fräsen, Eingriffs-, Spannungs-, und Schnittgrößen beim Stirnfräsen, Kräfte und Leistungen, Schnittkraftberechnung beim Stirnplanfräsen, Bohren, Senken, Reiben, Spanungs- Werkzeuge, Spannmittel, Genauigkeit und Oberfläche, Technologie, Tieflochbohren, Hartbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide und Kombinationsprozesse, Kombinationsprozess Drehen und Schleifen, Spanbildung, Trockenschleifen, Schleifen, Technologie und Werkzeuge, Bindung, Schälschleifen. c) Labor „Werkzeugmaschinen“: Durchführung der Fertigung und Vermessung von Bauteilen, Oberflächenmessungen, Rundheits- und Profilmessungen, Quadrantenfehler, Methoden und Verfahren der Geometrie – Auswertung, Messung von Kräften, Qualitätssicherungsmethoden, Messung der Schnittkraft, Bestimmung der spezifischen Schnittkraft Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Vorlesung „Fertigungstechnik“, „Konstruktionslehre“, „Werkstofftechnik“ Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (60 Minuten) (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Produktionsplanung für Smart Automation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzliche die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozess vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Intelligente Produktionsanlagen detailliert auslegen Die Chancen, aber auch die Grenzen und Risiken der Automatisierung erkennen Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für die Planung von SMART-Automation zu gewinnen. neue Modelle systematisch mithilfe von digitalen Werkzeugen erstellen Produktionssysteme auch mithilfe von digitalen Werkzeugen optimieren. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln und Sicherheit in der praktischen Anwendung gewinnen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Industrial Engineering für Smart Automation Automatisierungsgerechte Produktgestaltung, Methoden zur Absicherung der Planungsprozesse, Verfügbarkeiten von verketteten hybriden und automatisierten Linie, vorherbestimmte Zeiten in smarten Produktionsanlagen, Arbeitsplatz- und Maschinenergonomie, Assistenzsysteme und Smart-Collaboration b) Digitale Planungsmethoden für Smart Automation Konzeption und Bewertung von Planungsalternativen, CAI-integrierte Planung eines Produktionsbereiches, Produktions- und Fabriksimulation, Engpassmanagement bei Produktionsanlagen, Digitale Absicherung und Fabrikplanung c) Labor Smart Automation in der digitalen Fabrik (mit z.B. Dassault-PE, TeamCenter, EMA-WS und -PD, Plant Simulation, VisTable) Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Grundlagen der Produktion, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] oder Studienarbeit [benotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 3 (Production Technologies) Aufbaumodul 3 (Production Technologies) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Production Technologies Kunststofftechnik und additive Fertigung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Werkstoffkundliche insbesondere rheologische Grundlagen kennen Grundlagenwissen zur Werkstofftechnik und der Fertigungstechnik vorweisen. Die wichtigsten in der Kunststofftechnik verwendeten Werkstoffe und Fertigungsverfahren kennen. Die wichtigsten Verfahren in der additiven Fertigung. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Kunststoffprodukte entwickeln und herstellen Die wichtigen Fertigungsverfahren anwenden Qualitätssicherung und Schadensanalyse von Kunststoffbauteilen Digitale Methoden Anwendung der additiven Fertigung Konstruktionsrichtlinien additive Fertigung Kommunikation und Kooperation Auswahl von Werkstoff; Werkzeug und Herstellverfahren in internen und externen Meetings begründen In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten Inhalte a) Vorlesung „Kunststofftechnik“: Werkstoffkunde und Rheologie sind die Grundlagen des kunststoff- und verarbeitungsgerechten Gestaltens von Bauteil und Werkzeug. Das Spritzgießverfahren wird in seinen Grundlagen ausführlich behandelt und Strategien zur Werkstoffauswahl und der Prozessoptimierung werden aufgezeigt. Anhand der numerischen Verfahren (Spritzgießsimulation) werden die Praxiserkenntnisse vertieft.Die Prozessauslegung eines Spritzgießprozesses wird anhand der Berechnung der Maschineneinstellparameter dargestellt. Darauf basierend werden die Sonderverfahren der Spritzgießtechnik behandelt. Die Kosten der Teile- und Formenfertigung werden an Beispielen ermittelt und optimiert. Die Konstruktionsarbeit eines Spritzgießwerkzeuges vertieft den Stoff aus Sicht der Werkzeugherstellung. Darüber hinaus werden die Konstruktionsregeln zur Gestaltung von Kunststoffteilen, deren Tolerierung, die Materialauswahl und die Bauteilauslegung besprochen. b) Vorlesung „Additive Fertigung im Werkzeugbau“: In der Vorlesung werden die Funktionsweisen aller relevanten additiven Fertigungstechnologien nach DIN 8580:2020-01 bzw. DIN EN ISO /ASTM 52900 vermittelt. Der Fokus liegt auf den standartisierten Verfahren, deren Funktionsweisen, Potentiale und Grenzen. Die Verfahren der Additiven Fertigung, unterteilt in Extrusionsverfahren, polymerisierende Verfahren, laserbasierte Verfahren und indirekte Verfahren, werden systematisch in Zusammenhang mit aktuellen Normen vorgestellt. Es werden Wirkprinzipien, Anlagentechnik, Prozesse und eingesetzte Werkstoffe erläutert. Darauf aufbauend werden Besonderheiten der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren erläutert und auf das methodische Konstruieren von additiv gefertigten Bauteilen vorgestellt. Weiterhin wird auf Fokustechnologien und hybride Fertigung eingegangen welche für den Aufbau von Werkzeugen (bspw. Spritzguss) besonders gut geeignet sind. c) Labor „Kunststoffe“(2 Laborübungen): Praktische Übungen am Extruder oder der Spritzgießmaschine und der analytischen und mikroskopischen Prüfverfahren ergänzen die praxisnahe Vermittlung des Stoffs. Simulation von Formfüllvorgängen und verschiedene Qualitätssicherungsverfahren bereiten auf die Berufspraxis vor. Zusätzlich wird es ein Labor geben um die Bauteilgeometrie optisch zu messen und zu digitalisieren. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Vorlesung Werkstofftechnik und Labor Werkstofftechnik empfohlen: Module Festigkeitslehre; Fertigungstechnik; Konstruktion Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Production Management Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen grundlegende Kenntnisse des Produktionsmanagements vorweisen und insbesondere die Prinzipien der schlanken Produktion (Lean Production) anwenden, erkennen, erklären und veranschaulichen. methodisch die produktionstechnischen Zusammenhänge ableiten und die systematische Herangehensweise mithilfe einer Wertstromanalyse durchführen. die wichtigsten in der industriellen Produktion auftretenden Verschwendungsarten erkennen, erklären und anschaulich beschreiben. die fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung im Hinblick auf den Produktentstehungsprozess erkennen und erklären sowie das Erlernte mit Transferwissen in das Simultaneous Engineering zielführend einbringen. die Zusammenhänge für die Vorgehensweise bei der Planung von Fertigungs- und Montageanlagen erkennen, erklären und veranschaulichen sowie die Systematik von der Aufgabenstellung, Grobplanung, Feinplanung, Realisierung bis zum Fertigungsanlauf systematisch beschreiben. hinsichtlich verschiedener Anforderungen an die Abtaktung von Produktionssystemen geeignete Planungshilfsmittel einsetzen, erklären und veranschaulichen. wichtige Planungsgrundlagen für die Handhabungstechnik hinsichtlich Mechanisierung, Automatisierung, Rationalisierung und ökonomischen Aspekten einsetzen, erklären und veranschaulichen. wichtige Planungsgrundlagen für Roboteranwendungen hinsichtlich Mensch-Roboter-Kollaborationen, Assistenzsystemen in der manuellen Montage, Automatisierung und ökonomischen Aspekten einsetzen, erklären und veranschaulichen. Systemalternativen in der Produktionsplanung mithilfe der Nutzwertanalyse bewerten und auswählen. Daten und Informationen für das Produktionscontrolling generieren und im erforderlichen Verdichtungsgrad für Entscheider zur Verfügung stellen, um Schlüsse für die Steuerung der Produktion zu ziehen. die modernen Produktionsplanungsmethoden mit den Schwerpunkten Digitale Fabrik, Produktentstehungsprozess, Layout- und Logistikplanung, Shopfloor-Management, Prozessbestätigung, Zielentfaltungsprozess, Verbesserungsroutinen und Prozesskennzahlen einsetzen, erklären und veranschaulichen. die verschiedenen Auswirkungen einer Push-, Pull- oder Fließfertigung verstehen und erklären sowie die Anwendung diverser Lean-Tools in der „Lean-Modellfabrik“ (Laborveranstaltung) erkennen, erklären und veranschaulichen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Prinzipien und Zusammenhänge der „Schlanken Produktion“ nutzbringend erkennen und einordnen. zahlreiche Methoden und Werkzeuge der „Schlanken Produktion“ anwenden und auslegen. wichtige produktionstechnische Aspekte in die Entwicklung und Konstruktion einbringen. alternative Produktionssysteme gegeneinander abwägen und technologische und monetäre Bewertungen vornehmen. unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen bei der Planung von Automatisierungslösungen, Handhabungs-einrichtungen und Robotersystemen einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. sich ausgehend von ihren produktionstechnischen Kenntnissen in neue Technologien und Tools für das Produktionsmanagement einarbeiten. im Rahmen der begleitenden Laborveranstaltungen verschiedene Produktionsabläufe in der „Lean-Modellfabrik“ hinsichtlich einer Push-, Pull- und Fließfertigung planen, simulieren, ausführen und analysieren. in Teamgesprächen und in Form von Assessments argumentieren. fachliche Berichte und Präsentationen erstellen. Wissenschaftliche Innovation vorhandenes Wissen im Produktionsmanagement anwenden und kombinieren, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Zusammenhänge in der Produktion optimieren und eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung hin beurteilen. Herausforderungen, Möglichkeiten und Grenzen bei Assistenzsystemen in der manuellen Montage und Mensch-Roboter-Kollaborationen einschätzen und weiterentwickeln. Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. die erlernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen für produktionstechnische Systemvergleiche heranziehen und geeignete Schlussfolgerungen ziehen. produktionstechnische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung: Einführung in die schlanken Produktionsprinzipien: Bausteine moderner Arbeitssysteme, Elemente der schlanken Produktion, Marktdynamik, Marktanforderungen und Auswirkungen auf die Produktion, Verschwendungsarten in der Produktion, Zusammenhang zwischen Wertschöpfung und Verschwendung, Toyota Produktionssystem, Just in Time/Sequence, Jidoka, Ganzheitliche Produktionssysteme, Kaizen, KVP, PDCA, 5S, TQM, FMEA, Six Sigma, Shopfloor-Management, Poka Yoke, TPM, OEE, One Piece Flow, Chaku-Chaku, SMED, Kanban, Ship to Line, Milkrun, Change Management Wertstromanalyse: Ablaufstrukturanalyse, Swimlane, Vorgehensweise bei der Ist- und Soll-Wertstrom-Analyse, Kundentakt, Push-, Pull- und Fließprinzipien, Leitlinien und Schrittmacherprozess, FIFO, Supermarkt, diverse Planungsbeispiele mit Wertstromanalysen Fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung: Bedeutung, Schwierigkeitsgrad in der Montage, Automatisierungshemmnisse, Wechselbeziehung zwischen Produkt und Fertigungseinrichtung, Funktionen in der Montage, Ziele und Auswirkungen der MGPG, Wandel in der Verzahnung von Entwicklungsphasen, Simultaneous Engineering, Kostenverantwortung und –verursachung, Kriterien für die Produktstrukturierung, Boothroyd- und Dewhurst-Methode Vorgehensweise bei der Fertigungs- und Montageplanung: Planungsstufen bei der Planung von Fertigungs- und Montageeinrichtungen, detaillierte Betrachtung der Aufgabenstellung, Grobplanung, Feinplanung, Realisierung und Fertigungsanlauf Planungshilfsmittel: Taktzeitermittlung, Taktzeitausgleich, Montagevorranggraph, Gestaltung von Speichersystemen, Pufferarten, Kriterien und Ziele für die Materialflussgestaltung und Teilebereitstellung Planungsgrundlagen für Handhabungstechnik: Definition Wirtschaftlichkeit, Mechanisierung und Automatisierung, Ökonomische Aspekte und volkswirtschaftliche Randbedingungen, Vorgehensweise zum Auffinden von Automatisierungslücken, Handhabungsfunktionen, Werkstückmerkmale, Betrachtung diverser Handhabungseinrichtungen Planungsgrundlagen für Roboteranwendungen und Industrie 4.0: Grundlagen und Definitionen zur Robotik, Gründe für den Einsatz von Industrierobotern, Grundbauarten von Robotern, Teilsysteme, mechanischer und kinematischer Aufbau von Industrierobotern, Koordinatensysteme, TCP, Programmierverfahren, Betriebsarten, Betrachtung diverser Anwendungsbeispiele, Definition Industrie 4.0, Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), Risikoanalyse, Einsatzspektrum, Assistenzsysteme in der manuellen Montage, Robotik in der Medizin, Sensoren in der Automatisierungstechnik Bewertung und Auswahl von Systemalternativen in der Montageplanung: Unternehmensziele im „magischen Dreieck“, monetäre und nicht monetäre Kriterien, Definition der Verfügbarkeit von Fertigungsanlagen, Durchlaufzeitbetrachtungen, Paarweiser Vergleich und Nutzwertanalyse, Planungsbeispiel Produktionscontrolling: Definition, Instrumente, betriebliche Kennzahlen, Benchmarking, Rahmenbedingungen bei der Festlegung von Kennzahlen, Arten und Beispiele von betrieblichen Kennzahlen Moderne Planungsmethoden und –werkzeuge für ein ganzheitliches Prozessmanagement: Strategien, Planung, Durchführung und Umsetzung diverser Methoden Produktionsplanungsmethoden mit dem Schwerpunkt Digitale Fabrik: Produktentstehungsprozess, Layout- und Logistikplanung, Prozess-Kommunikation, Prozessbestätigung, Zielentfaltungsprozess, Verbesserungsroutinen und Prozesskennzahlen b) Labor: Lean Modellfabrik: Montageplanspiel mit miniaturisierten PKW-Fahrzeugen an manuellen und teilautomatisierten Montagearbeitsplätzen mit den Schwerpunkten: 7 Verschwendungsarten, Wertstrom, Push-, Pull- und Fließfertigung, 5S, Planung und Realisierung diverser Montagesysteme, Abtaktung, Logistik, Kunden-Lieferanten-Beziehung, Kennzahlenmanagement Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: vorangegangene Schwerpunktwahl in produktionstechnischen Fächern, abgeschlossenes Praxissemester in produktionsaffinen Unternehmensbereichen Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Vorlesung: Klausur (120 Minuten), benotet b) Labor: Labortestat (Nachweis zur Anwesenheit), Laborauswertung, unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Metal Forming Technology and Laser Material Processing Learning Outcomes and Competences Once the module has been successfully completed, the students can... Knowledge and Understanding Explain the basic processes of metal forming Describe sheet metal forming processes mostly used in industry Understand the process limits Describe the functionality of forming presses Understand possibilities of modern production processes with laser as a tool (e.g. additive manufacturing) Use, Application and Generation of Knowledge Use and Transfer Create reports and presentations in English Develop possible process chains for new products Calculate sheet metal processes by FEM simulations Create new design concepts for parts, using sheet metals or tubes Scientific Innovation Optimize existing process chains by further use of simulation tools Independently develop approaches for new forming concepts and assess their suitability Develop concepts for the optimization of forming processes Automatization of high volume production with sheet metals Communication and Cooperation Interpret the results of FEM process simulation of sheet metal forming Use the learned knowledge, skills and competences to evaluate the feasibility of forming processes Present the feasibility to manufacture new components Working in groups and present new solutions for design tasks Scientific Self-Conception/ Professionalism Justify the feasibility of sheet metal forming process chains and methodically Production of the group work sheet metal designs to see how it works Contents a) Plasticity; Sheet metal forming: Deep drawing, drawing of complex parts, car body parts, blanking; Development of process chains using FEM; Hydraulic and mechanical presses, modern servo presses; Applications: Components, case studies, weight reduction b) Laser beam sources: Principle of laser and beam characteristics, beam guidance and –forming, laser security; Laser material processes: Cutting/welding/removing/hardening/marking, quality systems for laser material processing; Laser- and sheet metal processing systems: Cutting and welding systems, punching and forming of sheet metal, design of sheet and pipe constructions. Introduction of laser based additive manufacturing technologies: powder-bed based technologies (L-PBF-M/P), direct energy deposition (DED) and introduction to new tooling concepts such as conforming cooling channels c) Sheet metal forming: Experiments deep drawing, bending, blanking, digital strain measurement; Machines: Modern servo press technology; Development of process chains within case studies using the industrial FEM-Software AutoForm d) Design of sheet metal parts in 3D-CAD-systems, programming of machines for sheet metal processing, manufacturing of sheet metal parts, marking, demonstration of complete sheet metal process chain / alternatively designing of parts for L-PBF-M process and applying consequent software tools (e.g. slicing, support structure generation,…) Participation Requirements Recommended: Basic knowledge in production technology 3D-CAD software Examination Forms and Prerequisites for Awarding ECTS Points a) Metal Forming Technology: Written examination 60 min., graded b) Laser Material Processing: Written examination 45 min., graded c) Lab: Report, not graded d) Lab: Report, not graded Übersicht der Schwerpunkte Moderne Fertigungssysteme / Werkzeugmaschinen und spanende Technologie Lernergebnisse und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Kennenlernen und Verstehen der verschiedenen Maschinenarten, deren Einsatz und deren Automatisierungsmöglichkeiten. Vermittlung von Kenntnissen der wichtigen spanenden Fertigungsverfahren, Verstehen und Begreifen der Eigenschaften der Verfahren. Verstehen der Erweiterung der Möglichkeiten durch moderne Verfahren. Verstehen der Grundlagen der Zerspanungstechnik und der Werkzeugmaschinen. Kennenlernen vom statischen, dynamischen und thermischen Verhalten von Maschinen und Komponenten. Kennenlernen der Messtechnik zur Beurteilung von Werkzeugmaschinen. Kennenlernen und Verstehen des konstruktiven Aufbaus und der wichtigsten Baugruppen von Werkzeugmaschinen, Werkzeugen, Spannmitteln und Vorrichtungen. Verstehen der Zusammenhänge zwischen Bearbeitungsprozessen und Komponenten einer Werkzeugmaschine. Einsetzen optimaler (spanenden) Prozesse und Maschinen in der Produktion. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Erlangen von Kenntnissen über die Grundlagen, Ziele, Grenzen und Anforderungen von spanenden Verfahren und deren effektiven Anwendung in der Produktion. Erlangen der Fähigkeit technisch mögliche, effiziente Bearbeitungsmöglichkeiten zu wählen und deren Umsetzung auf Werkzeugmaschinen zu beurteilen und zu bestimmen. Erlangen der Fähigkeit neue Bauteile bezüglich der Bearbeitung zu analysieren und mit modernen Werkzeugmaschinen effizient umzusetzen. Erkennen, Analysieren und Erklären von Problemen an Werkzeugmaschinen und Prozessen. Gestaltung und Verstehen von Lösungsmöglichkeiten. Auslegung und Berechnung von optimal angepassten Prozessen an die Maschinenbasis. Wissenschaftliche Innovation Austesten, Abschätzen und Erkennen der Grenzen und Möglichkeiten von Prozessen und Maschinen in der spanenden (trennenden) Fertigung. Übertragung der Möglichkeiten auf neue Produkte. Bearbeitungsprozesse zu effizienten Prozessketten verbinden. Komponenten auf moderne und neue Bearbeitungsprozesse anzupassen und zu optimieren. Kenndaten aus den Maschinen zu ermitteln, zu analysieren und vorteilhaft für das System auszunutzen. Einsatz und Auslegung von neuen Prozessen Kommunikation und Kooperation Für die Produktion die wichtigsten qualitätsbestimmenden Prozesse mitgestalten und zu ermöglichen, dabei haben meist auch die spanenden Prozesse die größte Wertschöpfung. Aktiv innerhalb der mechanischen und technologischen Entwicklung zu kommunizieren und Informationen austauschen, um adäquate Lösungen für die bearbeitungstechnische oder gestalterische Aufgabe zu finden. Zusammenarbeit/Kommunikation mit (zusammenarbeitenden) Fachdisziplinen wie Steuerungs- und Regelungstechniker, mit Service Bereichen, mit Software und Programm Gestaltern, mit der Produkt- und Anlagenentwicklung, mit der Produktion und mit der Dokumentation. Führen von fachlichen Diskussionen zur Weiterentwicklung der bearbeiteten Fachgebiete. Auswahl von Herstellverfahren je nach Werkstoff in internen und externen Meetings begründen, präsentieren und für weitere Fachdisziplinen aufbereiten, z.B. für Informatiker. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitarbeiten um neue Lösungen zu gestalten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität Anwendung des erlernten Wissens auf konkrete Anwendungsfälle, vorteilhafte Gestaltung von gesamten Prozessketten durch systematische Darstellung der Schnittstellen, auch durch Kommunikation mit anderen Fachrichtungen. Inhalte a) Vorlesung „Werkzeugmaschinen“: Einteilung Maschinenarten, Dreh-, Fräsmaschinen, deren vorteilhafte Verwendung und Gestaltung, als Horizontal-, Schrägbett-, Vertikal- usw. Maschinen, Fräsmaschinen Bearbeitungszentren, Schleif- und Verzahnmaschinen, Konstruktiver Aufbau, Gestelle Werkstoffe, Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Aufstellung und Fundamente, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von Wälz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Hauptantriebe: Art und Aufbau b) Vorlesung „Spanende Fertigungstechnologie“: Grundlagen Zerspanung, Geometrie am Schneidteil, Schnitt- und Spanbildungsvorgänge, Verschleiß, Berechnung der Zerspankräfte, Schneidstoffe und Werkzeuge, Kühlschmierstoffe, Minimalmengensysteme, Trockenbearbeitung, Zerspanbarkeit, Gefügezusammensetzung und Bearbeitbarkeit, Prozess- Überwachungs- und Regelungssysteme, Technologien Drehen, Anwendungen Fräsen, Eingriffs-, Spannungs-, und Schnittgrößen beim Stirnfräsen, Kräfte und Leistungen, Schnittkraftberechnung beim Stirnplanfräsen, Bohren, Senken, Reiben, Spanungs- Werkzeuge, Spannmittel, Genauigkeit und Oberfläche, Technologie, Tieflochbohren, Hartbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide und Kombinationsprozesse, Kombinationsprozess Drehen und Schleifen, Spanbildung, Trockenschleifen, Schleifen, Technologie und Werkzeuge, Bindung, Schälschleifen. c) Labor „Werkzeugmaschinen“: Durchführung der Fertigung und Vermessung von Bauteilen, Oberflächenmessungen, Rundheits- und Profilmessungen, Quadrantenfehler, Methoden und Verfahren der Geometrie – Auswertung, Messung von Kräften, Qualitätssicherungsmethoden, Messung der Schnittkraft, Bestimmung der spezifischen Schnittkraft Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: - empfohlen: Vorlesung „Fertigungstechnik“, „Konstruktionslehre“, „Werkstofftechnik“ Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) Klausur (60 Minuten) (benotet) b) Klausur (60 Minuten) (benotet) c) Anwesenheit; Bericht (unbenotet) Übersicht der Schwerpunkte Produktionsplanung für Smart Automation Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen Grundsätzliche die Aufgaben der Produktion und des Industrial Engineering und deren Leitung verstehen grundsätzliches Verständnis für den gesamten Produktentstehungsprozess vorweisen Grundlagen der Fertigungstechnologien darin einordnen. Die Bedeutung einer Serienproduktion verstehen. Zentrale Abhängigkeit zwischen Entwicklung und Produktion erkennen. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer Grundlegende Aufgaben im Industrial Engineering unter Anleitung durchführen Digitale Werkzeuge in der Produktionsplanung prinzipiell einsetzen Ziele für Produktionsprozesse und –einrichtungen definieren und gewichten Alternative Produktionskonzepte entwickeln Alternative Produktionskonzepte bewerten und auswählen Intelligente Produktionsanlagen detailliert auslegen Die Chancen, aber auch die Grenzen und Risiken der Automatisierung erkennen Wissenschaftliche Innovation Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse für die Planung von SMART-Automation zu gewinnen. neue Modelle systematisch mithilfe von digitalen Werkzeugen erstellen Produktionssysteme auch mithilfe von digitalen Werkzeugen optimieren. eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Konzepte zur Optimierung von Produktionskonzepten entwickeln und Sicherheit in der praktischen Anwendung gewinnen Kommunikation und Kooperation aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. Ergebnisse der Produktion- und Produktionsplanung auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Produktionsplanung und Produktion heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen. Inhalte der Planung präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Industrial Engineering für Smart Automation Automatisierungsgerechte Produktgestaltung, Methoden zur Absicherung der Planungsprozesse, Verfügbarkeiten von verketteten hybriden und automatisierten Linie, vorherbestimmte Zeiten in smarten Produktionsanlagen, Arbeitsplatz- und Maschinenergonomie, Assistenzsysteme und Smart-Collaboration b) Digitale Planungsmethoden für Smart Automation Konzeption und Bewertung von Planungsalternativen, CAI-integrierte Planung eines Produktionsbereiches, Produktions- und Fabriksimulation, Engpassmanagement bei Produktionsanlagen, Digitale Absicherung und Fabrikplanung c) Labor Smart Automation in der digitalen Fabrik (mit z.B. Dassault-PE, TeamCenter, EMA-WS und -PD, Plant Simulation, VisTable) Teilnahmevoraussetzungen Verpflichtend: Abschluss 1. Studienabschnitt empfohlen: Grundlagen der Produktion, Angewandte Informatik 1 und 2, Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten [Klausur] [benotet] oder Studienarbeit [benotet] Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 4 Aufbaumodul 4 Ein weiters beliebiges Aufbaumodul aus jedem Schwerpunkt. Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 2 (profilbildend) Projekt 2 (profilbildend) Voraussetzungen: Verständnis der ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen des Maschinenbaus (Module Semester 1 bis 4). Gesamtziele: Vertiefung der Kenntnisse und Fahigkeiten in einer anwendungsspezifischen Aufgabenstellung durch integrierte Verwendung bisher erworbener Kompetenzen. Inhalt: Die Studierenden bearbeiten im Team von mindestens 3 Personen unter Anleitung ein spezifische Aufgabenstellung aus dem Bereich der jeweils gewählten Anwendung 1 oder Anwendung 2 unter Verwendung der Methoden des wissenschaftlichen und ingenieurmäßigen Arbeitens, des Projektmanagements und geeigneter Präsentationstechniken. Prüfungsleistung/Studienleistung: Bericht, Präsentation, mündliche Prüfung.	5 ECTS
Thermofluiddynamik 2 Thermofluiddynamik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Bedeutung der Thermodynamik und der Wärmeübertragung erkennen. einfache Wärmeübertragungsprozesse durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung verstehen und erklären. thermodynamische Kreisprozesse verstehen und erklären. die Anwendungsgebiete von Gas-Dampfgemischen erläutern. den Messprozess von thermodynamischen Größen, wie der Temperatur, verstehen und erklären. die Bedeutung von Energiebilanzen erläutern. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen einfache Wärmeübertragungsprobleme analysieren und Lösungen erarbeiten. Thermodynamische Berechnungen von rechts- und linkslaufenden Kreisprozessen durchführen. Wärme-Kraft- und Kälte-Maschinen in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Wärmeübertrager in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Befeuchter in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um Prozesse zu verstehen und zu analysieren. thermodynamische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. thermodynamische Komponenten und Systeme auslegen. einfache Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung auslegen. sich ausgehend von ihren thermodynamischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. thermodynamische Systeme hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Das Modul bietet eine Einführung in die Wärme- und Stoffübertragung sowie in die technische Thermodynamik. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, einfache thermodynamische Vorgänge und Wärmeübertragungsprozesse quantitativ zu beschreiben und zu analysieren. Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Wärme- und Stoffübertragung Wärmeübertragungsmechanismen wie Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung, Wärmeübertrager und ihre Strömungsführungen, Kühlrippen und instationäre Wärmeleitung. b) Thermodynamik 2 Rechts- und Linkslaufende Kreisprozesse, Kreisprozesse idealer Gase, Kreisprozesse im Nassdampfgebiet, Gas- und Dampfgemische, Befeuchtung von Gasen, Reales Gasverhalten bei hone Drücken, Verflüssigung von Gasen. c) Anwendungen der Thermodynamik Fouriersche Wärmeleitungsgleichung diskretisieren mit Matlab lösen, Analytische Lösung zur Berechnung der Kühlzeit, Messung der Temperatur in einem Werkzeug, Ableitung der Temperaturleitfähigkeit aus Messergebnissen, Aufstellung von Energiebilanzen, Aufnahme von Kennlinien im Labor Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss des Modul Thermofluiddynamik 1 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (120 Minuten), benotet c) Hausarbeit, unbenotet	5 ECTS

6. Semester

30 ECTSSchwerpunktsemester

Aufbaumodul 1 (Sustainable Engineering) Aufbaumodul 1 (Sustainable Engineering) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Sustainable Engineering. Energiewandlung und -speicherung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen grundlegende thermodynamische und kinetisch Berechnungen von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen verstehen und erklären. Wasserstoff in der thermischen Verwendung verstehen und erklären. Elektrolyseure und Brennstoffzellen in den Hauptparametern auslegen Materialien für Elektrolyseure und Brennstoffzellen (GdL, MEA) sowie deren Herstellungsverfahren beschreiben und anwenden. Druckgas- und Flüssiggas-Speicher in den Hauptparametern auslegen. die unterschiedlichen Subsysteme kombinieren und verbrauchspezifisch optimieren Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um energetische Prozesse zu verstehen und zu analysieren, Wärme-, Stoff- und Energiebilanzen zur Auslegung der Hauptbaugruppen und Peripheriekomponenten anzuwenden Stoffwandlungsprozesse erkennen und einordnen. Aufbau verfahrenstechnischer Gesamtsysteme (BoP) auszulegen, Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten der Elektrolyseur- und Brennstoffzellentechnik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Elektrolyseur- und Brennstoffzellentechnik kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte a) Regenerative Energieträger Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, Energiespeicherprozesse von Mehrstoffsystemen, Wirkungsgrade, Verluste und reale Prozesse zu beschreiben und zu analysieren. Das Modul vermittelt die Grundlagen der stofflichen Energiewandler und Speicher sowie deren Konstruktionsmerkmale. Im Besonderen werden die Grundlagen der Wasserstofftechnik, u.a. der Wasserstoff-Erzeugung und Speicherung mit den entsprechenden Sicherheitsaspekten vermittelt. b) Brennstoffzellensysteme Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, den technischen Aufbau, deren Baugruppen und Funktionsweise, sowie Wirkungsgrade, Verluste bis hin zu realen Systemschaltungen zu beschreiben und zu analysieren. Das Modul vermittelt die Grundlagen der Brennstoffzellensysteme und dessen Konstruktionsmerkmale. Weiterhin werden der Grundlagen von reversiblen Systemen bzw. Elektrolyse-Konzepten incl. deren Peripherie-Baugruppen vermittelt. c) H2-Brennstoffzellen-Labor Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen und Laborübungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Basismodul für Schwerpunkt Nachhaltigkeit Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Gemeinsame Klausur (90 Minuten), benotet c) Testat, unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Renewable Energy Conversion Learning Outcomes and Competences Once the module has been successfully completed, the students can... Knowledge and Understanding recognize the significance of renewable energy sources, i. e. solar energy, wind energy, hydro power, geothermal energy, bio-fuels and biomass and carriers. recognize the significance of sustainability, energy efficiency and its evaluation. understand and explain the technical principles of the usage of renewable energy sources. understand the different types of turbo machines. understand conservation laws in turbo machines Use, Application and Generation of Knowledge Use and Transfer apply the laws of thermodynamics and of fluid mechanics to evaluate the usage of renewable energy sources. calculate the energy potential for the usage of renewable energy sources. calculate energy losses in the framework of energy conversion systems. analyze basically the energy efficiency of technical systems. take different perspectives and points of view on renewable energy sources and weight them up against each other. familiarize themselves with new ideas and topics in the framework of renewable energies based on their acquired knowledge. analyze turbomachinery stages. calculate indicators and parameters of turbomachinery stages. apply dimensionless numbers and laws of similarity to turbo machines. Scientific Innovation optimize the usage of renewable energy sources for electricity generation and for heating. independently develop approaches for usage of renewable energy sources and assess their suitability. develop concepts for the optimization of electricity generation by renewable energy sources. develop concepts for the optimization of turbo machines Communication und Cooperation communicate actively within an organization and obtain information about renewable systems and turbo machines. use the acquired knowledge, to evaluate the usage of renewable energy systems and interpret them according to other aspects. use the acquired knowledge, to evaluate the usage of turbo machines and interpret them according to other aspects. Scientific Self-Conception/ Professionalism derive recommendations for decisions from a sustainable energy conversion perspective on the basis of the analyses and evaluations made. justify solutions with respect to renewable energy systems and turbo machines theoretically and methodically. Contents a) Renewable Energy Systems Fundamental overview of the description and calculation of renewable energy sources like solar energy, wind energy, hydro power, geothermal energy, bio-fuels and biomass. b) Turbo Machines Overview of different turbo machines: axial flow and radial flow, fans, compressors, pumps, gas turbines, steam turbines, water turbines wind energy converters, conservation laws in turbo machines, dimensionless numbers and laws of similarity of turbo machines, analysis of turbomachinery stages, indicators and parameters of turbomachinery stages c) Renewables Lab Using and enhancing the knowledge acquired in the lectures by performing experiments in the fields of renewable energy systems and turbo machines. Participation Requirements Obligatory: Thermodynamics 1, Base module for specialization Sustainability Recommended: Thermodynamics 2 (in parallel) Examination Forms and Prerequisites for Awarding ECTS Points a), b), c) Written examination (120 minutes), graded c) Lab reports, not graded Übersicht der Schwerpunkte Technologiedemonstrator Windkraftanlage Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktionsweise einer Windkraftanlage verstehen und erklären. die Herausforderungen bei der (Weiter-)entwicklung einer Windkraftanlage erkennen. die Bedeutung und den Nutzen von CFD-Simulation erkennen. die grundlegenden Prinzipien der CFD-Simulation verstehen und erklären. die Grundlagen der Strömungsmodellierung und der Strömungssimulation verstehen und erklären. die grundlegende Vorgehensweise bei der Analyse und Entwicklung eines technischen Systems am Beispiel der Windkraftanlage begreifen. die Bedeutung und den Nutzen von FEM-Simulation erkennen. die grundlegenden Prinzipien der FEM-Simulation verstehen und erklären. die Grundlagen der mechanischen Modellierung und der Simulation des mechanischen Verhaltens verstehen und erklären. Die Beanspruchung der der Windkraftanlage verstehen und erklären. Werkstoffe in einer Windkraftanlage benennen und deren Zusammensetzungen, Eigenschaften und Einsatzgebiete beschreiben. wesentlichen werkstoffkundliche Mechanismen zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen im Triebstrang beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Probleme bei der Entwicklung einer Windkraftanlage analysieren und dazugehörige Lösungen erarbeiten. Strömungssimulationen mittels CFD-Software durchführen. Ergebnisse von CFD-Simulationen auswerten und analysieren. CFD-Simulation und Systemsimulation anwenden, um neue Erkenntnisse über technische Systeme zu gewinnen. ein CFD-Simulationsmodell erstellen, die Simulationsergebnisse interpretieren und systematisch darstellen. Konzepte zur strömungstechnischen Optimierung von Windkraftanlagen entwickeln. durch fundierte Kenntnisse die fachliche Anwendung der Strömungstechnik in der Praxis verbessern. Simulationen des mechanischen Verhaltens mittels FEM-Software durchführen. Ergebnisse von FEM-Simulationen auswerten und analysieren. FEM-Simulation und Systemsimulation anwenden, um neue Erkenntnisse über technische Systeme zu gewinnen. ein FEM-Simulationsmodell erstellen, die Simulationsergebnisse interpretieren und systematisch darstellen. Mechanismen zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen anwendungsorientiert übertragen. Einfache mechanische Modelle von Verbundwerkstoffen anwenden und können Unterschiede im mechanischen Verhalten in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Aufbau aufzeigen. Werkstoffauswahl für die Windkraftanlage durchführen. Kommunikation und Kooperation strömungstechnische Fragestellungen mittels Simulationen lösen und Schlussfolgerungen aus den Simulationsergebnissen ziehen. Ergebnisse von CFD-Simulationen präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Fragestellungen zum mechanischen Verhalten mittels Simulationen lösen und Schlussfolgerungen aus den Simulationsergebnissen ziehen. Ergebnisse von FEM-Simulationen präsentieren und fachlich diskutieren. Werkstoff- und Prozessauswahl inhaltlich präsentieren und fachlich diskutieren. auf Basis der angefertigte Werkstoff- und Prozessauswahl Entscheidungsempfehlungen ableiten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität die Modellierung, Durchführung und Auswertung von CFD-Simulationen theoretisch und methodisch begründen. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Modellierung, Durchführung und Auswertung von FEM-Simulationen theoretisch und methodisch begründen. Werkstoff-und Prozessauswahl theoretisch und methodisch begründen. Inhalte a) CFD & Strömung der WKA Grundlagen der Strömungssimulation (CFD), Erhaltungsgleichungen, numerische Darstellung und Lösung des Gleichungssystems, Gittergenerierung, Turbulenzmodellierung, Anfangs- und Randbedingungen, Durchführung und Auswertung von Strömungssimulationen anhand einer WKA b) Lebensdaueranalyse / FEM-Simulation der WKA Grundlagen der Struktursimulation (FEM), kontinuumsmechanische Grundgleichungen, numerische Darstellung und Lösung des Gleichungssystems, Netzgenerierung, Stoffgesetze, Anfangs- und Randbedingungen c) Werkstoffe der WKA Analyse der Beanspruchung und ableiten der geeigneten Werkstoffen und Prozess für die einzelnen Komponenten von Windkraftanalgen. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Basismodul für Schwerpunkt Nachhaltigkeit Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b), c) Klausur (120 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Phasen des Ermüdungsvorgangs sowie rechnerische Betriebsfestigkeitskonzepte beschreiben, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Ermüdung nennen und den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Leichtbaupotenzial mechanisch belasteter Struktur angeben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich auswerten, die Anrisslebensdauer von Bauteilen mit dem Kerbdehnungskonzept rechnerisch abschätzen, die linear-elastische Bruchmechanik zur Bewertung von Rissen in Bauteilen anwenden, einfache Bauteile bezüglich des Leichtbaupotenzials optimieren und das Konzepte des Stoff- und Formleichtbaus und entsprechender Kennzahlen (Leichtbaukennzahl, spezifische Energieabsorption) zur Bauteiloptimierung anwenden. Wissenschaftliche Innovation die in den Vorlesungen vorgestellten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der rechnerischen Auslegung mechanisch belasteter Bauteil zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation Inhalte der Betriebsfestigkeit sowie der Strukturoptimierung präsentieren und fachlich diskutieren sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen und die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Betriebsfestigkeit“: Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung Zyklisches Werkstoffverhalten Kerbdehnungskonzept Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik Rissfortschritt b) Vorlesung „Strukturoptimierung“: Grundlagen der Festigkeitslehre Stoffleichtbau Formleichtbau c) Labor „Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“: Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss der Lehrveranstaltungen Festigkeitslehre 1, Festigkeitslehre 2, Technische Mechanik 1, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur (90 Min, benotet, 4 Credits) c) Laborberichte Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 2 (Sustainable Engineering) Aufbaumodul 2 (Sustainable Engineering) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Sustainable Engineering Energiewandlung und -speicherung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen grundlegende thermodynamische und kinetisch Berechnungen von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen verstehen und erklären. Wasserstoff in der thermischen Verwendung verstehen und erklären. Elektrolyseure und Brennstoffzellen in den Hauptparametern auslegen Materialien für Elektrolyseure und Brennstoffzellen (GdL, MEA) sowie deren Herstellungsverfahren beschreiben und anwenden. Druckgas- und Flüssiggas-Speicher in den Hauptparametern auslegen. die unterschiedlichen Subsysteme kombinieren und verbrauchspezifisch optimieren Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um energetische Prozesse zu verstehen und zu analysieren, Wärme-, Stoff- und Energiebilanzen zur Auslegung der Hauptbaugruppen und Peripheriekomponenten anzuwenden Stoffwandlungsprozesse erkennen und einordnen. Aufbau verfahrenstechnischer Gesamtsysteme (BoP) auszulegen, Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten der Elektrolyseur- und Brennstoffzellentechnik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Elektrolyseur- und Brennstoffzellentechnik kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte a) Regenerative Energieträger Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, Energiespeicherprozesse von Mehrstoffsystemen, Wirkungsgrade, Verluste und reale Prozesse zu beschreiben und zu analysieren. Das Modul vermittelt die Grundlagen der stofflichen Energiewandler und Speicher sowie deren Konstruktionsmerkmale. Im Besonderen werden die Grundlagen der Wasserstofftechnik, u.a. der Wasserstoff-Erzeugung und Speicherung mit den entsprechenden Sicherheitsaspekten vermittelt. b) Brennstoffzellensysteme Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, den technischen Aufbau, deren Baugruppen und Funktionsweise, sowie Wirkungsgrade, Verluste bis hin zu realen Systemschaltungen zu beschreiben und zu analysieren. Das Modul vermittelt die Grundlagen der Brennstoffzellensysteme und dessen Konstruktionsmerkmale. Weiterhin werden der Grundlagen von reversiblen Systemen bzw. Elektrolyse-Konzepten incl. deren Peripherie-Baugruppen vermittelt. c) H2-Brennstoffzellen-Labor Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen und Laborübungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Basismodul für Schwerpunkt Nachhaltigkeit Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Gemeinsame Klausur (90 Minuten), benotet c) Testat, unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Renewable Energy Conversion Learning Outcomes and Competences Once the module has been successfully completed, the students can... Knowledge and Understanding recognize the significance of renewable energy sources, i. e. solar energy, wind energy, hydro power, geothermal energy, bio-fuels and biomass and carriers. recognize the significance of sustainability, energy efficiency and its evaluation. understand and explain the technical principles of the usage of renewable energy sources. understand the different types of turbo machines. understand conservation laws in turbo machines Use, Application and Generation of Knowledge Use and Transfer apply the laws of thermodynamics and of fluid mechanics to evaluate the usage of renewable energy sources. calculate the energy potential for the usage of renewable energy sources. calculate energy losses in the framework of energy conversion systems. analyze basically the energy efficiency of technical systems. take different perspectives and points of view on renewable energy sources and weight them up against each other. familiarize themselves with new ideas and topics in the framework of renewable energies based on their acquired knowledge. analyze turbomachinery stages. calculate indicators and parameters of turbomachinery stages. apply dimensionless numbers and laws of similarity to turbo machines. Scientific Innovation optimize the usage of renewable energy sources for electricity generation and for heating. independently develop approaches for usage of renewable energy sources and assess their suitability. develop concepts for the optimization of electricity generation by renewable energy sources. develop concepts for the optimization of turbo machines Communication und Cooperation communicate actively within an organization and obtain information about renewable systems and turbo machines. use the acquired knowledge, to evaluate the usage of renewable energy systems and interpret them according to other aspects. use the acquired knowledge, to evaluate the usage of turbo machines and interpret them according to other aspects. Scientific Self-Conception/ Professionalism derive recommendations for decisions from a sustainable energy conversion perspective on the basis of the analyses and evaluations made. justify solutions with respect to renewable energy systems and turbo machines theoretically and methodically. Contents a) Renewable Energy Systems Fundamental overview of the description and calculation of renewable energy sources like solar energy, wind energy, hydro power, geothermal energy, bio-fuels and biomass. b) Turbo Machines Overview of different turbo machines: axial flow and radial flow, fans, compressors, pumps, gas turbines, steam turbines, water turbines wind energy converters, conservation laws in turbo machines, dimensionless numbers and laws of similarity of turbo machines, analysis of turbomachinery stages, indicators and parameters of turbomachinery stages c) Renewables Lab Using and enhancing the knowledge acquired in the lectures by performing experiments in the fields of renewable energy systems and turbo machines. Participation Requirements Obligatory: Thermodynamics 1, Base module for specialization Sustainability Recommended: Thermodynamics 2 (in parallel) Examination Forms and Prerequisites for Awarding ECTS Points a), b), c) Written examination (120 minutes), graded c) Lab reports, not graded Übersicht der Schwerpunkte Technologiedemonstrator Windkraftanlage Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktionsweise einer Windkraftanlage verstehen und erklären. die Herausforderungen bei der (Weiter-)entwicklung einer Windkraftanlage erkennen. die Bedeutung und den Nutzen von CFD-Simulation erkennen. die grundlegenden Prinzipien der CFD-Simulation verstehen und erklären. die Grundlagen der Strömungsmodellierung und der Strömungssimulation verstehen und erklären. die grundlegende Vorgehensweise bei der Analyse und Entwicklung eines technischen Systems am Beispiel der Windkraftanlage begreifen. die Bedeutung und den Nutzen von FEM-Simulation erkennen. die grundlegenden Prinzipien der FEM-Simulation verstehen und erklären. die Grundlagen der mechanischen Modellierung und der Simulation des mechanischen Verhaltens verstehen und erklären. Die Beanspruchung der der Windkraftanlage verstehen und erklären. Werkstoffe in einer Windkraftanlage benennen und deren Zusammensetzungen, Eigenschaften und Einsatzgebiete beschreiben. wesentlichen werkstoffkundliche Mechanismen zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen im Triebstrang beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Probleme bei der Entwicklung einer Windkraftanlage analysieren und dazugehörige Lösungen erarbeiten. Strömungssimulationen mittels CFD-Software durchführen. Ergebnisse von CFD-Simulationen auswerten und analysieren. CFD-Simulation und Systemsimulation anwenden, um neue Erkenntnisse über technische Systeme zu gewinnen. ein CFD-Simulationsmodell erstellen, die Simulationsergebnisse interpretieren und systematisch darstellen. Konzepte zur strömungstechnischen Optimierung von Windkraftanlagen entwickeln. durch fundierte Kenntnisse die fachliche Anwendung der Strömungstechnik in der Praxis verbessern. Simulationen des mechanischen Verhaltens mittels FEM-Software durchführen. Ergebnisse von FEM-Simulationen auswerten und analysieren. FEM-Simulation und Systemsimulation anwenden, um neue Erkenntnisse über technische Systeme zu gewinnen. ein FEM-Simulationsmodell erstellen, die Simulationsergebnisse interpretieren und systematisch darstellen. Mechanismen zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen anwendungsorientiert übertragen. Einfache mechanische Modelle von Verbundwerkstoffen anwenden und können Unterschiede im mechanischen Verhalten in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Aufbau aufzeigen. Werkstoffauswahl für die Windkraftanlage durchführen. Kommunikation und Kooperation strömungstechnische Fragestellungen mittels Simulationen lösen und Schlussfolgerungen aus den Simulationsergebnissen ziehen. Ergebnisse von CFD-Simulationen präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Fragestellungen zum mechanischen Verhalten mittels Simulationen lösen und Schlussfolgerungen aus den Simulationsergebnissen ziehen. Ergebnisse von FEM-Simulationen präsentieren und fachlich diskutieren. Werkstoff- und Prozessauswahl inhaltlich präsentieren und fachlich diskutieren. auf Basis der angefertigte Werkstoff- und Prozessauswahl Entscheidungsempfehlungen ableiten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität die Modellierung, Durchführung und Auswertung von CFD-Simulationen theoretisch und methodisch begründen. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Modellierung, Durchführung und Auswertung von FEM-Simulationen theoretisch und methodisch begründen. Werkstoff-und Prozessauswahl theoretisch und methodisch begründen. Inhalte a) CFD & Strömung der WKA Grundlagen der Strömungssimulation (CFD), Erhaltungsgleichungen, numerische Darstellung und Lösung des Gleichungssystems, Gittergenerierung, Turbulenzmodellierung, Anfangs- und Randbedingungen, Durchführung und Auswertung von Strömungssimulationen anhand einer WKA b) Lebensdaueranalyse / FEM-Simulation der WKA Grundlagen der Struktursimulation (FEM), kontinuumsmechanische Grundgleichungen, numerische Darstellung und Lösung des Gleichungssystems, Netzgenerierung, Stoffgesetze, Anfangs- und Randbedingungen c) Werkstoffe der WKA Analyse der Beanspruchung und ableiten der geeigneten Werkstoffen und Prozess für die einzelnen Komponenten von Windkraftanalgen. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Basismodul für Schwerpunkt Nachhaltigkeit Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b), c) Klausur (120 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Phasen des Ermüdungsvorgangs sowie rechnerische Betriebsfestigkeitskonzepte beschreiben, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Ermüdung nennen und den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Leichtbaupotenzial mechanisch belasteter Struktur angeben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich auswerten, die Anrisslebensdauer von Bauteilen mit dem Kerbdehnungskonzept rechnerisch abschätzen, die linear-elastische Bruchmechanik zur Bewertung von Rissen in Bauteilen anwenden, einfache Bauteile bezüglich des Leichtbaupotenzials optimieren und das Konzepte des Stoff- und Formleichtbaus und entsprechender Kennzahlen (Leichtbaukennzahl, spezifische Energieabsorption) zur Bauteiloptimierung anwenden. Wissenschaftliche Innovation die in den Vorlesungen vorgestellten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der rechnerischen Auslegung mechanisch belasteter Bauteil zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation Inhalte der Betriebsfestigkeit sowie der Strukturoptimierung präsentieren und fachlich diskutieren sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen und die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Betriebsfestigkeit“: Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung Zyklisches Werkstoffverhalten Kerbdehnungskonzept Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik Rissfortschritt b) Vorlesung „Strukturoptimierung“: Grundlagen der Festigkeitslehre Stoffleichtbau Formleichtbau c) Labor „Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“: Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss der Lehrveranstaltungen Festigkeitslehre 1, Festigkeitslehre 2, Technische Mechanik 1, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur (90 Min, benotet, 4 Credits) c) Laborberichte Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 3 (Sustainable Engineering) Aufbaumodul 3 (Sustainable Engineering) Ein Modul aus dem Schwerpunkt Sustainable Engineering Energiewandlung und -speicherung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen grundlegende thermodynamische und kinetisch Berechnungen von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen verstehen und erklären. Wasserstoff in der thermischen Verwendung verstehen und erklären. Elektrolyseure und Brennstoffzellen in den Hauptparametern auslegen Materialien für Elektrolyseure und Brennstoffzellen (GdL, MEA) sowie deren Herstellungsverfahren beschreiben und anwenden. Druckgas- und Flüssiggas-Speicher in den Hauptparametern auslegen. die unterschiedlichen Subsysteme kombinieren und verbrauchspezifisch optimieren Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um energetische Prozesse zu verstehen und zu analysieren, Wärme-, Stoff- und Energiebilanzen zur Auslegung der Hauptbaugruppen und Peripheriekomponenten anzuwenden Stoffwandlungsprozesse erkennen und einordnen. Aufbau verfahrenstechnischer Gesamtsysteme (BoP) auszulegen, Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten der Elektrolyseur- und Brennstoffzellentechnik interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Elektrolyseur- und Brennstoffzellentechnik kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte a) Regenerative Energieträger Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, Energiespeicherprozesse von Mehrstoffsystemen, Wirkungsgrade, Verluste und reale Prozesse zu beschreiben und zu analysieren. Das Modul vermittelt die Grundlagen der stofflichen Energiewandler und Speicher sowie deren Konstruktionsmerkmale. Im Besonderen werden die Grundlagen der Wasserstofftechnik, u.a. der Wasserstoff-Erzeugung und Speicherung mit den entsprechenden Sicherheitsaspekten vermittelt. b) Brennstoffzellensysteme Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, den technischen Aufbau, deren Baugruppen und Funktionsweise, sowie Wirkungsgrade, Verluste bis hin zu realen Systemschaltungen zu beschreiben und zu analysieren. Das Modul vermittelt die Grundlagen der Brennstoffzellensysteme und dessen Konstruktionsmerkmale. Weiterhin werden der Grundlagen von reversiblen Systemen bzw. Elektrolyse-Konzepten incl. deren Peripherie-Baugruppen vermittelt. c) H2-Brennstoffzellen-Labor Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen und Laborübungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Basismodul für Schwerpunkt Nachhaltigkeit Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Gemeinsame Klausur (90 Minuten), benotet c) Testat, unbenotet Übersicht der Schwerpunkte Renewable Energy Conversion Learning Outcomes and Competences Once the module has been successfully completed, the students can... Knowledge and Understanding recognize the significance of renewable energy sources, i. e. solar energy, wind energy, hydro power, geothermal energy, bio-fuels and biomass and carriers. recognize the significance of sustainability, energy efficiency and its evaluation. understand and explain the technical principles of the usage of renewable energy sources. understand the different types of turbo machines. understand conservation laws in turbo machines Use, Application and Generation of Knowledge Use and Transfer apply the laws of thermodynamics and of fluid mechanics to evaluate the usage of renewable energy sources. calculate the energy potential for the usage of renewable energy sources. calculate energy losses in the framework of energy conversion systems. analyze basically the energy efficiency of technical systems. take different perspectives and points of view on renewable energy sources and weight them up against each other. familiarize themselves with new ideas and topics in the framework of renewable energies based on their acquired knowledge. analyze turbomachinery stages. calculate indicators and parameters of turbomachinery stages. apply dimensionless numbers and laws of similarity to turbo machines. Scientific Innovation optimize the usage of renewable energy sources for electricity generation and for heating. independently develop approaches for usage of renewable energy sources and assess their suitability. develop concepts for the optimization of electricity generation by renewable energy sources. develop concepts for the optimization of turbo machines Communication und Cooperation communicate actively within an organization and obtain information about renewable systems and turbo machines. use the acquired knowledge, to evaluate the usage of renewable energy systems and interpret them according to other aspects. use the acquired knowledge, to evaluate the usage of turbo machines and interpret them according to other aspects. Scientific Self-Conception/ Professionalism derive recommendations for decisions from a sustainable energy conversion perspective on the basis of the analyses and evaluations made. justify solutions with respect to renewable energy systems and turbo machines theoretically and methodically. Contents a) Renewable Energy Systems Fundamental overview of the description and calculation of renewable energy sources like solar energy, wind energy, hydro power, geothermal energy, bio-fuels and biomass. b) Turbo Machines Overview of different turbo machines: axial flow and radial flow, fans, compressors, pumps, gas turbines, steam turbines, water turbines wind energy converters, conservation laws in turbo machines, dimensionless numbers and laws of similarity of turbo machines, analysis of turbomachinery stages, indicators and parameters of turbomachinery stages c) Renewables Lab Using and enhancing the knowledge acquired in the lectures by performing experiments in the fields of renewable energy systems and turbo machines. Participation Requirements Obligatory: Thermodynamics 1, Base module for specialization Sustainability Recommended: Thermodynamics 2 (in parallel) Examination Forms and Prerequisites for Awarding ECTS Points a), b), c) Written examination (120 minutes), graded c) Lab reports, not graded Übersicht der Schwerpunkte Technologiedemonstrator Windkraftanlage Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Funktionsweise einer Windkraftanlage verstehen und erklären. die Herausforderungen bei der (Weiter-)entwicklung einer Windkraftanlage erkennen. die Bedeutung und den Nutzen von CFD-Simulation erkennen. die grundlegenden Prinzipien der CFD-Simulation verstehen und erklären. die Grundlagen der Strömungsmodellierung und der Strömungssimulation verstehen und erklären. die grundlegende Vorgehensweise bei der Analyse und Entwicklung eines technischen Systems am Beispiel der Windkraftanlage begreifen. die Bedeutung und den Nutzen von FEM-Simulation erkennen. die grundlegenden Prinzipien der FEM-Simulation verstehen und erklären. die Grundlagen der mechanischen Modellierung und der Simulation des mechanischen Verhaltens verstehen und erklären. Die Beanspruchung der der Windkraftanlage verstehen und erklären. Werkstoffe in einer Windkraftanlage benennen und deren Zusammensetzungen, Eigenschaften und Einsatzgebiete beschreiben. wesentlichen werkstoffkundliche Mechanismen zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen im Triebstrang beschreiben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Probleme bei der Entwicklung einer Windkraftanlage analysieren und dazugehörige Lösungen erarbeiten. Strömungssimulationen mittels CFD-Software durchführen. Ergebnisse von CFD-Simulationen auswerten und analysieren. CFD-Simulation und Systemsimulation anwenden, um neue Erkenntnisse über technische Systeme zu gewinnen. ein CFD-Simulationsmodell erstellen, die Simulationsergebnisse interpretieren und systematisch darstellen. Konzepte zur strömungstechnischen Optimierung von Windkraftanlagen entwickeln. durch fundierte Kenntnisse die fachliche Anwendung der Strömungstechnik in der Praxis verbessern. Simulationen des mechanischen Verhaltens mittels FEM-Software durchführen. Ergebnisse von FEM-Simulationen auswerten und analysieren. FEM-Simulation und Systemsimulation anwenden, um neue Erkenntnisse über technische Systeme zu gewinnen. ein FEM-Simulationsmodell erstellen, die Simulationsergebnisse interpretieren und systematisch darstellen. Mechanismen zur Festigkeitssteigerung von Werkstoffen anwendungsorientiert übertragen. Einfache mechanische Modelle von Verbundwerkstoffen anwenden und können Unterschiede im mechanischen Verhalten in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Aufbau aufzeigen. Werkstoffauswahl für die Windkraftanlage durchführen. Kommunikation und Kooperation strömungstechnische Fragestellungen mittels Simulationen lösen und Schlussfolgerungen aus den Simulationsergebnissen ziehen. Ergebnisse von CFD-Simulationen präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Fragestellungen zum mechanischen Verhalten mittels Simulationen lösen und Schlussfolgerungen aus den Simulationsergebnissen ziehen. Ergebnisse von FEM-Simulationen präsentieren und fachlich diskutieren. Werkstoff- und Prozessauswahl inhaltlich präsentieren und fachlich diskutieren. auf Basis der angefertigte Werkstoff- und Prozessauswahl Entscheidungsempfehlungen ableiten. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität die Modellierung, Durchführung und Auswertung von CFD-Simulationen theoretisch und methodisch begründen. den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. die Modellierung, Durchführung und Auswertung von FEM-Simulationen theoretisch und methodisch begründen. Werkstoff-und Prozessauswahl theoretisch und methodisch begründen. Inhalte a) CFD & Strömung der WKA Grundlagen der Strömungssimulation (CFD), Erhaltungsgleichungen, numerische Darstellung und Lösung des Gleichungssystems, Gittergenerierung, Turbulenzmodellierung, Anfangs- und Randbedingungen, Durchführung und Auswertung von Strömungssimulationen anhand einer WKA b) Lebensdaueranalyse / FEM-Simulation der WKA Grundlagen der Struktursimulation (FEM), kontinuumsmechanische Grundgleichungen, numerische Darstellung und Lösung des Gleichungssystems, Netzgenerierung, Stoffgesetze, Anfangs- und Randbedingungen c) Werkstoffe der WKA Analyse der Beanspruchung und ableiten der geeigneten Werkstoffen und Prozess für die einzelnen Komponenten von Windkraftanalgen. Teilnahmevoraussetzungen verpflichtend: erfolgreicher Abschluss von Thermofluiddynamik 1 und Basismodul für Schwerpunkt Nachhaltigkeit Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b), c) Klausur (120 Minuten), benotet Übersicht der Schwerpunkte Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen die Phasen des Ermüdungsvorgangs sowie rechnerische Betriebsfestigkeitskonzepte beschreiben, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Ermüdung nennen und den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Leichtbaupotenzial mechanisch belasteter Struktur angeben. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich auswerten, die Anrisslebensdauer von Bauteilen mit dem Kerbdehnungskonzept rechnerisch abschätzen, die linear-elastische Bruchmechanik zur Bewertung von Rissen in Bauteilen anwenden, einfache Bauteile bezüglich des Leichtbaupotenzials optimieren und das Konzepte des Stoff- und Formleichtbaus und entsprechender Kennzahlen (Leichtbaukennzahl, spezifische Energieabsorption) zur Bauteiloptimierung anwenden. Wissenschaftliche Innovation die in den Vorlesungen vorgestellten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der rechnerischen Auslegung mechanisch belasteter Bauteil zu gewinnen sowie eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. Kommunikation und Kooperation Inhalte der Betriebsfestigkeit sowie der Strukturoptimierung präsentieren und fachlich diskutieren sowie in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen und die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. Inhalte a) Vorlesung „Betriebsfestigkeit“: Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung Zyklisches Werkstoffverhalten Kerbdehnungskonzept Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik Rissfortschritt b) Vorlesung „Strukturoptimierung“: Grundlagen der Festigkeitslehre Stoffleichtbau Formleichtbau c) Labor „Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“: Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima Teilnahmevoraussetzungen Erfolgreicher Abschluss der Lehrveranstaltungen Festigkeitslehre 1, Festigkeitslehre 2, Technische Mechanik 1, Werkstofftechnik 1, Werkstofftechnik 2, Mathematik 1 und Mathematik 2 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a) und b) Gemeinsame Klausur (90 Min, benotet, 4 Credits) c) Laborberichte Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Aufbaumodul 4 Aufbaumodul 4 Ein weiters beliebiges Aufbaumodul aus jedem Schwerpunkt. Übersicht der Schwerpunkte	5 ECTS
Projekt 2 (profilbildend) Projekt 2 (profilbildend) Voraussetzungen: Verständnis der ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen des Maschinenbaus (Module Semester 1 bis 4). Gesamtziele: Vertiefung der Kenntnisse und Fahigkeiten in einer anwendungsspezifischen Aufgabenstellung durch integrierte Verwendung bisher erworbener Kompetenzen. Inhalt: Die Studierenden bearbeiten im Team von mindestens 3 Personen unter Anleitung ein spezifische Aufgabenstellung aus dem Bereich der jeweils gewählten Anwendung 1 oder Anwendung 2 unter Verwendung der Methoden des wissenschaftlichen und ingenieurmäßigen Arbeitens, des Projektmanagements und geeigneter Präsentationstechniken. Prüfungsleistung/Studienleistung: Bericht, Präsentation, mündliche Prüfung.	5 ECTS
Thermofluiddynamik 2 Thermofluiddynamik 2 Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen die Bedeutung der Thermodynamik und der Wärmeübertragung erkennen. einfache Wärmeübertragungsprozesse durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung verstehen und erklären. thermodynamische Kreisprozesse verstehen und erklären. die Anwendungsgebiete von Gas-Dampfgemischen erläutern. den Messprozess von thermodynamischen Größen, wie der Temperatur, verstehen und erklären. die Bedeutung von Energiebilanzen erläutern. Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen einfache Wärmeübertragungsprobleme analysieren und Lösungen erarbeiten. Thermodynamische Berechnungen von rechts- und linkslaufenden Kreisprozessen durchführen. Wärme-Kraft- und Kälte-Maschinen in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Wärmeübertrager in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. Befeuchter in den Hauptparametern auslegen und konstruieren. thermodynamische Gesetzmäßigkeiten anwenden, um Prozesse zu verstehen und zu analysieren. thermodynamische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. thermodynamische Komponenten und Systeme auslegen. einfache Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung auslegen. sich ausgehend von ihren thermodynamischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. thermodynamische Systeme hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Komponenten und Systeme zur Wärmeübertragung hinsichtlich ihrer Energieeffizienz verbessern. Kommunikation und Kooperation technisch/physikalische Ergebnisse zu den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung interpretieren und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. Inhalte aus den Gebieten Thermodynamik und Wärmeübertragung kompetent präsentieren und fachlich diskutieren. in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für gestellte Aufgaben zu identifizieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. Inhalte Das Modul bietet eine Einführung in die Wärme- und Stoffübertragung sowie in die technische Thermodynamik. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, einfache thermodynamische Vorgänge und Wärmeübertragungsprozesse quantitativ zu beschreiben und zu analysieren. Die wesentlichen Inhalte des Moduls werden in Vorlesungen vermittelt. Neben der Wissens- und Methodenvermittlung werden in den Lehrveranstaltungen Anwendungsbeispiele behandelt. Vorlesungsbegleitend werden den Studierenden Übungsaufgaben zum Training und zur Anwendung des vermittelten Vorlesungsstoffes angeboten. a) Wärme- und Stoffübertragung Wärmeübertragungsmechanismen wie Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung, Wärmeübertrager und ihre Strömungsführungen, Kühlrippen und instationäre Wärmeleitung. b) Thermodynamik 2 Rechts- und Linkslaufende Kreisprozesse, Kreisprozesse idealer Gase, Kreisprozesse im Nassdampfgebiet, Gas- und Dampfgemische, Befeuchtung von Gasen, Reales Gasverhalten bei hone Drücken, Verflüssigung von Gasen. c) Anwendungen der Thermodynamik Fouriersche Wärmeleitungsgleichung diskretisieren mit Matlab lösen, Analytische Lösung zur Berechnung der Kühlzeit, Messung der Temperatur in einem Werkzeug, Ableitung der Temperaturleitfähigkeit aus Messergebnissen, Aufstellung von Energiebilanzen, Aufnahme von Kennlinien im Labor Teilnahmevoraussetzungen empfohlen: erfolgreicher Abschluss des Modul Thermofluiddynamik 1 Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten a), b) Klausur (120 Minuten), benotet c) Hausarbeit, unbenotet	5 ECTS

7. Semester

30 ECTS

Abschlussarbeit

25 ECTS

Softskills

5 ECTS

Karriereperspektiven

Mit dem Studiengang Maschinenbau entscheidest Du Dich für eine Schlüsseltechnologie, die in allen Branchen gefragt ist. Und der Bedarf steigt weiter, denn die Digitalisierung der Produktion benötigt gut ausgebildete Fachkräfte. Absolvierende der Hochschule Esslingen haben in der Branche einen sehr guten Ruf. Mit dem breiten, grundlagenorientierten Studium und der Vertiefung in Deinem Schwerpunkt bist Du qualifiziert für Planung, Entwicklung, Konstruktion, Fertigung, Automation, Qualitätssicherung.

Deine Karrierechancen

Entwicklung, Konstruktion und Optimierung von Produkten und Maschinen unter Einsatz von computergestützten Werkzeugen.
Weiterentwicklung von Produktionsverfahren
Informationstechnik in der Produktion (CAxDigitalisierung, Simulation, Big Data, KI).
Verkettung von Maschinen zu komplexen Fertigungssystemen.
Entwicklung, Konstruktion, Berechnung, Erprobung von Maschinen, Produkten und Fertigungssystemen.
Projektmanagement und anwendungstechnische Beratung.
Technischer Vertrieb

Maschinenbau-Ingenieurinnen und –Ingenieure haben gute Karrierechancen. — Gorodenkoff - stock.adobe.com©

Bewerbung / Zulassung

Nach Deiner Registrierung im bundesweiten Bewerbungsportal www.hochschulstart.de bewirbst Du Dich über das Campusmanagement-System HEonline der Hochschule Esslingen.

Jetzt bewerben

Für diesen Studiengang benötigst Du ein technisches Vorpraktikum (12 Wochen). Das Vorpraktikum kannst Du auch während des Studiums in den Semesterferien absolvieren.

Voraussetzungen checken
Du hast eine Hochschulzugangsberechtigung (z.B. Abitur / Fachhochschulreife), einen ausländischen Schulabschluss oder eine berufliche Qualifikation? Dann hast Du die erste Voraussetzung für eine erfolgreiche Bewerbung bereits erfüllt.
Registrieren bei hochschulstart.de
Du registrierst Dich im zentralen Bewerbungsportal hochschulstart.de, um Deine Bewerber-ID zu erhalten.
Registrieren und bewerben in HEonline
Anschließend registrierst Du Dich im Campusmanagement-System HEonline der Hochschule Esslingen und bewirbst Dich dort für einen oder mehrere Studiengänge. Nach dem Absenden Deiner Bewerbung in HEonline, kannst Du sie auch auf hochschulstart sehen und priorisieren.
Unterlagen hochladen
Damit Deine Bewerbung von uns bearbeitet werden kann, benötigen wir Deine Unterlagen und Zeugnisse. Die lädst Du im Campusmanagement-System HEonline hoch. Wir benötigen Deine Unterlagen spätestens bis zum Ende der Bewerbungsfrist.
Geschafft
Über HEonline kannst Du den Bearbeitungsstatus Deiner Bewerbung jederzeit überprüfen. Die Zugangsdaten solltest Du gut aufbewahren. Nach Ende der Bewerbungsfrist kannst Du zeitnah in HEonline und hochschulstart sehen, ob Du ein Zulassungsangebot erhalten hast.

Weitere Links zur Bewerbung

Das Video-Tutorial zeigt Dir die wichtigsten Bewerbungsschritte und die Bedeutung der Priorisierung.

Detaillierte Informationen und FAQ zum Bewerbungsablauf

Studienorientierung: Die Hochschule Esslingen kennenlernen

Rund um's Studium (Finanzierung, Wohnen & Essen, Freizeit)

FAQ - Frequently Asked Questions

Nach welchen Kriterien werden die Studienplätze vergeben?

Meistens gibt es mehr Bewerbungen als freie Studienplätze. Deshalb können nicht alle Bewerberinnen und Bewerber zum Studium zugelassen werden. Die freien Studienplätze werden nach dem Ergebnis eines hochschuleigenen Auswahlverfahrens vergeben.

Einen Numerus Clausus (NC) können wir Dir im Vorfeld nicht nennen. Der NC gibt die Auswahlnote bzw. die Wartehalbjahre des Studierenden mit dem letzten Ranglistenplatz an, der für den Studiengang zugelassen wird. Der NC variiert also abhängig von der Anzahl der Bewerberinnen und Bewerber, deren Auswahlnoten/Wartezeiten und der Zahl der zu vergebenden Studienplätze. Weil sich das in jeder Bewerbungsphase unterscheidet, können wir über den Numerus Clausus leider keine Aussage treffen.

Warum bewerbe ich mich bei hochschulstart.de und an der Hochschule?

Die Zulassung für einige Bachelorstudiengänge der Hochschule Esslingen läuft bei Bewerbungen für das erste Fachsemester über das bundesweite Bewerberportal Hochschulstart im "Dialogorientierten Serviceverfahren - DoSV". Dort musst Du Dich auf jeden Fall zuerst registrieren, um Deine Bewerber-ID zu erhalten. Mit dieser bewirbst Du Dich dann an der Hochschule Esslingen. Du kannst Dich dort auf maximal 12 Studienplätze bewerben.

Damit das Team „Bewerbung/Zulassung“ Deine Bewerbung bearbeiten kann, benötigen wir Deine vollständigen Unterlagen, die für das Zulassungsverfahren der Hochschule Esslingen notwendig sind. Diese kannst online über das Campusmanagement-System HEonline der Hochschule hochladen und absenden.

Video-Tutorial „Bewerben über hochschulstart.de“

Weitere Informationen zur Bewerbung über hochschulstart.de

Kann ich mich bewerben, obwohl ich noch kein Zeugnis habe?

Ja. Du kannst Dich auch ohne Dein Abschlusszeugnis bewerben.

Du kannst die Hochschulzugangsberechtigung spätestens bis zum Ende der Bewerbungsfrist im Campusmanagement-System HEonline der Hochschule hochladen.

Welche Vorgaben gibt es für das technische Vorpraktikum?

Voraussetzung für das Studium ist ein technisches Vorpraktikum im einschlägigen industriellen Umfeld oder eine gleichwertige Tätigkeit während der Schul- oder Berufsausbildung. Du kannst das Vorpraktikum aber auch noch während des Studiums in den Semesterferien absolvieren. Bis spätestens zum Ende des 3. Studiensemesters (28.2. oder 31.8.) muss es erbracht sein.

Für wen ist der Studiengang geeignet?

Du hast Spaß an Technik und Konstruktion
Du möchtest verstehen, wie Dinge funktionieren, wie sie konstruiert sind.
Dich inspiriert es, künftig Lösungen für technische Anforderungen zu entwickeln und damit den Alltag zu erleichtern und die Zukunft zu verbessern
Dir fallen Mathematik und Physik nicht schwer
Du interessierst Dich für Computer

Ganz besonders gut aufgestellt bist Du, wenn du bereits eine Ausbildung im technischen Bereich gemacht hast.

Spaß an Technik und Konstruktion? Dann passt das Maschinenbau-Studium zu Dir. — KD Busch - Hochschule Esslingen©

Empfehlungen

An die Hochschule Esslingen kam ich durch sehr zufriedene Empfehlungen von Freunden und Familie. Überzeugt haben mich die gute Mischung aus Praxis und Theorie. In der einen Woche hat man eine Theorieeinheit, also eine Vorlesung. In der nächsten Woche folgt die Praxiseinheit. Man ist also im Labor und wendet alles Gelernte an und kann sich die Inhalte selbst erarbeiten.

Jasmin Pfannenschwarz, Studentin Studiengang Maschinenbau

Studentin erklärt Ihre Entscheidung für das Maschinenbau-Studium an der Hochschule Esslingen. — KD Busch - Hochschule Esslingen©

Expertise für den Job

Ich habe mich für das Studium Maschinenbau entschieden, weil ich mich schon immer sehr für Technik begeistert habe. Und hier an der Hochschule Esslingen kann ich nicht nur einen Einblick in beinahe jeden ingenieurwissenschaftlichen Bereich bekommen, sondern auch die Expertise erlangen, bei allen Thematiken mitreden zu können.

Sinan Cakar, Student Studiengang Maschinenbau

Maschinenbau-Studium wegen Begeisterung für Technik — KD Busch - Hochschule Esslingen©

Das zeichnet uns ausGute Gründe für ein Studium an der Hochschule Esslingen

Gemeinsam Lösungen erarbeiten

In sehr gut ausgestatteten Laboren arbeitest Du im Team an Fragestellungen aus allen Bereichen des Maschinenbaus.

Wirtschaftsregion Stuttgart

Du profitierst von den Kontakten der Hochschule zu Weltmarktführern und der starken mittelständischen Industrie.

Doppelabschluss

Mit einem zweiten Studienabschluss an einer unserer Partner-Hochschulen im Ausland, erhöhst Du Deine Startchancen.

Vorteil Hochschule

Im Studium Maschinenbau an der Hochschule Esslingen nimmt die Praxis einen wichtigen Stellenwert ein.

Lernen bei den Besten

Der Studiengang Maschinenbau gehört zur bundesweiten Spitzengruppe in 8 Kategorien des CHE-Hochschulrankings der ZEIT.

Unterstützung garantiert

Mathe- und Physik-Vorkurs, Welcome Days und Mentoren erleichtern den Einstieg in den Studienalltag.

Weitere Informationen

Kennenlernender Hochschule Esslingen

Zwei Studentinnen und ein Student der Hochschule Esslingen

Attraktives Programm für Schülerinnen und Schüler an allen drei Standorten der Hochschule

Mehr

Bei der bachleor and More erfahren Interessierte alles Rund um die Studiengänge der Hochschule Esslingen.

Bei der Messe können sich Interessierte über ein Studium an der Hochschule Esslingen informieren.

Mehr

Tel:	+49 711 397-3608
E-Mail:	Tobias.Kempf@hs-esslingen.de

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Bachelor of Engineering (B.Eng.)Maschinenbau

Studieninhalte

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Prof. Dr.-Ing. Tobias Kempf

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Fertigungstechnik

Angewandte Informatik 1

Konstruktion 1

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Angewandte Informatik 2

Konstruktion 2

Werkstofftechnik 2

Mathematik 3

Technische Mechanik 3

Steuerungstechnik

Elektronik

Technische Mechanik 4

Thermofluiddynamik 1

Roboterautomation für industrielle Anwendungen

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Roboterautomation für industrielle Anwendungen

Design and Simulation

Standardmethoden in der Produktion und Produktionsplanung

Grundlagen Sustainable Engineering

Projekt 1

Simulation und Regelung von Systemen

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Praxissemester

Qualitäts- und Kostenmanagement

Aufbaumodul 1 (Smart Automation)

Digitalisierung und Simulation in der Automatisierungstechnik

Intelligente Sensorik und maschinelles Lernen

Sicherheit und Zuverlässigkeit

Produktionsplanung für Smart Automation

Aufbaumodul 2 (Smart Automation)

Digitalisierung und Simulation in der Automatisierungstechnik

Intelligente Sensorik und maschinelles Lernen

Sicherheit und Zuverlässigkeit

Produktionsplanung für Smart Automation

Aufbaumodul 3 (Smart Automation)

Digitalisierung und Simulation in der Automatisierungstechnik

Intelligente Sensorik und maschinelles Lernen

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Produktionsplanung für Smart Automation

Aufbaumodul 4

Projekt 2 (profilbildend)

Thermofluiddynamik 2