Modulbeschreibung
Technologie und Prozesse I
Kürzel:
M_TuP_I
Durchführungszeitraum:
WS/06-HS/11
ECTS-Punkte:
12
Arbeitsaufwand:
360
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen.
- können physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
- können mechanische Bearbeitungsverfahren für Mikrostrukturen adaptieren.
- kennen mechanische Mikrobearbeitungsverfahren sowie Lasermikrobearbeitung.
- können das elastische und plastische Verhalten von Werkstoffen aus deren atomarem Aufbau und Mikrostruktur heraus erklären und auf dieser Basis einfache Berechnungen und Abschätzungen der Festigkeit, Härte etc. durchführen.
- können binäre Zustandsdiagramme lesen und daraus Schlüsse hinsichtlich Werkstoffeigenschaften (thermische Beständigkeit, Phasenbestand, bestimmte mechanische und chemische Eigenschaften) ziehen.
- können thermisch aktivierte Vorgänge (Diffusion, Rekristallisation) physikalisch und mathematisch beschreiben.
- können wichtige Werkstoffanalyse und Werkstoffprüfverfahren (Metallographie, Härte- und Zugprüfung, thermische Analyse, zerstörungsfreie Prüfverfahren) in ihrer Bedeutung einschätzen.
- kennen einige Aspekte bei der Herstellung und Formgebung von Metallen, Glas und Keramik.
- kennen einige grundlegende Prozesse (Legieren, Diffundieren, Rekristallisieren, Wärmebehandlung, Sintern) zum Modifizieren von metallischen und keramischen Werkstoffen.
- kennen Grundlagen und Einsatzgebiete einiger materialanalytischer Verfahren.
- kennen die Grundlagen der Elastostatik und Festigkeitslehre.
- können Dehnungen und Spannungen an statisch bestimmten und unbestimmten Systemen bei Zug/Druck, Biegung und Torsion bestimmen.
- kennen die Euler'schen Knicklasten.
- können eine Festigkeitsabschätzung bei überlagerten Beanspruchungen durchführen.
- können korrekte Konstruktionszeichungen erstellen
- kennen die Grundlagen und Grenzen der Geometrischen Optik und der Wellenoptik.
- kennen das Brechungsgesetz in paraxialer Optik.
- kennen optische Abbildungsfehler.
- können einfache optische Systeme mit dem Programmsystem ZEMAX auslegen.
- verstehen die Funktionsweise der wichtigsten Strahlungsquellen und -empfänger.
- kennen die verschiedenen Wärmetransportmechanismen und können einfache Wärmetransportprobleme lösen.
- können thermodynamische Systeme richtig erkennen und deren Eigenschaften korrekt beschreiben.
- kennen die Hauptsätze der Thermodynamik und können diese auf einfache Fragestellungen anwenden.
- können die Gesetze der Mechanik ruhender Flüssigkeiten auf praktische Probleme anwenden.
- können die verschiedenen Strömungstypen unterscheiden und die entsprechenden Gesetze korrekt anwenden.
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Buser Rudolf
Telefon/EMail:
++41 (0)81 7553456
/ u_2000039Standort (angeboten):
Buchs
Fachbereiche:
Technologie und Prozesse, Mechanik, Optik
Vorausgesetzte Module:
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Ebenfalls vorausgesetzt sind die vier Module Mechanik & Werkstoffe / Chemie I, Mechanik & Werkstoffe / Chemie II, Elektrotechnik & Lineare Algebra I sowie Elektrotechnik & Lineare Algebra II.
Anschlussmodule:
Modultyp:
Standard-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 5)
Fach-Pflichtmodul für Mikrotechnik STD_05 (PF)
Fach-Pflichtmodul für Technologie und Prozesse STD_05 (PF)
Standard-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 3)
Fach-Pflichtmodul für Mikrotechnik STD_05 (PF)
Fach-Pflichtmodul für Technologie und Prozesse STD_05 (PF)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Profilmodule / 12 Punkte
Profilmodule / 12 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Prüfung nach spezieller Definition
Während des Semesters:
Während der Unterichtsphase wird in den Kursen Mikrotechnische Verfahren I, Werkstofftechnik I, Technische Optik, Thermodynamik und Strömungslehre eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Technische Mechanik I eine Prüfung geschrieben.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterichtsphase wird in den Kursen Mikrotechnische Verfahren I, Werkstofftechnik I, Technische Optik, Thermodynamik und Strömungslehre eine Prüfung geschrieben (Gewicht je 10%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Technische Mechanik I eine Prüfung geschrieben (Gewicht 10%). Zudem findet über alle Kurse eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt (Gewicht 50%).
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Mikrotechnische Verfahren I
Kürzel:
TuP_I_V
Arbeitsaufwand:
50
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen.
- können physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
- können mechanische Bearbeitungsverfahren für Mikrostrukturen adaptieren.
- kennen mechanische Mikrobearbeitungsverfahren sowie Lasermikrobearbeitung.
Plan und Lerninhalt:
Einführung in die Mikrosystemtechnik
- Anwendungsgebiete / Entwicklungstrends / Märkte
- Begriffsdefinitionen / Begriffshierarchie / Form- und Funktionselemente
Skalierungseffekte "Von Makro zu Mikro"
Mechanische Mikrobearbeitung
- Spanende Mikrobearbeitung
- Mikrofunkenerosion
Lasermikrobearbeitung
- Lasergrundlagen / Lasertypen
- Abtragende Verfahren
- Fügetechniken
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Michler Markus
Fachbereiche:
Technologie und Prozesse
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Werkstofftechnik Imikund Strömungslehre statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
Skriptum
Literaturempfehlungen:
- VölkleinEinführVieweg Verlag (2000)
- EhHanser Verlag (2002)
- Brück/Rizvi/Schmidt: Angewandte MikrotechnikHanser Verlag (2001)
- Menz/Mohr: MikrWiley-VCH (2005)
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Werkstofftechnik I
Kürzel:
TuP_I_W
Arbeitsaufwand:
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können das elastische und plastische Verhalten von Werkstoffen aus deren atomarem Aufbau und Mikrostruktur heraus erklären und auf dieser Basis einfache Berechnungen und Abschätzungen der Festigkeit, Härte etc. durchführen.
- können binäre Zustandsdiagramme lesen und daraus Schlüsse hinsichtlich Werkstoffeigenschaften (thermische Beständigkeit, Phasenbestand, bestimmte mechanische und chemische Eigenschaften) ziehen.
- können thermisch aktivierte Vorgänge (Diffusion, Rekristallisation) physikalisch und mathematisch beschreiben.
- können wichtige Werkstoffanalyse und Werkstoffprüfverfahren (Metallographie, Härte- und Zugprüfung, thermische Analyse, zerstörungsfreie Prüfverfahren) in ihrer Bedeutung einschätzen.
- kennen einige Aspekte bei der Herstellung und Formgebung von Metallen, Glas und Keramik.
- kennen einige grundlegende Prozesse (Legieren, Diffundieren, Rekristallisieren, Wärmebehandlung, Sintern) zum Modifizieren von metallischen und keramischen Werkstoffen.
- kennen Grundlagen und Einsatzgebiete einiger materialanalytischer Verfahren.
Plan und Lerninhalt:
- Mechanische Eigenschaften und ihre strukturellen Hintergründe (Gitterfehler, Härtungsmechanismen, Bruchvorgänge)
- Legierungsbildung und Zustandsdiagramme (Phasenregel, Hebelgesetz, Grundtypen binärer Phasendiagramme, Anwendungen)
- Eisen- und Stahl, Wärmebehandlung
- Thermisch aktivierte Vorgänge (Diffusion, Rekristallisation, Sintern)
- Keramik und Glas
- Werkstoffprüfung und Materialanalytik
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Herres Nikolaus
Fachbereiche:
Technologie und Prozesse
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrotechnische Verfahren Imikund Strömungslehre statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Projekt, Selbststudium
Bibliographie:
Eigene Skripte, Übungsunterlagen
E. Roos, K. Maile: Berlin (2005)
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Technische Mechanik I
Kürzel:
TuP_I_M
Arbeitsaufwand:
120
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Grundlagen der Elastostatik und Festigkeitslehre.
- können Dehnungen und Spannungen an statisch bestimmten und unbestimmten Systemen bei Zug/Druck, Biegung und Torsion bestimmen.
- kennen die Euler'schen Knicklasten.
- können eine Festigkeitsabschätzung bei überlagerten Beanspruchungen durchführen.
- können korrekte Konstruktionszeichungen erstellen.
Plan und Lerninhalt:
- Zug/Druck
- Flächenmomente 2. Ordnung
- Biegung
- Torsion
- Knicken
- Mohr'schr Spannungskreis
- Vergleichsspannung
- CAD-Konstruktion
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Ettemeyer Andreas
Fachbereiche:
Mechanik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrotechnische Verfahren Imik und Strömungslehre statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Lehrgespräch, Übungen, begleitetes Selbststudium, Selbststudium
Bibliographie:
Skripte, Fachliteratur, Lernmaterialien, Übungsunterlagen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Technische Optik
Kürzel:
TuP_I_O
Arbeitsaufwand:
70
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Grundlagen und Grenzen der Geometrischen Optik.
- kennen das Brechungsgesetz in paraxialer Optik.
- kennen optische Abbildungsfehler.
- können einfache optische Systeme mit dem Programmsystem ZEMAX auslegen.
- verstehen die Funktionsweise der wichtigsten Strahlungsquellen und -empfänger.
Plan und Lerninhalt:
Physikalische Grundlagen der Optik
- Licht als elektromagn. Welle, Definition der Brechzahl
- Geometrische Optik und ihre Grenzen
- Reflexion, Brechung, Totalreflexion
Paraxiale Optik
- Abbildungsgleichungen
- Pupillen
- Seidelsche Abbildungsfehler
Auslegung optischer Systeme
- Einführung in das Programm ZEMAX
- Abbildung durch ein oder mehrere Flächen
- Auslegung einfacher optischer Systeme
- Bestimmung der Bildfehler
Lichtquellen und Empfänger
- Lichtquellen (Kontinierliche Strahler, Linienstrahler, Laser)
- Lichtempfänger (Auge, Fotodiode, Kamera)
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Ettemeyer Andreas
Fachbereiche:
Optik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrotechnische Verfahren ITechnische Mechanik Imik und Strömungslehre statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Seminaristischer Unterricht, Laborübungen, Begleitendes Selbststudium, Selbststudium
Bibliographie:
Skriptum, diverse empfohlene Fachliteratur
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Strömungslehre und Thermodynamik
Kürzel:
TuP_I_S
Arbeitsaufwand:
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die verschiedenen Wärmetransportmechanismen und können einfache Wärmetransportprobleme lösen.
- können thermodynamische Systeme richtig erkennen und deren Eigenschaften korrekt beschreiben.
- kennen die Hauptsätze der Thermodynamik und können diese auf einfache Fragestellungen anwenden.
- können die Gesetze der Mechanik ruhender Flüssigkeiten auf praktische Probleme anwenden.
- können die verschiedenen Strömungstypen unterscheiden und die entsprechenden Gesetze korrekt anwenden.
Plan und Lerninhalt:
Thermodynamik
- Wärmetransportmechanismen
- Geschlossene und offene Systeme, 1. Hauptsatz und Enthalpie
- Reversible und irreversible Prozesse, 2. Hauptsatz und Entropie
Strömungslehre
- Ruhende Flüssigkeiten: Druck, statischer Auftrieb, Verhalten von Flüssigkeiten an Grenzflächen
- Strömende Flüssigkeiten und Gase: Kontinuitätsgesetz, stationäre Strömung, Gleichung von Bernoulli, Viskosität, laminare und turbulente Strömung, dynamischer Auftrieb
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Höfler Karl
Fachbereiche:
Technologie und Prozesse
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrotechnische Verfahren ITechnische Mechanik I statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Experimentalvorlesung
Unterrichtsgespräch
Selbststudium (Übungsaufgaben, Nachbereiten der Fachinhalte, selbständiges Erarbeiten von Sachverhalten)
Bibliographie:
Skript
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein