Modulbeschreibung
Mikrotechnik I
Kürzel:
M_MiT_I
Durchführungszeitraum:
HS/14
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 mechanischer Eigenschaften 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.
- kennen einige grundlegende Prozesse (Legieren, Diffundieren, Rekristallisieren, Wärmebehandlung, Sintern) zum Modifizieren von metallischen und keramischen Werkstoffen.
- können das mechanische und thermische Eigenschaftsprofil von Kunststoffen aus deren chemischer Struktur und Zusammensetzung abschätzen.
- können aus gängigen Abkürzungen für Thermoplaste schliessen, um was für einen Kunststoff es sich handelt, und damit wesentliche Aspekte des Eigenschaftsprofils abschätzen.
- kennen ausgewählte Verfahrenstechniken zur Herstellung von Bauteilen aus Thermoplasten.
- kennen einige ausgewählte Recyclingverfahren für Thermoplaste.
- kennen wichtige Informationsquellen für Werkstoffdaten.
- können einige Werkstoffanalyse und Werkstoffprüfverfahren hinsichtlich ihrer Aussagekraft und ihren Grenzen aus eigener Erfahrung einschätzen und die mit diesen Verfahren erzielten Ergebnisse einstufen / beurteilen.
- 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 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:
Mikro- und Nanotechnologie, Werkstofftechnik, Mechanik
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
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Werkstofftechnik I, Technische Mechanik I, Mikrotechnische Verfahren I sowie Strömungslehre und Thermodynamik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterichtsphase wird in dendrei Kursen Mikrotechnische Verfahren I, Werkstofftechnik I, Technische Mechanik, Thermodynamik und Strömungslehre eine Prüfung geschrieben.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterichtsphase wird in den drei Kursen Mikrotechnische Verfahren I, Technische Mechanik sowie Thermodynamik und Strömungslehre eine Prüfung geschrieben (Gewicht je 8.333%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Werkstofftechnik I eine Prüfung geschrieben (Gewicht 16.667%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Werkstofftechnik I (Gewicht 16.668%), Technische Mechanik I (Gewicht 25%), Mikrotechnische Verfahren I (Gewicht 8.333%) sowie Strömungslehre und Thermodynamik (Gewicht 8.333%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Mikrotechnische Verfahren I
Kürzel:
MiT_I_V
Arbeitsaufwand:
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
• kennen Beispiele für Mikrosysteme, Anwendungsfelder und Märkte
• können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen.
• können physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
• kennen die Grenzen klassischer Bearbeitungsvefahren (mechanische Verfahren und Laserbearbeitung) für die Mikrosystemtechnik
• kennen Verfahren zur mechanischen Vermessung kleinster Strukturen.
Plan und Lerninhalt:
Einführung in die Mikrosystemtechnik
• Anwendungsgebiete / Märkte
• Begriffsdefinitionen / Begriffshierarchie
Skalierungseffekte "Von Makro zu Mikro"
• Der Übergang von der Makrowelt in die Mikrowelt
• Skalieren von Länge, Oberfläche und Volumen
• Skalierungseffekte in der Fluidik
• Kraftskalierung / Kräfte in der Mikrowelt
• Bsp. Elektrostatik in der Mikroaktorik
Überblick: Klassische Bearbeitungsverfahren in der Mikrotechnik
• Spanende Mikrobearbeitung
• Mikrofunkenerosion
• Lasermikrobearbeitung
Mechanische Messmethoden der Mikrotechnik
• Das Rasterkraft-Mikroskop (AFM)
• Anwendungsgebiete / Märkte
• Begriffsdefinitionen / Begriffshierarchie
Skalierungseffekte "Von Makro zu Mikro"
• Der Übergang von der Makrowelt in die Mikrowelt
• Skalieren von Länge, Oberfläche und Volumen
• Skalierungseffekte in der Fluidik
• Kraftskalierung / Kräfte in der Mikrowelt
• Bsp. Elektrostatik in der Mikroaktorik
Überblick: Klassische Bearbeitungsverfahren in der Mikrotechnik
• Spanende Mikrobearbeitung
• Mikrofunkenerosion
• Lasermikrobearbeitung
Mechanische Messmethoden der Mikrotechnik
• Das Rasterkraft-Mikroskop (AFM)
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Michler Markus
Fachbereiche:
Mikro- und Nanotechnologie
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Technische Mechanik, Werkstofftechnik I sowie Thermodynamik und Strömungslehre statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
Skriptum
Literaturempfehlungen:
F. Völklein, T. Zetterer: Einführung in die Mikrosystemtechnik
Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 2000
R. Brück, N. Rizvi, A. Schmidt Angewandte Mikrotechnik
Hanser Verlag, München 2001
W. Menz, J. Mohr: Mikrosystemtechnik für Ingenieure
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 2005
U. Mescheder: Mikrosystemtechnik
B.G. Teubner, Stuttgart / Leipzig 2004
W. Ehrfeld: Handbuch Mikrotechnik
Hanser Verlag, München 2002
Literaturempfehlungen:
F. Völklein, T. Zetterer: Einführung in die Mikrosystemtechnik
Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 2000
R. Brück, N. Rizvi, A. Schmidt Angewandte Mikrotechnik
Hanser Verlag, München 2001
W. Menz, J. Mohr: Mikrosystemtechnik für Ingenieure
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 2005
U. Mescheder: Mikrosystemtechnik
B.G. Teubner, Stuttgart / Leipzig 2004
W. Ehrfeld: Handbuch Mikrotechnik
Hanser Verlag, München 2002
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Werkstofftechnik I
Kürzel:
MiT_I_W
Arbeitsaufwand:
120
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 mechanischer Eigenschaften 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.
- kennen einige grundlegende Prozesse (Legieren, Diffundieren, Rekristallisieren, Wärmebehandlung, Sintern) zum Modifizieren von metallischen und keramischen Werkstoffen.
- können das mechanische und thermische Eigenschaftsprofil von Kunststoffen aus deren chemischer Struktur und Zusammensetzung abschätzen.
- können aus gängigen Abkürzungen für Thermoplaste schliessen, um was für einen Kunststoff es sich handelt, und damit wesentliche Aspekte des Eigenschaftsprofils abschätzen.
- kennen ausgewählte Verfahrenstechniken zur Herstellung von Bauteilen aus Thermoplasten.
- kennen einige ausgewählte Recyclingverfahren für Thermoplaste.
- kennen wichtige Informationsquellen für Werkstoffdaten.
- können einige Werkstoffanalyse und Werkstoffprüfverfahren hinsichtlich ihrer Aussagekraft und ihren Grenzen aus eigener Erfahrung einschätzen und die mit diesen Verfahren erzielten Ergebnisse einstufen / beurteilen.
Plan und Lerninhalt:
Metallische Werkstoffe:
- 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)
Polymerwerkstoffe:
- Chemische Beschreibung der Polymerwerkstoffe: Typisierung von Polymerwerkstoffen, Modifikation durch Additive
- Auswahl relevanter Eigenschaften von Kunststoffen inkl. Struktur-Eigenschafts-Beziehungen: Thermische Phasenübergänge, mechanische Eigenschaften, viskoelastisches Verhalten (Kriechen), Fliessverhalten in der Schmelze (Rheologie), weitere typische physikalische Eigenschaften
- Formgebungsverfahren für Thermoplaste: Einführung in Extrusion und Spritzgiessen
- Recycling von Thermoplasten: Strategien, Einführung in werkstoffliches Recycling
Prüf- und Analyseverfahren für Werkstoffe
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Herres Nikolaus
Fachbereiche:
Werkstofftechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrotechnische Verfahren I, Technische Mechanik sowie Thermodynamik und 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 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Technische Mechanik
Kürzel:
MiT_I_M
Arbeitsaufwand:
120
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
• Kennen die Grundlagen der Elastostatik
• können Dehnungen und Spannungen an statisch bestimmten und unbestimmten Stäben, Balken und Membranen bei Zug/Druck, Biegung und Torsion bestimmen
• Können Bewegungsgleichungen von Massenpunkten aufstellen
• Können die Kräfte und Bewegungen an starren Körpern ermitteln
• Können korrekte Konstruktionszeichungen erstellen.
• Kennen die Grundlagen der Elastostatik
• können Dehnungen und Spannungen an statisch bestimmten und unbestimmten Stäben, Balken und Membranen bei Zug/Druck, Biegung und Torsion bestimmen
• Können Bewegungsgleichungen von Massenpunkten aufstellen
• Können die Kräfte und Bewegungen an starren Körpern ermitteln
• Können korrekte Konstruktionszeichungen erstellen.
Plan und Lerninhalt:
• Zug / Druck Probleme, Hookesches Gesetz
• Flächenmomente 2. Ordnung
• Biegung, statisch bestimmt und unbestimmt
• Torsion, Bredt’sche Formel
• Membrane
• Bewegungsgleichungen
• Kinetik des Massenpunktes
• Arbeitssatz
• Kinematik des Punkthaufens
• Kinematik des starren Körpers
• CAD-Konstruktion
• Flächenmomente 2. Ordnung
• Biegung, statisch bestimmt und unbestimmt
• Torsion, Bredt’sche Formel
• Membrane
• Bewegungsgleichungen
• Kinetik des Massenpunktes
• Arbeitssatz
• Kinematik des Punkthaufens
• Kinematik des starren Körpers
• 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 I, Werkstofftechnik I sowie Thermodynamik 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
Strömungslehre und Thermodynamik
Kürzel:
MiT_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
- Systembegriff, Zustandsbegriff , Prozesse
- Entropiebegriff
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. Buser Rudolf
Fachbereiche:
Mikro- und Nanotechnologie
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Technische Mechanik, Werkstofftechnik I sowie Mikrotechnische Verfahren 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