Modulbeschreibung
Mikrotechnik I
Kürzel:
M_MiT_I
Durchführungszeitraum:
HS/16
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, Einführung in die Mikrotechnik sowie Strömungslehre und Thermodynamik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterichtsphase wird in den Kursen Einführung in die Mikrotechnik, Werkstofftechnik I, Technische Mechanik, Thermodynamik und Strömungslehre eine Prüfung geschrieben.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterichtsphase wird in den drei Kursen Einführung in die Mikrotechnik, 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%), Einführung in die Mikrotechnik (Gewicht 8.333%) sowie Strömungslehre und Thermodynamik (Gewicht 8.333%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
8.333%Modulschlussprüfung Einführung in die Mikrotechnik (MiT_I_M-msp)
8.333%Zwischenprüfung Einführung in die Mikrotechnik (MiT_I_M-zp)
16.668%Modulschlussprüfung Werkstofftechnik I (MiT_I_W-msp)
16.667%Zwischenprüfung Werkstofftechnik I (MiT_I_W-zp)
25%Modulschlussprüfung Technische Mechanik (MiT_I_TM-msp)
8.333%Zwischenprüfung Technische Mechanik (MiT_I_TM-zp)
8.333%Modulschlussprüfung Strömungslehre und Thermodynamik (MiT_I_S-msp)
8.333%Zwischenprüfung Strömungslehre und Thermodynamik (MiT_I_S-zp)
Kurse in diesem Modul
Einführung in die Mikrotechnik
Kürzel:
MiT_I_M
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 Einführung in die Mikrotechnik, 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_TM
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 Einführung in die Mikrotechnik, 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 Einführung in die Mikrotechnik 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