Modulbeschreibung

Die Studierenden

• können in Funktionen denken
• können Funktionsstrukturen erstellen und variieren
• kennen den Unterschied zwischen intuitiven und diskursiven Methoden und deren Nutzen
• können Lösungen mit intuitiven und diskursiven Methoden erarbeiten
• können aus Lösungen Konzepte erstellen
• können Konzepte bewerten
• können verschiedene FMEA Methoden unterscheiden und einsetzen
• können Produkte in Baureihen und Baukästen strukturieren

• Funktionen und Funktionsstrukturen
• Intuitive und diskursive Methoden zur Ideenfindung
• Bewerten und Entschieden
• FMEA
• Baureihen und Baukästen

Während der Unterrichtsphase wird ein Projekt bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Fertigungstechnik II, Maschinendynamik und Strömungslehre statt.

Vorlesung, Lehrgespräch, Übungen, begleitetes Selbststudium, Selbststudium

Skripte, Fachliteratur, Lernmaterialien, Übungsunterlagen

Urformen
Die Studierenden

• kennen die grundlegenden Eigenschaften der wichtigsten Giessverfahren sowie der Sintertechnik
• können beurteilen, ob Bauteile für Giessverfahren und/oder Sintern geeignet sind

Umformen
Die Studierenden

• kennen Grundlagen metallischer Werkstoffe, grundlegende Begriffe sowie Verfahren der Umformtechnik
• können die notwendigen Kräfte bzw. mechanische Arbeit für einfache Umformfälle berechnen

Trennen
Die Studierenden

• können die auftretenden Kräfte und mechanische Arbeit für ausgesuchte Zerspanungsverfahren berechnen
• kennen moderne Verfahren und aktuelle Entwicklungen in der Zerspantechnik

Fügen
Die Studierenden

• können die wichtigsten Schweissverfahren bzgl. konstruktiver und wirtschaftlicher Gesichtspunkte bewerten
• kennen die Grundbegriffe des Lötens und Klebens sowie deren Einsatzbereich

Additive Manufacturing
Die Studierenden

• kennen die Grundprinzipien und Prozessketten des Additive Manufacturings
• können die Einsatzmöglichkeiten des Additive Manufacturings bzgl. konstruktiver und wirtschaftlicher Gesichtspunkte bewerten

Beschichten
Die Studierenden

• kennen die typischen Anwendungsfälle für Beschichtungen und die dazu geeigneten Methoden

Roboter in der Fertigung und Montage
Die Studierenden

• kennen den Grundaufbau eines industriellen Handhabungssystems (Roboter) mit Kinematik, Antrieb, Mess- und Steuerungssystem
• kennen die verschiedenen Programmiermethoden und –sprachen
• können die Methode der Roboterprogrammierung mit V+ anwenden
• können eine einfache Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchführen
• können ein Bildverarbeitungssystem für die Roboteranwendung einsetzen und die erforderliche Software programmieren

Geometrische Produktspezifikation und Verifikation
Die Studierenden

• können das Konzept der Geometrischen Produktspezifikation (GPSV) erklären.
• können an Werkstücken mit einfachen Merkmalen die GPSSV Normen funktionsgerecht und unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Gesichtspunkte sinnvoll anwenden.

• Grundlagen ausgewählter Fertigungsverfahren in den Hauptgruppen Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Rapid Prototyping, Beschichten
• Grundlagen industrieller Handhabung in der Fertigung und Montage
• Grundlagen der Geometrischen Produktspezifikation und Verifikation (GPSV)

Die Studierenden

• können eine Kaskadenregelung mit Vorsteuerung entwerfen und deren Vorteile begründen.

• kennen das Verfahren der Pol-/Nullstellen Kompensation.

• können eine zeitoptimale Bahnplanung für eine einzelne Achse vornehmen.

• kennen die Limitierungen des realen Systems «Servoantrieb» (Stellgrössenbegrenzung, Anti-Windup, Sensor-Auflösung, etc.) und können deren Einfluss auf die Regelung diskutieren.

• können für das mechatronische Beispielsystem «Servoantrieb» eine geeignete Steuerung/Regelung entwerfen und können das Vorgehen und die Ergebnisse kommunizieren.

• Entwurf einer Kaskadenregelung mit Vorsteuerung für das mechatronische Beispielsystem «Servoantrieb».

• Planung einer zeitoptimalen Sollbewegung von einer Start- zu einer Zielposition

• Projektarbeit 2: Entwurf einer Steuerung/Regelung für das reale mechatronische Teilsystem «Servomotor – mechanische Last – Sensorik».

Während der Unterrichtsphase wird ein Projekt bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Produktentwicklung II, Fertigungstechnik II, Maschinendynamik und Strömungslehre statt.

Wilhelm Haager, Regelungstechnik, HPT-Verlag, 2017
 (es sind mehrere Exemplare in unserer Bibliothek vorhanden)

Die Studierende

• können die Bewegungsgleichungen von linearen und nichtlinearen Ein- und Mehrkörpersystemen mit dem Verfahren nach Newton-Euler aufstellen.
• können einfache nichtlineare Bewegungsgleichungen linearisieren.
• können die Methode zur numerischen Lösung von nichtlinearen mechanischen Bewegungsgleichungen anwenden.
• können die Kreiselwirkung bei einfachen mechanischen Systemen berechnen.
• können die Bewegungsgleichungen von einfachen rotierenden Wellen (Rotoren) einschliesslich der Kreiselwirkung aufstellen.
• können das Schwingungsverhalten (Eigenfrequenzen und -formen) von Rotoren sowie linearen Mehrkörpersystemen durch Berechnung und Test analysieren und die Ergebnisse kommunizieren
• können einen starren Rotor auswuchten

• Newton-Euler Verfahren
• Diskrete Schwinger mit mehreren Freiheitsgraden
• Eigenwerte, Eigenvektoren, Eigenfrequenzen, Eigenformen
• Übertragungsverhalten
• Resonanzen
• Kreiselwirkung
• Rotordynamik

Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung (zum Praktikum und zum vermittelten Stoff) bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Produktentwicklung II, Fertigungstechnik II, Mechatronik II und Strömungslehre statt.

Die Studierenden

• kennen und verstehen die wesentlichen Begriffe und Phänomene der Strömungsmechanik für inkompressible Strömungen
• kennen und verstehen die grundlegenden Erhaltungsgleichungen der Strömungsmechanik und können diese auf reale Fragestellungen anwenden
• können mit Hilfe der Erhaltungsgleichungen Druckverluste, Kräfte und Momente in Strömungen bestimmen
• können hydraulische Kreisläufe mit Rohrleitungen, Einbauten und Pumpen für reibungsfreie und reibungsbehaftete Strömungen auslegen
• verstehen die Funktionsweise von Strömungsmaschinen, Propellern und Windkraftanlagen
• kennen die wichtigsten Ähnlichkeitsgesetzte, können ihre Bedeutung interpretieren und zur Skalierung von Strömungsgeometrien nutzen
  

Inkompressible Strömungsmechanik:

• Hydrostatisches Grundgesetz
• Massenerhaltung, Impulserhaltung, Energieerhaltung
• Stromfadentheorie: Bernoulli-Gleichung, Eulersche Turbinengleichung
• Ähnlichkeit und dimensionslose Kennzahlen
• Reibungsfreie, reibungsbehaftete Rohr- und Kanalströmung; Berücksichtigung der Rohrrauigkeit
• Pumpenkennlinien, Verschaltung von Pumpen, Auslegung der Pumpen in Kreisläufen
• Widerstand und Auftrieb umströmter Körper
• Strömungen um Tragflächen und Windkraftanlagen