Modulbeschreibung

Die Studierenden

• kennen die verschiedenen Wärmetransportmechanismen und können einfache Wärmetransportprobleme lösen.
• können die Gesetze der Mechanik ruhender Flüssigkeiten auf praktische Probleme anwenden.
• können die verschiedenen Strömungstypen unterscheiden und die entsprechenden Gesetze korrekt anwenden.
• kennen die verschiedenen Prinzipien des Fluidtransportes in miniaturisierten Systemen (Mikrofluidik).
• verstehen die Effekte der Oberflächen und Grenzflächen für die Fluidik.
• kennen die verschiedenen Komponenten, aus denen mikrofluidische Systeme aufgebaut werden.

• kennen Beispiele für Mikrosysteme, Anwendungsfelder und Märkte der Mikrotechnik.
• können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen und physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
• kennen die Grenzen klassischer (subtraktiver) Bearbeitungsverfahren für die Mikrosystemtechnik.
• kennen die verschiedenen additiven Herstellverfahren wie 3D-Printing, Stereolithografie oder Selective Lasersintering.
• kennen ausgewählte Verfahren zur taktilen Vermessung kleinster Strukturen.

• 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.
• kennen Grundlagen der Dynamik.
• können Bewegungsgleichungen von Massenpunkten beschreiben.
• können korrekte Konstruktionszeichnungen erstellen.

• 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.
• kennen einige grundlegende Prozesse (Legieren, Diffundieren, Rekristallisieren, Löten, Sintern) zum Modifizieren und Verbinden von metallischen und keramischen Werkstoffen.
• kennen verschiedene röntgenographische Messtechniken zur Charakterisierung der kristallinen Werkstoffstruktur.
• können das physikalische Eigenschaftsprofil von Polymeren aus deren chemischer Struktur und Zusammensetzung abschätzen.
• kennen die wichtigsten Polymergruppen und deren Modifikation/Funktionalisierung durch Additive.
• kennen ausgewählte Messtechniken zur Charakterisierung dieser Werkstoffgruppe.
• kennen relevante Fertigungsverfahren.
• kennen die wesentlichen Haftmechanismen von Klebstoffen zur Kombination von Werkstoffen.
• kennen Einsatzgebiete für Polymere in der Mikrotechnik.

Ebenfalls vorausgesetzt sind die vier Module Mechanik & Werkstoffe / Chemie I, Mechanik & Werkstoffe / Chemie II, Elektrotechnik & Lineare Algebra I sowie Elektrotechnik & Lineare Algebra II.

Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Technische Mechanik eine Prüfung geschrieben.

Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Technische Mechanik eine Prüfung geschrieben (Gewicht je 8%).

Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Werkstofftechnik (Gewicht 33%), Technische Mechanik (Gewicht 17%), Miniaturisierte technische Systeme (Gewicht 25%) sowie Mikrofluidik (Gewicht 17%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.

Die Studierenden

• kennen Beispiele für Mikrosysteme, Anwendungsfelder und Märkte der Mikrotechnik.
• können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen und physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
• kennen die Grenzen klassischer (subtraktiver) Bearbeitungsverfahren für die Mikrosystemtechnik.
• kennen die verschiedenen additiven Herstellverfahren wie 3D-Printing, Stereolithografie oder Selective Lasersintering.
• kennen ausgewählte Verfahren zur taktilen Vermessung kleinster Strukturen.

Einführung in die Mikrotechnik

• Anwendungsgebiete / Märkte
• Begriffsdefinitionen / Begriffshierarchie
• MEMS Aspekte

Skalierung "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

Subtraktive Fertigungsverfahren der Mikrotechnik

• Spanende Mikrobearbeitung, auch mittels Ultraschall
• Mikrofunkenerosion

Additive Fertigungsverfahren der Mikrotechnik

• Stereolithographie
• 3D-Printing (u.a. Ink-Jet Verfahren)

Taktile Messverfahren der Mikrotechnik

• Mechanische Taster
• Das Atom-Kraft-Mikroskop (AFM)

Vorlesung und Übungen

  Folienskript