Modulbeschreibung

Maschinenbau III

ECTS-Punkte:
10
Lernziele:

Die Studierenden

  • haben sich tiefer in die Spritzgusstechnik eingearbeitet und kennen insbesondere die typischen Merkmale von Spritzgiesswerkzeugen und deren Auslegungkriterien für die Herstellung thermoplastischer Bauteile
  • kennen diverse Spritzgussfehler an Bauteilen und deren Ursachen
  • kennen diverse Spritzguss-Sonderverfahren (z.B. 2-Komponenten-Spritzguss)
  • kennen Faserverbundwerkstoffe und hierfür typische Auslegungskriterien
  • kennen Elastomere und typische dazugehörende Evaluationsverfahren
  • kennen polymere Schaummaterialien und typisch dazugehörende Auslegungskriterien 

 

  • können die Grundstruktur des allgemeinen mechatronischen Systems durch ein Blockschaltbild darstellen und am Beispiel eines Servoantriebs konkretisieren
  • können die Anforderungen typischer mechanischer Lasten an einen Servoantrieb charakterisieren
  • können die Funktionsweise von leistungselektronischen Stellgliedern erklären
  • können die Grundprinzipien der elektromechanischen Energieumwandlung diskutieren
  • können den Aufbau und die Funktionsweise von sowohl mechanisch als auch elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren erklären
  • können das reale mechatronische Teilsystem «Servomotor – mechanische Last – Sensorik» analysieren
  • können ihr Vorgehen bei der Systemanalyse in einem Fachbericht darstellen sowie in einem Fachgespräch vertreten

 

  • können geeignete Methoden zur Erfassung von Kundenbedürfnissen auswählen
  • können den Reifegrad einer Technologie einstufen
  • können Technologietrends erkennen
  • können Innovationschancen für Produkte identifizieren.
  • kennen den Unterschied zwischen einem Lastenheft und einem Pflichtenheft
  • können Anforderungen für ein Lasten- und Pflichtenheft definiere
  • können in Funktionen denken, Funktionsstrukturen erstellen und variieren.
  • können Lösungen mit diskursiven Methoden erarbeiten
  • können aus Lösungen zu Teilfunktionen neue Konzepte erstellen
  • können mit diskursiven Methoden Konzepte optimieren
  • können Patente lesen und verstehen.
  • kennen das Vorgehen zur Patentanmeldung
  • können sich hinsichtlich Geheimhaltung korrekt verhalten

 

  • kennen die grundlegenden mathematischen Ansätze der Finite-Elemente-Methode (FEM)
  • kennen einige grundlegenden Funktionen eines FEM-Programms wie z.B. statisch-mechanische Analyse
  • können einfache strukturmechanische Probleme für die FE-Methode aufbereiten und mit deren Hilfe lösen.
  • können FEM-Ergebnisse analysieren und durch Näherungsmethoden analytisch überprüfen
  • kennen die Möglichkeiten bei der Simulation von Mehrkörpersystemen (MKS)
  • können einfache Problemstellungen aus dem Bereich Mehrkörpersimulation mit Hilfe eines kommerziellen Programmsystems lösen

 

  • kennen Massenbilanz sowie ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und können thermodynamische Bilanzen aufstellen
  • können abgeschlossene, geschlossene und offene Systeme unterscheiden und einfache Berechnungen vornehmen
  • kennen die Zustandsgleichungen
  • können Berechnungen für feuchte Luft durchführen
  • kennen die Zustandsdiagramme und können darin Prozesse darstellen
  • kennen die grundlegenden Zustandsänderungen: isochor, isotherm, isobar, isentrop, polytrop und können diesbezüglich Berechnungen durchführen
  • kennen die grundlegenden Wärmeübertragungsmechanismen: Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung  
  • können Fragestellungen bezüglich Wärmeübertragung in eindimensionalen stationären Fällen berechnen

Kurse in diesem Modul

Produktentwicklung I:
  • Marktleistungsprozess
  • Methoden zur Erfassung von Kundenbedürfnissen
  • Positionierung von Innovationen im Produktportfolio
  • Evolutionsmuster der Technologie
  • Funktionen und Funktionsstrukturen
  • diskursive Methoden zur Ideenfindung
  • Patentwesen
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Fertigungstechnik I:

Teil 1: Spritzgussverarbeitung von Thermoplasten:

  • Maschinenteile & Funktionen
  • Bauteil-Gestaltungsrichtlinien
  • Werkzeugkonstruktion (Angusssystem, Entlüftung, Werkzeugvarianten, Normalien, Material, …)
  • Simuationstool für Einspritzvorgang
  • Geometrie – Berücksichtigung der Schwindung
  • Spritzgiess-Sonderverfahren
  • Typische Spritzgiessfehler

Teil 2: andere kunststoffrelevante Verfahrenstechniken

  • Kunststoff-Faserverbund-Werkstoffen: typische Fertigungsverfahren, mechanische Eigenschaften & Auslegungskriterien
Blockkurs mit 1 Lektionen pro Woche
Thermodynamik:

Angewandte Thermodynamik

  • Ideales Gas und Hauptsätze
  • Offenes / geschlossenes System - Bilanzbetrachtungen
  • Zustandsgrössen: Enthalpie, Entropie, Innere Energie
  • Zustandsänderungen: isentrop, isobar, isochor, isotherm, polytrop
  • Reales Gas
  • Zustandsdiagramme (p-v, T-s, p-h)
  • Feuchte Luft (h-x Diagramm)
  • Wärmeleitung
  • Konvektion, Wärmeübergang
  • Strahlung (Wien’sches Gesetz, Black body)
  • Thermischer Widerstand, Netzwerke
Blockkurs mit 3 Lektionen pro Woche
Mechatronik I:
  • Grundstruktur des allgemeinen mechatronischen Systems; Beispiel «Servoantrieb»
  • Anforderungen typischer mechanischer Lasten an einen Servoantrieb
  • Funktionsweise von leistungselektronischen Stellgliedern
  • Grundprinzipien der elektromechanischen Energieumwandlung
  • Aufbau und Funktionsweise von sowohl mechanisch als auch elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren
  • Projektarbeit 1: Analyse des realen mechatronischen Teilsystems «Servomotor – mechanische Last – Sensorik»
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Simulation Mechanischer Systeme:

FEM

  • Steifigkeits- und Massenmatrizen
  • lineare und quadratische Ansatzfunktionen
  • Lösungsalgorithmen für nichtlineare Gleichungssysteme
  • Lasten, Randbedingungen, Verschiebungen, Spannungen, Dynamik
  • Vernetzung, Netzverfeinerung, Singularitäten
  • Programm ANSYS
  • Simulation von Mehrkörpersystemen mit Hilfe des Programms SIMPACK
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Disclaimer

Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.