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 Dynamik mechanischer und elektrischer Teilsysteme, sowie deren Verkopplung durch einen Elektromotor modellieren
- können die Simulationswerkzeuge Matlab/Simulink zur Analyse eines elektro-mechanischen Systems einsetzen
- können den Übersetzungsfaktor eines Getriebes berechnen, sodass optimale Lastdynamik resultiert
- können ein reales mechatronisches Teilsystem "Servomotor - mechanische Last - Sensorik" modellieren und analysieren und können das Vorgehen und die Ergebnisse kommunizieren
- kennen den Marktleistungsprozess
- können Produkte und Technologien analysieren
- können Technologietrends erkennen
- können Innovationschancen für Produkt-Strategien identifizieren
- kennen Inhalte von einem Entwicklungsauftrag
- können Anforderungen definieren
- 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
Mechatronik I:
- Grundstruktur des allgemeinen mechatronischen Systems; Beispiel «Servoantrieb».
- Zusammenhänge zwischen den Modellarten: Netzwerkmodell, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, Blockschaltbild und Zustandsraumdarstellung.
- optimaler Übersetzungsfaktor eines Getriebes.
- Projektarbeit 1: Modellierung und 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
- Grundlagen der Simulation von Mehrkörpersystemen
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Produktentwicklung I:
- Marktleistungsprozess
- Produkt- und Technologie Analysen
- Evolutionsmuster der Technologie
- Zukunftsprojektionen und Produktstrategien
- Entwicklungsauftrag
- Patentwesen
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Fertigungstechnik I:
Spritzgussverarbeitung von Thermoplasten:
- Maschinenteile & Funktionen
- Bauteil-Gestaltungsrichtlinien
- Werkzeugkonstruktion (Angusssystem, Entlüftung, Werkzeugvarianten, Normalien, Material, …)
- Simuationstool für Einspritzvorgang
- Geometrie – Berücksichtigung der Schwindung
- Spritzgiess-Sonderverfahren
- Typische Spritzgiessfehler
- ausgewählte Maschinen (Spritzguss, Extrusion) zur Herstellung von Bauteilen aus Thermoplasten.
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
- Thermischer Widerstand, Netzwerke
Blockkurs mit 3 Lektionen pro Woche
Disclaimer
Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.