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).

     

  • 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
  • Grundlagen der Sensitivitätsanalyse und Optimierung
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.