Master-Studiengang Maschinenbau: Studienplan

Kurzbeschreibung

Die Lehrveranstaltung vermittelt Kenntnisse über die Automatisierung und Systemtechnik von Produktionsanlagen, einschließlich Fertigungskostenberechnung, sowie Grundlagen von REFA und MTM

Methodik

Vorlesung, Übung, Hausarbeit

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Die unterschiedlichen Konzepte/Typen von Fertigungsanlagen im Grundaufbau und-funktionen aus Sicht der Systemtechnik zu verstehen und zu beschreiben.
• Optimierungsmöglichkeiten in der mechanischen Fertigung zu erkennen und Ansätze zur Reduzierung der Fertigungszeit mit Anwendung von REFA Tools umzusetzen.
• Die Planung von Fertigungslinien (z.B. verkette Anlagen) mit unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben unter Berücksichtigung der Automatisierungstechnik zu realisieren.
• ie Fertigung unter Berücksichtigung von Werkstätten- Gruppen- und Fließfertigung zu planen
• Wirtschaftlichkeitsberechnung von Fertigungsverfahren durchzuführen.

Lehrinhalte

• Systemtechnische und konstruktive Betrachtung von Werkzeugmaschinen
• Grundlagen REFA Zeitwirtschaft, MTM-Studie, Betriebsvereinbarung
• Flexible Automatisierung, Fertigungssysteme
• Fertigungskostenberechnung

Vorkenntnisse

Lehrveranstaltung Fertigungsmaschinen und Produktionsanlage (FMPA) aus BMB5

Literatur

• CNC Handbuch, Hans B. Kief, Carl Hanser Verlag, ISBN 978-3-446-42594-1
• Einführung in die Steuerungstechnik, Günter Pritschow, Carl Hanser Verlag, ISBN 3-446-21422-4
• Automatisierungstechnik, Dietmar Schmid, Verlag Europa-Lehrmittel, ISBN 3-8085-5157-7
• Zerspantechnik, Paucksch/Holsten/Linß/Tikal, Vieweg + Teubner Verlag, ISBN 978-3-8348-0279-8
• Arbeits- und Zeitwirtschaft verstehen. Von der Zeitstudie bis zur Abtaktung, Werner Fricke, BoD, Norderstedt, ISBN 9783743162983

Leistungsbeurteilung

• LV-immanent, schriftliche Abschlussprüfung
• Schriftliche Ausarbeitung

Anmerkungen

Die LV findet online synchron über MS-Teams statt.

Kurzbeschreibung

Fähigkeit aneignen, komplexe Datensätze aus maschinenbaulichen Anwendungen zu analysieren, zu modellieren und zu visualisieren. Spezieller Fokus auf Sensorik

Methodik

Integrierte Lehrveranstaltung mit Vorlesungs- und Übungsblöcken.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Daten aufzunehmen
• Daten zu modelieren
• Daten zu bereinigen
• Daten zu analysieren
• Daten zu interpretieren

Lehrinhalte

• Sensorik
• Statistische Datenanalyse

Vorkenntnisse

- Mathematik Grundlagen (Analysis, lineare Algebra) - Elektrotechnik (Grundlagen) - Sensorik und Messtechnik (Grundlagen)

Literatur

• Teschl, S., 2013. MATLAB -- Eine Einführung. [online] Wien: FH Technikum Wien.
• Analog Integrated Circuit Design by Simulation: Techniques, Tools, and Methods (Annual Editions) ISBN-10 ‏ : ‎ 1260441458
• Multivariate Data Analysis by Joseph F. Hair: ISBN-13: 978-1473756540

Leistungsbeurteilung

• LV-Immanente Leistungsbeurteilung,

Anmerkungen

Keine

Kurzbeschreibung

Einführung in die Programmierung für Maschinenbauer

Methodik

Vortrag und Übungen

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Python-Scripte zu entwickeln, um Simulationstools anzusprechen und Berechnungen zu automatisieren
• Klassen (Bibliotheken) auf Basis objektorientierter Programmierung (OOP) zu entwickeln

Lehrinhalte

• Die Bestandteile eines Python-Programmes
• Entwicklungsumgebungen (IDE'S) z.B. PyCharm
• Programmierung in Python - Variablen, Konstanten Datentypen
• Programmierung in Python - Ausdrücke und Anweisungen
• Programmierung in Python - Programmsteuerung
• Programmierung in Python - Funktionen
• Programmierung in Python - Arrays
• Objektorientierte Programmierung in Python - Klassen
• Scripting-Schnittstellen zu Simulationsumgebungen

Vorkenntnisse

keine

Literatur

• siehe Moodle-Kurs

Leistungsbeurteilung

• Übungen und schriftliche Prüfung

Kurzbeschreibung

Die Studierenden bearbeiten in Kleingruppen ein umfangreiches Konstruktionsprojekt. Ausgehend von einer Spezifikation des Kundens werden in der begleitenden Lehrveranstaltung Produktentwicklung und Entwurf von Maschinen ILV die ersten Schritte der Produktentwicklung durchlaufen. Darauf aufbauend werden in dieser LV die weiteren Schritte bis zur Erstellung von Zusammenstellungs- und Layoutzeichnungen abgearbeitet. Der zweite Block dieser LV widmet sich dem Gebeit der Zeichnugserstellung. Dabei wird das Hauptaugenmerk auf praxisrelevante Themen wie z.B: Toleranzen und deren Eintragung gelegt.

Methodik

eigenständige Bearbeitung des Konstruktionsprojektes und Betreuung durch den Lektor Präsentationen der theoretischen Grundlagen selbstsändiges Anwenden der theoretischen Inhalte in praktischen Übungsbeispielen

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• methodisch und eigenständig konstruktive Problemstellungen zu lösen
• wirtschaftliche Aspekte der Produktentwicklung in den Designprozess mit einfließen zu lassen
• 3D CAD Software in den verschiedenen Stadien der Produktentwiklung einzusetzen

Lehrinhalte

• Anwendung der Methodisches Vorgehensweise bei der Produktentwicklung
• Auslegung von Bauteilen nach gültigen Normen und Richtlinien
• 3D CAD: Bauteilerstellung, Zusammenbau und Zeichnungsableitung

Vorkenntnisse

Grundlagen in Maschinenelemente, Mechanik und Konstruktionslehre 3D CAD

Literatur

• j. Feldhusen, K.H. Grute; PahlBeitz/ Konstruktionslehre
• Wittel et al; Roloff/Matek Maschinenelmente
• R.C. Hibbeler; technische Mechanik 1 Statik
• R.C. Hibbeler; technische Mechanik 2 Festigkeislehre
• A. Böge, W. BÖge; Formeln und Tabellen Maschinenbau

Leistungsbeurteilung

• Präsentationen
• Zeichnungen: Handskizzen und CAD Zeichnungen
• Auslegungsrechnnugen

Kurzbeschreibung

Die Studierenden lernen einen Überblick über ein Konstruktionsprojekt kennen. Hierbei wird der Fokus auf vorgelagert, begleitende und nachgelagerte Prozesse des eigentlichen Konstruierens gelegt.

Methodik

Vortag, Übung und Projekt über das gesamte Semester

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• eine technische Fragestellung systematisch zu bearbeiten
• ein Konstruktionsprojekt sinnvoll aufzusetzen und zu planen
• die Randbedingungen und äußeren Einflüße auf ein Projekt zu kennen und beurteilen zu können
• ein technisches Produkt ordnugsgemäß zu dokumentieren
• ein technisches Produkt zu präsentieren

Lehrinhalte

• Produktentstehungsprozess
• Anforderungsmanagement
• Designphasen
• Digitalisierung
• Dokumentation technischer Produkte

Vorkenntnisse

Grundlagen Maschinenelemente und Konstruktionslehre.

Literatur

• Lindemann, U., "Methodische Entwicklung technischer Produkte" Springer VDI
• Eigner, M.;Roubanov, D.; Zafiroc, R.: "Modellbasierte virtuelle Produktentwicklung", Springer Vieweg
• Feldhusen, J.;Grote, K.-H.: "Pahl/Beitz Konstruktionslehre", Springer Vieweg
• Ebert, C.: "Systematisches Requirementsmanagement", dpunkt.verlag

Leistungsbeurteilung

• Abgaben
• Mitarbeit
• Anwesenheit

Kurzbeschreibung

Die Lehrveranstaltung vermittelt Grundlagen der zeitkontinuierliche mathematischen Modellierung und Simulation mechanischer, elektrischer und hydraulischer Systeme mit kommerzieller Software MATLAB/Simulink, sowie die Analysemethoden zur Verifizierung und Validierung der Modelle.

Methodik

Vorlesung und begleitende Übungseispiele

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• ... für die im Maschinenbau relevante Grundlagen der dynamischen Simulation mechanischer Systeme incl. wesentlicher Prinzipien und Gesetze zu erläutern sowie entsprechende Anwendungsbeispiele zu beschreiben
• ... lineare und nichtlineare Differentialgleichungen von dynamischen Systemen herzuleiten
• ... lineare und nichtlineare Differentialgleichugssysteme in MATLAB zu programmieren
• ... einfache Bewegungssimulationen mit kommerzieller Software durchzuführen (MATLAB/Simulink)
• ... den erforderlichen Rechenaufwand, benötigte Computerressourcen und Kosten für einfache Projekte abzuschätzen

Lehrinhalte

• Grundlagen der Dynamik für Ein- und Mehrkörpersysteme
• Lineare und nichtlineare Bewegungs-Differentialgleichungen mechanischer Systeme herleiten
• Simulation mechanischer nichtlinearer Bewegung (z.b. Doppelpendel)
• Linearisieren der hergeleiteten DGL
• Transformation von DGL n-ter Ordnung auf DGL-Systeme
• Stabilitätssatz für nichtlineare DGL Systeme
• Gleichgewichtslagen und Eigenwerte von nichtlinearen DGL-Systemen bestimmen
• Numerische Lösung nichtlinearer DGL-Systeme incl praktischer Anwendung
• Anwendungsbeispiele mit MATLAB/Simulink:

Vorkenntnisse

Grundkenntnisse Mechanik, Mathematik, Physik

Literatur

• Sauer, T. (2006), Numerical Analysis, Pearson
• Bollhöfer, M./Mehrmann, V. (2004), Numerische Mathematik, Vieweg

Leistungsbeurteilung

• Schriftliche Abschlussprüfung
• Simulationsprojekt (mit DGL 2. oder 3. Ordnung)

Kurzbeschreibung

In der Vorlesung werden die mechanischen Grundlagen zur "Kinematik und Kinetik von Mehrkörpersystemen" behandelt und praktische Anwendungsbeispiele mit Bezug zum Maschinenbau berechnet. Nach einer kurzen Wiederholung der Grundlagen der Dynamik (Newton´sches Gesetz, d´Alembertsches Prinzip, Energieprinzipien, mathematisches und physikalisches Pendel, Massenträgheitsmoment, Rotationsträgheit, etc.) wird die Theorie zur Langrange´schen Gleichung 2. Art für die Aufstellung von Bewegungsgleichungen für Mehrkörpersysteme behandelt. Die Lagrange´sche Gleichung wird an unterschiedlichen Beispielen angewendet (Doppelpendel, Kraftfahrzeuge, Raumfahrtstrukturen, Schienenfahrzeuge, Seilbahnfahrzeuge, Schwingungsdämpfersysteme, etc.) und die physikalische Bedeutung der hergeleiteten nichtlinearen gekoppelten Bewegungsdifferentialgleichungen wird erläutert. In der Vorlesung "Kinematik und Kinetik von Mehrkörpersystemen" wird unter anderem auch die Überführung von realen Konstruktionen des Maschinenbaues in ein geeignetes mechanisches Modell behandelt. Die grundlegenden Phänomene von parametererregten und chaotischen Schwingungen werden ebenfalls behandelt. Die Vorlesung umfasst somit ein breites Spektrum, von der Entwicklung der mechanischen Modelle bis zur Formulierung der gekoppelten Bewegungsdifferentialgleichungen von Mehrkörpersystemen.

Methodik

Die Vorlesung wird in der folgenden Form abgehalten: 1) Webinar - Alle Studierende: Für diese Form der Lehre verwende ich mein I-PAD und meinen privaten YouTube Kanal. Den Bildschirm des I-PADs spiegle ich in das Online-Meeting (üblicherweise GoToMeeting) und ich halte quasi eine Live Vorlesung. Diese Art der Vorlesung entspricht mehr oder weniger meinem Vortragsstil auf dem Whiteboard bei der Präsenzlehre. Es können jederzeit Fragen gestellt werden und ich versuche die theoretischen Grundlagen für jeden Studierenden verständlich zu erläutern. 2) Präsenzlehre - im Gruppenverband: Lebhafte Vorlesung unter Verwendung des Whiteboards und vereinzelt Power Point Folien. Anwenden der im WEBINAR vermittelten theoretischen Grundlagen an einer Vielzahl von Übungsbeispielen.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Nichtlineare gekoppelte Bewegungsgleichungen von Mehrkörpersystemen herzuleiten
• Die Komplexität von Mehrkörpersystemen und deren zum Teil chaotische Bewegungsvorgänge zu verstehen
• Komplexe reale Konstruktionen des Maschinenbaues in mechanische Modelle überzuführen

Lehrinhalte

• Wiederholung Grundlagen der Dynamik (Newton´sches Gesetz, d´Alembertsches Prinzip, Energieprinzipien, mathematisches und physikalisches Pendel, Massenträgheitsmoment, Rotationsträgheit, etc.)
• Langrange´sche Gleichung 2. Art
• Doppelpendel, Kraftfahrzeuge, Raumfahrtstrukturen, Schienenfahrzeuge, Seilbahnfahrzeuge, Schwingungsdämpfersysteme, etc.
• Parametererregte Schwingungen (Stabilitätskarten)

Vorkenntnisse

Vorlesungen Mechanik und insbesondere Dynamik

Literatur

• Russel Hibbeler (Dynamik)
• Heinz Parkus (Mechanik der festen Körper)
• Franz Ziegler (Technische Mechanik der festen und flüssigen Körper)

Leistungsbeurteilung

• Schriftliche Prüfung am Ende des Semesters (2 Beispiele, 20 Punkte zu erreichen)

Kurzbeschreibung

Die LV vermittelt Kenntnisse über alel wichtigen Zerspanungsverfahren mit geometrisch bestimmter und nicht bestimmter Schneide.

Methodik

Vorlesung, Übung

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Die Eigenschaften und die Einsatzgebiete der in der Zerspanung verwendeten Schneidstoffe können beschrieben werden.
• Für die jeweiligen Zerspanungsverfahren können Werkzeuge und Schnittparameter in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffes und der geforderten Rautiefe grob festgelegt werden.
• Die Berechnung der Zerspankräfte, der Leistungen und Fertigungszeit bei den wichtigsten Zerspanungsverfahren (Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen) wird beherrscht.
• Die Planung von einfachen Zerspanungsprozessen unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten kann selbstständig durchgeführt werden.

Lehrinhalte

• Schnikraft- und Leistungsberechnung in der Zerspanung
• Winkel, Spanbildung, Werkzeugbeschichtung, Trockenzerspanung

Vorkenntnisse

Mechanik, Werkstofftechnik

Literatur

• Zerspantechnik, Paucksch/Holsten/Linß/Tikal, Vieweg + Teubner Verlag, ISBN 978-3-8348-0279-8
• Fertigungsverfahren (1 - 5), Wilfried König; Fritz Klocke, Springer Verlag
• Einführung in die Fertigungstechnik, Engelbert Westkämper; Hans-Jürgen Warnecke, Teubner Verlag Wiesbaden

Leistungsbeurteilung

• Klausur, Fernlehre

Kurzbeschreibung

Innovative Fügetechnik in der industriellen Praxis (Schweißtechnik für Konstrukteure) Auf der Basis langjähriger praktischer Erfahrung wird Wissen aus den Gebieten Werkstofftechnik, Schweißtechnik und Mechanik gebündelt und in Zusammenhang gebracht und auf typische Anwendungen im Maschinenbau appliziert. Ganz aktuelle Forschungsergebnisse werden ebenso einbezogen wie praktisches, handwerklich geprägtes Erfahrungswissen.

Methodik

Blockunterricht, Frontalunterricht als Kombination von Vorlesung und Seminar, Nutzung von Anschauungsobjekten, Beispielen und Musterteilen, Einbeziehung des Auditoriums, Erarbeitung von Wissen im Dialog, Fragen und Diskussionen sind ausdrücklich erwünscht

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Zusammenhänge zwischen den oben genannten Fachgebieten zu verstehen.
• die richtigen Fragen an Spezialisten zu stellen.
• ein Gefühl für Möglichkeiten und Unmöglichkeiten der Fügetechnik zu entwickeln.
• zielgerichtet weiter zu lernen, z.B. mit der Qualifikation zum Schweißfachingenieur.

Lehrinhalte

• Das Fachgebiet kann im gegebenen Stundenrahmen nicht vollumfassend behandelt werden.
• Deshalb werden Schwerpunkte gesetzt auf grundlegende Verfahren, Prinzipien
• und Wirkzusammenhänge. Die Lehrveranstaltung versteht sich als Einführung
• in das Fachgebiet, zeigt dessen Bedeutung im Ingenieuralltag und soll Interesse
• wecken zum Weiterlernen.

Vorkenntnisse

Belastbare Kenntnisse in Mechanik Grundkenntnisse aus der Werkstofftechnik Grundlagen der Konstruktionstechnik

Literatur

• Schwab, R.: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung für Dummies. Übungsbuch Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung für Dummies. Wiley-VCH Verlag Weinheim, 2016.
• Matthes,K.J., Schneider,W.: Schweißtechnik- Schweißen von metallischen Konstruktionswerkstoffen. Carl Hanser Verlag München, 2016.

Leistungsbeurteilung

• Studien(haus)arbeit am Ende der Unterrichtswoche

Kurzbeschreibung

Die Lehrveranstaltung vermittelt Grundlagen der mathematischen Modellierung, Anwendung und computergerechte Methodik der Mehrkörpersimulation (MKS) mit kommerzieller Software wie MATLAB / SIMULINK / SIMSCAPE / ANSYS WB / RecurDyn. Aneignung der Fähigkeiten um selbstständig dynamische Systeme mit der MKS-Methode zu modellieren, simulieren, plausibilieren und interpretieren der Ergebnisse. Ableitungen von Optimierungspotential für die kontinuierliche Verbesserung der mechanischen und mechatronischen Entwicklung.

Methodik

Die ILV wird für die praxisnahe akademische Ingenieursausbildung entsprechend einer modifizierten Form des „Flipped Classroom“ aufgebaut und abgehalten, welche die Studentinnen und Studenten bei erfolgreicher Absolvierung in die Lage versetzt sich selbstständig ingenieurs- und naturwissenschaftliches Wissen zu erarbeiten, um mit diesem erfolgreich Ingenieursprojekte in der Praxis durchzuführen. Der Fokus wird auf die aktiven Lernmethoden (EN: Participatory Teaching Methods) gelegt. Gruppenarbeit (3-4 Personen), Einteilung wird durch Vortragenden vorgegeben. - Gruppen bekommen zu beginn des Semesters für jeden Termin eine Aufgabe zugewiesen. - Diese werden in der Gruppe im Eigenstudium erarbeitet. - In den Präsenzeinheiten werden im ersten Teil Fragen beantwortet und Hilfestellungen geben. - Im zweiten Teil der Präsenzeinheiten werden Gruppen zufällig ausgewählt die Ihre Lösungswege und Ergebnisse präsentieren und plausibilieren. - Die Gruppen haben im Anschluss eine Woche Zeit das Feedback einzuarbeiten und die Berechnungsberichte fertigzustellen. - Jeweils bis eine Woche nach der Präsenzeinheit wird der Bericht in Moodle von Allen abgegeben.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...
• für die MKS relevante Grundlagen inkl. wesentlicher Prinzipien und Gesetze zu erläutern sowie entsprechende Anwendungsbeispiele zu beschreiben
• Kinematik und Dynamik von MKS mit starren und flexiblen Körpern herzuleiten
• Kinematik und Dynamik von MKS mit starren und flexiblen Körpern mit MATLAB/SIMULINK/Simscape zu programmieren
• einfache Simulationen mit kommerzieller Software durchzuführen
• Messung von Bewegungen und Schwingungen durchführen zu können
• Abgleich von Simulation und Experiment zu erarbeiten

Lehrinhalte

• Einführung in die Mehrkörpersimulation
• Dynamik des starren Körpers
• Starre Körper mit elastischen Verbindungselementen
• Starre Körper mit kinematischen Bindungen
• Analyse von Mehrkörpersystemen
• Elastische Körper und Anwendungsbeispiel
• Messung von Bewegungen und Schwingungen
• Signalverarbeitung, FFT, Ordnungsanalysen, etc.
• Experimentelle Modalanalyse
• Abgleich von Simulation und Experiment

Vorkenntnisse

Mathematik für Engineering Science 1 (MAES1) Mathematik für Engineering Science 2 (MAES2) Mathematik für Engineering Science 3 (MAES3) Statik und Festigkeitslehre (STAT) Dynamik (DYN) Elektrotechnik 1 (ET1) Höhere Kinetik (KINET) Mechanik Advanced (MECHA) Automatisierungstechnik 1 (AUT1) Modellbildung und Simulation (MUS) Finite Elemente Methoden (FEM) Berechnungsmethoden für dynamische Simulation (BDS) Kinematik und Kinetik für Mehrkörpersysteme (KIN)

Literatur

• Rill, G., Schaeffer, T., Borchsenius, F., Grundlagen und computergerechte Methodik der Mehrkörpersimulation-Vertieft in Matlab- Beispielen, Übungen und Aufgaben, 4.Auf, Springer 2020.
• - mit Zusatzmaterial
• Woernel, C., Mehkörpersysteme-Eine Einführung in die Kinematik und Dynamik von Systemen starrer Körper, 2.Auf., Springer, 2016.
• Schwertassek, R., Oskar, W., Dynamik flexibler Mehrkörpersysteme, Springer 1999.
• Samin, J., Fisette, P., Multibody Dynamics - Computational Methods and Applications, Springer 2012.
• Bauchau, O. A., Flexible Multibody Dynamics, Springer 2011.
• Simscape Multibody Users Guide 2021b
• Shimizu, N., RecurDyn for Beginners - Innovation for Design & Analysis with Multibody Dynamics, FunctionBay, 2015.

Leistungsbeurteilung

• Simulationsprojekt in einer Gruppenarbeit (3-4 Personen), 8 Teilabgaben, max. 100% erreichbar
• >90 (1)
• 81 - 90 (2)
• 71 - 80 (3)
• 61 - 70 (4)
• <61 (5)
• Simulationsprojekt: Beispiel aus der Praxis mit min. 4 Freiheitsgraden
• 1. Bewegungsgleichungen mit Newton-Euler-Schnittmethode herleiten
• 2. Bewegungsgleichungen mit der Lagrangen Gl. 1. Art herleiten
• 3. Bewegungsgleichungen mit der Lagrangen Gl. 2. Art herleiten
• 4. Abgleich der Bewegungsgleichungen aus 1/2/3
• 5. Beschreibung der Bewegungsgleichung aus 4. in SIMULINK
• 6. Beschreibung der Bewegungsgleichung in MATLAB mit Hilfe von Literaturstelle 1
• 7. Beschreibung der Bewegungsgleichung in SIMSCAPE wie in User Guide
• Abgleich der Ergebnisse aus 4, 6 und 7

Anmerkungen

In der MMB-3 Vertiefung MKS (VMKS): (VMKS und Projektarbeit (MPA) können miteinander verbunden werden) Beschreibung des dynamischen Systems in ANSYS WB oder RecurDyn Aufbau eines Prüfstandes Experimentelle Durchführung Systemidentifikation Abgleich Simulation und Versuch Optimierung des Systems

Kurzbeschreibung

Autonome Systeme müssen basierend auf Sensorsignale navigieren. Unabhängig von dem System selbst (z.B.: ein Serviceroboter oder ein autonomer PKW) müssen verschiedene Informationsquellen fusioniert werden. Im einfachsten Fall kann ein kinematisches Modell inklusive Fahrbefehl und Messung genutzt werden um die Bewegung des autonomen Systems zu berechnen. In diesem Kurs werden die grundlegenden Methoden der Navigation für autonome Systeme vorgestellt. Die Teilnehmer des Kurses lernen unterschiedliche Modelle kennen und implementieren selbstständig ein Modell.

Methodik

- Vorlesung - Selbstständiges Vorbereiten auf die Theorieeinheiten - Selbstständige Implementierung eines Lokalisierungsmodells basierend auf simulierten Daten

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• die Bedeutung von Sensordaten für autonome Systeme zu verstehen
• Probabilistische Filter zu verstehen
• simple Lokalisierungsmodelle zu implementieren

Lehrinhalte

• Vorwärtskinematik für typische Modelle
• Probabilistische Betrachtung von Fahrzeugbewegung
• Bayes Filter
• (extended) Kalman Filter
• Lokalisierung

Vorkenntnisse

- lin. Algebra und Statistik - Vorwärtskinematik - Programmieren in Python oder Matlab

Literatur

• Thrun, S.; Burgard, W.; Fox, D.; Probabilistic Robotics; The MIT Press, 2005

Leistungsbeurteilung

• Mündliche Prüfung
• Übung

Kurzbeschreibung

Es gibt über 40.000 metallische und über 40.000 nichtmetallische Werkstoffe, die dem Maschinenbauer zur Verfügung stehen. Diese LV widmet sich der Frage, wie die Werkstoffwahl systematisch durchgeführt werden kann. Den Kern stellt dabei die Methode nach Michael Ashby dar. Weiters werde neue Werkstoffe vorgestellt. Der Tatsache, dass im Maschinenbau immer mehr Metalle durch Kunststoffe, Keramiken und Verbundwerkstoffe ersetzt werden, wird Rechnung getragen.

Methodik

Vorlesung mit Fallbeispielen.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• eine systematische Werkstoffwahl durchzuführen
• nach Werkstoffen und deren Eigenschaften zu recherchieren
• neue Werkstoffe zu beschreiben
• Werkstoffindizes anzuwenden

Lehrinhalte

• Werkstoffwahl nach Ashby
• Werkstoffdatenbanken
• Anforderungsprofile an Werkstoffe
• Neue Werkstoffe im Maschinenbau
• Komposite

Vorkenntnisse

Grundlagen der Werkstoffkunde

Literatur

• Materials Selection in Mechanical Design: Das Original mit Übersetzungshilfen: Easy-Reading-Ausgabe (Deutsch) Taschenbuch, 2006 von Alexander Wanner (Herausgeber), Claudia Fleck (Herausgeber), Michael F. Ashby (Autor), ISBN: 978-3827417626

Leistungsbeurteilung

• Schriftliche Prüfung am Ende der LV

Anmerkungen

Vortragsfolien und weitere Unterlagen finden sich im Moodle-Kurs

Kurzbeschreibung

Aufbauend auf den Grundlagen der Mess-, Steuer- u. Regelungstechnik werden in dieser ILV zwei Themengebiete erarbeitet: Regelung nichtlinearer Systeme sowie Auslegung und Regelung von elektrischen Antrieben.

Methodik

Die zwei Themengebieten (Regelung nichtlinearer Systeme, sowie Regelung eines elektrischen Antriebes) werden an Hand von praktischen Aufgabenstellungen erarbeitet. Alle Modellierungen und Simulationen werden mit MATLAB u. Simulink berechnet.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• nichtlineare Elemente in Regelkreisen zu identifizieren
• nichtlineare Elemente zu modellieren und simulieren
• mittels Linearisierung Regler für nichtlineare Systeme zu dimensionieren
• die, für dir Regelung relevanten, mechanischen und elektrischen Parameter aus dem Datenblatt eines elektrischen Antriebes abzulesen
• regelungstechnische Modelle eines elektrischen Antriebes zu erstellen.
• Kaskadenregelungen für Drehmoment, Drehzahl und Position an einem Elektromotor auszulegen und zu charakterisieren.

Lehrinhalte

• nichtlineare Elemente in Regelkreisen
• Absättigung und Wind-Up Effekt
• Linearisierung von nichtlinearen Systemen und mehrdimensionalen Kennlinienfeldern
• elektrische Antriebe, DC, AC synchron/asynchron + Datenblätter
• Modellbildung in Simulink
• Klskadenregelung für Lageregelung inkl. Korrektur vom Schlepppfehler

Vorkenntnisse

Grundlagen Mess-, Steuer- u. Regelungstechnik Beschreibung von LTI Systemen in MATLAB + Simulink

Literatur

• 2014 Übungsbuch Regelungstechnik Klassische, modell- und wissensbasierte Verfahren Autoren: Zacher, Serge
• 2017 Grundlagen Automatisierung Sensorik, Regelung, Steuerung Autoren: Heinrich, Berthold, Linke, Petra, Glöckler, Michael
• 2016 Servoantriebe in der Automatisierungstechnik Komponenten, Aufbau und Regelverfahren Autoren: Probst, Uwe

Leistungsbeurteilung

• zwei Zwischenprüfungen, jeweils Lösung von praktischen Aufgaben (open-book mit MATLAB u. Simulink)

Kurzbeschreibung

Kurzbeschreibung: Die Lehrveranstaltung vermittelt Grundlagen der mathematischen Modellierung und Simulation statischer und dynamischer Strukturprobleme mit der Finiten Elemente Methode (FEM) mit kommerzieller Software wie ANSYS WB und MATLAB. Aneignung der Fähigkeiten um selbstständig ein komplexes elasto-statisches bzw. -dynamisches System zu modellieren, simulieren, plausibilieren und interpretieren der Ergebnisse. Ableitungen von Optimierungspotential für die kontinuierliche Verbesserung der mechanischen und mechatronischen Entwicklung.

Methodik

Die ILV wird für die praxisnahe akademische Ingenieursausbildung entsprechend einer modifizierten Form des „Flipped Classroom“ aufgebaut und abgehalten, welche die Studentinnen und Studenten bei erfolgreicher Absolvierung in die Lage versetzt sich selbstständig ingenieurs- und naturwissenschaftliches Wissen zu erarbeiten, um mit diesem erfolgreich Ingenieursprojekte in der Praxis durchzuführen. Der Fokus wird auf die aktiven Lernmethoden (EN: Participatory Teaching Methods) gelegt. Gruppenarbeit (3-4 Personen), Einteilung wird durch Vortragenden vorgegeben. - Gruppen bekommen zu beginn des Semesters für jeden Termin 2 Beispiele zugewiesen. - Diese werden in der Gruppe im Eigenstudium erarbeitet. - In den Präsenzeinheiten werden im ersten Teil Fragen beantwortet und Hilfestellungen geben. - Im zweiten Teil der Präsenzeinheiten werden Gruppen zufällig ausgewählt die Ihre Lösungswege und Ergebnisse präsentieren und plausibilieren. - Die Gruppen haben im Anschluss eine Woche Zeit das Feedback einzuarbeiten und die Berechnungsberichte fertigzustellen. - Jeweils bis eine Woche nach der Präsenzeinheit wird der Bericht in Moodle von Allen abgegeben.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• für die FEM relevante Grundlagen inkl. wesentlicher Prinzipien und Gesetze zu erläutern sowie entsprechende Anwendungsbeispiele zu beschreiben
• linear elasto-statische und -dynamische FEM-Systeme herzuleiten
• Fähigkeiten um selbstständig ein komplexes elasto-statisches bzw. -dynamisches System zu modellieren, simulieren, plausibilieren und interpretieren der Ergebnisse.
• Ableitungen von Optimierungspotential für die kontinuierliche Verbesserung der mechanischen und mechatronischen Entwicklung.

Lehrinhalte

• Mathematische Grundlagen
• Beschreibung elastostatischer Probleme
• Stab- und Balkenelemente
• Platten- und Schalenelemente
• Solidelemente und Räumliche Spannungszustände
• Eigenfrequenzen und Schwingungen, harmonischen und transiente Analysen
• Ausführung von Simulationen
• Optimierungsaufgaben
• Kontaktprobleme
• Nichtlineare FEM
• Thermische Analysen

Vorkenntnisse

Statik Festigkeitslehre Dynamik Höhere Kinetik Mathematik für Engineering Science 1 Mathematik für Engineering Science 2 Matlab Programmieren FEM auf Bachelorniveau Modellbildung und Simulation Numerische Mathematik Berechnung dynamischer Systeme

Literatur

• Chen, X., Liu, Y., Finite Elemente Modeling and Simulation with ANSYS Workbench, second Edition, Taylor and Francis Group, 2019.
• Ferreira, A.J.M., MATLAB Codes for Finite Elemente Analysis. Springer, 2009.
• Steinke: Finite-Elemente-Methode: Springer Berlin Heidelberg.2015
• Klein: FEM: Springer Fachmedien Wiesbaden. 2015
• Rust, W., Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen Kontakt, Kinematik, Material, 3. Aufl., Springer 2016
• Rust, W., Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnung mit ANSYS Workbench, Springer 2020.

Leistungsbeurteilung

• Simulationsprojekt in einer Gruppenarbeit (3-4 Personen), 6 Teilabgaben, max. 100% erreichbar
• >90 (1)
• 81 - 90 (2)
• 71 - 80 (3)
• 61 - 70 (4)
• <61 (5)

Kurzbeschreibung

Diese Lehrveranstaltung dient dazu, für das numerische Simulationsverfahren der Methode der Finiten Elemente die notwendigen theoretischen strukturmechanischen Grundlagen zu schaffen bzw. zu wiederholen.

Methodik

Die zwei angeführten Literaturquellen decken ein sehr großes Spektrum im Bereich der Strukturmechanik ab. Ergänzend zu den theoretischen Inhalten werden Beispiele gerechnet - teilweise in Form von Handrechnungen, teilweise unter der Zuhilfenahme eines Softwaretools (MATLAB). Ein Hauptaugenmerk wird auf den Übergang des einaxialen Spannungszustandes (Stabtheorie) auf einen mehraxialen (ebenen) Spannungszustand gelegt.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• den Spannungs- und Dehnungszustand von isotropen und orthotropen Strukturen zu ermitteln bzw. zu beurteilen
• Ergebnisse auf Basis der Methode der finiten Elemente auf Plausibilität zu überprüfen
• und ggf. Fehler zu identifizieren und zu beheben
• Festigkeitsprobleme von Stabilitätsproblemen zu unterscheiden

Lehrinhalte

• Lineare Elastizitätstheorie
• Prinzip der virtuellen Verschiebung
• Lineare Stabtheorie
• Lineare Theorie ebener Flächentragwerke
• Stabilitätsprobleme
• Versagenshypothesen & Versagenskriterien
• Grundlagen der Plastizitätstheorie
• Isotropes & orthotropes Materialverhalten
• Klassische Laminattheorie

Vorkenntnisse

Lehrveranstaltungen Mathematik & Mechanik

Literatur

• H. Mang & G. Hofstetter, Festigkeitslehre, Springer-Verlag, Wien New York, 4. Auflage 2013
• Theoretical Background of ESAComp Analyses (über CIS zur Verfügung gestellt)

Leistungsbeurteilung

• a) Ausarbeitung von Beispielen: 40% (= 40 Punkte)
• b) schriftliche Prüfung: 60% (= 60 Punkte)
• Notenskala: 5: 0-49 Punkte, 4: 50-65 Punkte, 3: 66-80 Punkte, 2: 81-90 Punkte, 1: 91-100 Punkte
• Für eine positive Note müssen beide Teilbereiche positiv beurteilt werden, d.h. es müssen auf den Beispielteil mind. 20 Punkte und auf die schriftliche Prüfung mind. 30 Punkte erreicht werden.

Kurzbeschreibung

Praktische Übungen zur Vertiefung des Wissens über die Durchführung numerischer Strömungsberechnungen und die Interpretation der erlangten Ergebnisse.

Methodik

Ausarbeitung komplexer Strömungsberechnungen und Verifizierung der Ergebnisse anhand von Daten aus der Literatur.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• selbstständig numerische Strömungsberechnungen mithilfe eines kommerziellen Strömungsberechnungsprogramms durchzuführen,
• die zur Verfügung stehenden Modelle und Solver entsprechend des Anwendungsfalles richtig einzusetzen,
• die erlangten Ergebnisse kritisch zu beurteilen und richtig zu interpretieren

Lehrinhalte

• Vertiefung und Anwendung der Inhalte der LV „Computational Fluid Dynamics CFD Basics“
• Berechnung turbulenter mehrphasen Strömungen mit ANSYS CFX
• Auswirkungen unterschiedlicher Turbulenzmodelle
• Vermittlung von Kenngrößen zur kritischen Beurteilung der Ergebnisse

Vorkenntnisse

„Computational Fluid Dynamics CFD Basics“

Literatur

• Lecheler, S.: Numerische Strömungsberechnung - Schneller Einstieg in ANSYS CFX 18 durch einfache Beispiele. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2018.

Leistungsbeurteilung

• Mitarbeit
• Abschlusspräsentation
• Abschlussbericht

Kurzbeschreibung

Einführung in die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) - Theorie und Anwendung numerischer Strömungsberechnungsprogramme.

Methodik

Online-Vortrag der theoretischen Grundlagen. Präsenz: Einführung in das Strömungsberechnungsprogramm ANSYS CFX, selbstständige Ausarbeitung einfacher Strömungsberechnungen;

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• die theoretischen Grundlagen der reibungsbehafteten, kompressiblen Strömungsmechanik zu verstehen,
• den Ablauf einer numerischen Strömungsberechnung nachzuvollziehen,
• mit einiger Übung selbstständig numerische Strömungsberechnungen mithilfe eines kommerziellen Strömungsberechnungsprogramms durchzuführen.

Lehrinhalte

• Theorie:
• relevante Grundgleichungen (vollständige Navier-Stokes-Gleichungen)
• Turbulenzmodelle (Reynolds-gemittelte Navier-Stokes-Gleichungen)
• Randbedingungen, Diskretisierung, Rechennetze, Lösungsverfahren
• Praxis - Einführung in das Strömungsberechnungsprogramm ANSYS CFX:
• Netzgenerierung, Lösung des Strömungsproblems und Interpretation der Ergebnisse

Vorkenntnisse

Grundlagen der Strömungsmechanik und Thermodynamik, Kenntnisse über numerische Lösungsverfahren von Vorteil

Literatur

• Lecheler, S.: Numerische Strömungsberechnung - Schneller Einstieg in ANSYS CFX 18 durch einfache Beispiele. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2018.

Leistungsbeurteilung

• Theorietest
• Hausübungen
• Abschlussbericht

Kurzbeschreibung

Ziel der ILV ist es, in die Schuhe eines Produktionsingenieurs hineinzusteigen, der die Aufgabe hat, die Fertigungsabläufe zu verbessern. Dabei werden wesentliche Aufgabenfelder und die dazu erforderlichen Methoden und Werkzeuge durchgenommen. The Vorlesung und die Übungen werden in Englisch durchgeführt.

Methodik

Vortrag, Videos, Diskussionen, Übungen

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Auf den vermittelten Grundlagen aufzubauen und in den Aufgabenbereichen eines Produktionsingenieurs tätig zu sein

Lehrinhalte

• Grundlagen des Asset Managements
• Industrielle Entwicklung in vier Stufen
• Fabrikslayout
• Darstellung des Produktionsflusses
• Wertstromanalyse
• Verlustmanagement inkl. OEE
• Prozessfahigkeit und Six Sigma Definition
• DMAIC Methode
• Wesentliche Werkzeuge in DMAIC

Literatur

• Toyota production system, Taiichi Ohno, Productivity Press
• Das Praxisbuch: Der Toyota Weg, J. Liker, D.P. Meier, Finanzbuch Verlag
• OEE für das Produktionsteam, A. Koch
• Six Sigma + Lean Toolset, S. Lunau

Leistungsbeurteilung

• Mitarbeit in Gruppenübungen 20%
• Beantwortung von Moodle quizzes 20%
• Ausarbeitung von Übungsaufgaben 30%
• Abschlusstest (online, open book) 30%

Kurzbeschreibung

Die LV vermittelt die Grundlagen von Asset- und Instandhaltungsmanagement und zeigt wie konkrete Aufgabenstellungen im gesamten Lebenszyklus von Anlagen in der Praxis gelöst werden können.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• Grundlegende Elemente des Asset Management und der Instandhaltung sowie dere Zusammenhänge beschreiben können
• Umsetzungskonzepte skkizieren können

Lehrinhalte

• Definitionen zu Asset Management und Instandhaltung
• Ziele und Strategie der IH
• Prozesse der IH
• Kosten-Nutzen
• Ersatzteilmanagement
• Planung in der IH
• Kontinuierliche Verbesserung
• EDV Unterstützung

Leistungsbeurteilung

• Prüfung

Kurzbeschreibung

In diesem Seminar des Masterstudiengangs Maschinenbau bearbeiten die Studierenden selbstständig Projektarbeiten (MMB3-Projekte) und erstellen darüber eine Seminar-Arbeit (SEA). Die Themenstellungen dazu sind grundsätzlich selbst zu wählen. Dazu ist das Einreichen eines eigenen Projekt-Vorschlags notwendig. Die Präsentation wird begleitet und der Weg zur SEA wird kontinuierlich festgehalten.

Methodik

Seminar

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• eine Projekt-/Seminararbeit zu erstellen.
• einer Präsentation ihrer Seminararbeit durchzuführen.

Lehrinhalte

• Präsentationstechnik
• roter Faden
• wissenschaftliches Arbeiten

Vorkenntnisse

wissenschaftliches Arbeiten

Literatur

• Online-Lehrunterlagen im Moodle-Kurs

Leistungsbeurteilung

• Präsentation Ihres abgestimmten MMB3-PRJ-Konzeptes + Fortschritt der Arbeit
• Präsentation der finalen Ergebnisse SEA

Anmerkungen

keine

Kurzbeschreibung

Die Lehrveranstaltung vermittelt den Studierenden grundsätzliche Prinzipien der Führung von Teams.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• die Rolle der Führung in den unterschiedlichen Phasen der Teamentwicklung (z. B. nach Tuckman) zu erläutern und relevante Führungshandlungen (z. B. direktive Führung in der Forming-Phase) abzuleiten.
• Dynamiken in Projektteams anhand von Modellen (z. B. Rangdynamik, Dramadreieck, TZI) zu diagnostizieren und konkrete Handungsmöglichkeiten (z.B. Delegation von Verantwortung, Kritikgespräch) fallbezogen zu entwickeln und zu begründen

Lehrinhalte

• Führungsstile und -handlungen (bei der Führung von Projektteams)
• Führungsinstrumente in Projektteams
• Konsequenzen des „Nicht-Führens“
• Rollenkonflikte "Kollege/Kollegin" und "Projektleiter/in"
• Konflikte und schwierige Situationen in der Führung von Projektteams

Vorkenntnisse

keine

Literatur

• Cronenbroeck, Wolfgang (2008): Projektmanagement, Verlag Cornelsen, Berlin
• DeMarco, Tom (1998): Der Termin – Ein Roman über Projektmanagement, München: Hanser
• Kellner, Hedwig (2000): Projekte konfliktfrei führen. Wie Sie ein erfolgreiches Team aufbauen, Hanser Wirtschaft
• Majer Christian/Stabauer Luis (2010): Social competence im Projektmanagement - Projektteams führen, entwickeln, motivieren, Goldegg-Verlag, Wien

Leistungsbeurteilung

• Fallstudie mit Präsentation (Note)

Anmerkungen

keine

Kurzbeschreibung

Erstellung von Business Cases

Methodik

Vortrag zur Theorie von Business Cases sowie Erstellen eines Business Case, Coaching

Kurzbeschreibung

In diesem Seminar erstellen die Studierenden ihre MASTER THESIS (MT). Die Themenstellungen dazu sind grundsätzlich selbst zu wählen - bzw. können auch Themen aus den MMB3-Projekten weitergeführt und in der Qualität einer MT vertieft werden. Dazu ist das Einreichen eines eigenen MT-Konzeptes notwendig.

Methodik

Seminar

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage, ...

• ein Poster über die Masterarbeit zu erstellen.
• ein Paper über ihre Masterarbeit zu erstellen.

Lehrinhalte

• wissenschaftliches Arbeiten

Vorkenntnisse

Vorarbeiten aus der Seminararbeit im 3. Semester

Literatur

• Online-Lehrunterlagen

Leistungsbeurteilung

• Paper
• Poster

Anmerkungen

keine