MB-Studienschwerpunkte
Die Wahlmodule müssen insgesamt mindestens 76 CP umfassen. Grundsätzlich können alle Module aus dem Modulkatalog des Fachbereichs AING (Angewandte Ingenieurwissenschaften) gewählt werden. Es wird jedoch empfohlen, den Schwerpunkt auf die MB-Studienschwerpunkte und Zusatzqualifikationen zu legen, um die erworbenen Kompetenzen optimal an die Anforderungen in Unternehmen anzupassen.
Angebotene Module im Wintersemester
Allgemeiner Maschinenbau
Ausgehend von den grundlegenden Konzepten der Fahrzeugantriebe werden elektrische, hybride und verbrennungsmotorische Architekturen vorgestellt. Für jede Antriebskonfiguration werden die Komponenten und deren Auslegung besprochen. Es werden die grundlegenden Energieträger und deren Speicherung gelehrt, dabei bildet der Energieträger Wasserstoff ein spezielles Thema. Auch wird der Fahrwiderstand und die -leistung erläutert und berechnet.
In diesem Modul werden die Grundlagen der (methodischen) Leichtbaukonstruktion vermittelt, einschließlich der Wechselwirkung zwischen Material, Struktur und Verfahren. Die Erfassung von Belastungen an realen Beispielen wird diskutiert, um eine geeignete Leichtbau-Strategie zu wählen. Anschließend werden die Bauweisen und Aufbautechniken erläutert.
Die Studierenden kennen die Grundbausteine mechatronischer Systeme und haben ein Verständnis für das Zusammenspiel in einem Gesamtsystem. Sie können die Struktur mechatronischer Systeme beschreiben und basierend darauf Designentscheidungen hinsichtlich Aktorik, Sensorik und Informationsverarbeitung/Regelung treffen bzw. validieren/verifizieren.
Die Selbstkompetenzen Leistungsbereitschaft, Selbstkontrolle und selbständiges Arbeiten werden durch das aktive Erarbeiten der Problemlösungen sowie das Arbeitzen in Kleingruppen gestärkt.
Produktionstechnik
Die Vorlesung bietet einen Einblick in verschiedene Themenfelder der Produktion und Fertigung sowie der zugehörigen Fertigungstechniken und -verfahren. Zusätzlich wird auf die Möglichkeit eingegangen, Stoffeigenschaften gezielt zu verändern. Ausgewählte Aspekte dieser Themen werden vertieft, um ein detailliertes Verständnis für die Herstellungsprozesse und die dafür verwendeten Techniken zu vermitteln.
Das Modul dient der Vermittlung weiterführender Fach-, Methoden- und Selbstkompetenz in zentralen Gebieten der Produktionstechnik. Der Schwerpunkt des Moduls liegt auf der Vertiefung und Intensivierung der Kenntnisse über die praxisnahe Durchführung der Maßnahmen und Tätigkeiten im Rahmen der Arbeitsvorbereitung ausgehend von einer Bauteilzeichnung bis zum gefertigten Bauteil.
Das Modul dient der Vermittlung weiterführender Methoden- und Fachkompetenz in zentralen Gebieten der Zerspanungstechnik mit geometrisch bestimmter und unbestimmter Schneide. Der Schwerpunkt des Moduls liegt auf der Vertiefung und Intensivierung der Kenntnisse über Instrumente und Methoden zur Auslegung, zum Betrieb sowie zur Analyse und zur Optimierung von Zerspanprozessen.
Die Studierenden kennen die gängigsten generativen Fertigungsverfahren, können diese beschreiben und sind in der Lage, die wichtigsten Einfluss- und Prozessgrößen mit Ihrer Wirkung auf die Technologie und die Ergebnisqualität zu benennen und zu erklären.
Sie können den Technologien mögliche Anwendungen zuordnen und umgekehrt. Darüber hinaus sind sie in der Lage, den Nutzen gegenüber anderen Fertigungstechnologien zu bewerten und zu entscheiden, ob ein anderes Fertigungsverfahren für die Lösung einer fertigungstechnologischen Aufgabe besser geeignet ist.
Die Studierenden kennen die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten im Produktentstehungsprozess und sind in der Lage die geeignete generative Fertigungstechnologie dafür auszuwählen und die erforderliche Prozesskette zu beschreiben.
Sie können die unterschiedlichen Vorteile, die durch den Einsatz neuer generativer Verfahren entstehen, wirtschaftlich bewerten.
Durch den Einsatz der generativen Fertigungsverfahren bieten sich neue Möglichkeiten, Produkte zu gestalten. Die deutlich höheren Freiheiten in der Produktgestaltung durch wegfallende Fertigungsrestriktionen erlauben eine stärkere Ausrichtung der Entwicklung auf die Funktion der Produkte. Die Studierenden entwickeln die Fähigkeit, Bauteile und Baugruppen in Bezug auf Ihre Funktion zu analysieren und mit Hilfe vom Simulationswerkzeugen die optimale Gestalt zu ermitteln. Im nachgelagerten Konstruktions- und Gestaltungsprozess erlernen sie die Weiterentwicklung der Simulationsergebnisse zu funktionsfähigen Entwürfen, die mit Hilfe der generativen Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Die Studierende entwickeln ein tiefes Verständnis für die Verwendung von Simulationstechniken wie z.B. der Topologieoptimierung im Produktentwicklungsprozess.
Digitale Produktentwicklung
In diesem Modul werden computerorientiert Kompetenzen in der Mehrkörperdynamik durch verschiedene Aspekte des methodischen Ansatzes für räumliche Mehrkörpersysteme (MKS) erlernt. Es werden grundlegende Lösungsstrategien für gewöhnliche Differenzialgleichungen und Differenzial-Algebraische Gleichungssysteme erlernt. Das Ziel ist, Probleme der Mehrkörperdynamik mithilfe kommerzieller Software selbstständig zu lösen und dabei eine ingenieurmäßige Herangehensweise anzuwenden.
In diesem Modul werden aktiv die Anwendung der Finite-Elemente-Methode (eine numerische Technik zur Lösung von Differentialgleichungen) vorgestellt. Dabei werden die grundlegenden Konzepten dargestellt und Kompetenzen in der Erstellung und Lösung von FE-Modellen vermittelt. Ein wichtiger Aspekt des Moduls ist die Identifizierung und Behebung häufig auftretender Fehlerquellen sowie die Kontrolle, Absicherung und ingenieurmäßige Interpretation der Ergebnisse.
Verfahrenstechnik
In diesem Modul werden die Grundlagen der chemischen Reaktionstechnik vermittelt, sodass die Studierenden in der Lage sind, den transienten Zustand einer chemischen Reaktion modellhalft zu beschreiben und mathematisch oder numerisch zu berechnen. Hierfür werden die erforderlichen mathematischen Kompetenzen vermittelt, um anschließend mit Tools wie Mathlab oder vergleichbaren Tools entsprechende Vorgänge geschickt darzustellen.
In diesem Modul werden die grundlegenden Unit Operations der Aufbereitungstechnologien gelehrt und durch Laborversuche mit den wesentlichen Prozessen vertieft. Dabei werden die Grundlagen des werkstofflichen und rohstofflichen Recyclings vermittelt, sowie die dazu erforderlichen Prozesse – Solvolyse, Pyrolyse, Gasifizierung, u.a.. Das Auswählen der geeigneten Verfahrensstufe und deren Dimensionierung sind Teil des Moduls.
Es werden die Grundlagen der Strömungsvorgänge in axialen und radialen Strömungsmaschinen erarbeitet. Basierend auf der Kinematik des Schaufelkanals wird die Hauptgleichung der Turbomaschinen hergeleitet. Am Beispiel hydraulischer Arbeitsmaschinen werden die Auswirkungen der Hauptabmessungen auf die verfahrenstechnischen Parameter aufgezeigt.
Das Zusammenwirken von Anlage und Strömungsmaschine wird aufgezeigt und die Grundlagen zur Planung von Anlagen in Rahmen der Auslegung und Projektierung vermittelt.
Angebotene Module im Sommersemester
Allgemeiner Maschinenbau
In diesem Modul werden die Grundlagen verschiedener Steuerungstechniken vermittelt: von elektrischen, elektronischen bis hin zu pneumatischen und hydraulischen Steuerungen. Dabei wird die Funktionsweise dieser Systeme anhand der Strömungslehre und Thermodynamik erklärt. Zudem werden Sensoren, Aktoren und Mikrocontroller behandelt sowie deren Vernetzung und Anwendung in Standardschaltungen geübt.
In diesem Modul werden ausgewählte Eigenschaften von Werkstoffen behandelt. Hinsichtlich dem Einsatz als Konstruktionswerkstoff ist die Möglichkeit der Werkstoffmodifikation über Legierungs- und Wärmebehandlungskonzepten wesentlich, was anhand unterschiedlicher Beispiele dargestellt wird. Im Rahmen der Vorlesung werden relevante Konstruktionswerkstoffe vorgestellt, bzw. Stähle, Hochtemperaturwerkstoffe, Polymere und Holz. Zum Abschluss werden Einblicke in das Ermüdungsverhalten von metallischen Werkstoffen gegeben.
Elektromechanische Aktoren bilden das Rückgrat der modernen globalen Industrie. Sie werden meist für die Regulierung von Ventilatoren, Pumpen oder Kompressoren benötigt. In diesem Modul werden Grundlagen, -spezifikationen und Entwicklungstendenzen elektromechanischer Aktoren beleuchtet. Des Weiteren werden Kräfte und Drehmomente im magnetischen Kreis analysiert, um ein Verständnis für die Funktionsweise zu entwickeln. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Entwurf elektromagnetischer Aktoren, wobei sowohl theoretische als auch praktische Aspekte berücksichtigt werden.
In diesem Modul werden maschinenbauliche Aspekte eines Fahrzeugs betrachtet. Dabei werden dynamische Kräfteeinwirkungen auf Komponenten des Fahrwerks besprochen. Es werden die Grundlagen der Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik gelehrt und darauf aufbauend relevante Fahrerassistenzsysteme diskutiert. Abgerundet wird die Lehrveranstaltung durch Einblicke in die Fahrzeugentwicklung- und -produktion.
Produktionstechnik
In diesem Modul werden die Anforderungen an Werkzeugmaschinen erläutert und verschiedene Maschinen für unterschiedliche Fertigungsverfahren vorgestellt. Dabei werden der Aufbau und die spezifischen Einzelkomponenten der Maschinen thematisiert. Es werden auf die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten eingegangen und Kriterien für fie die Maschinenabnahme.
Das Modul dient der Vermittlung weiterführender Fach-, Methoden- und Selbstkompetenz in zentralen Gebieten der Produktionstechnik. Der Schwerpunkt des Moduls liegt auf der Vertiefung und Intensivierung der Kenntnisse über die praxisnahe Durchführung der Maßnahmen und Tätigkeiten im Rahmen der Arbeitsvorbereitung ausgehend von einer Bauteilzeichnung bis zum gefertigten Bauteil.
Sie lernen relevante industrielle QM-Methoden in Theorie und Praxis kennen. Kernthema sind die Mittel zur Erreichung eines hohen Qualitätsstandards im Produktionsprozess. von wesentlichen Qualitätskonzepten und -normen, bis hin zur praktischen Nutzung von Messmitteln. Auch CAQ und statistische Qualitätsmethoden, wie Six Sigma, zur Problemlösung und Qualitätssteuerung sind Teil des Moduls. Somit wird ein Verständnis für die Interpretation und Gestaltung der qualitätsrelevanten Randbedingungen von Produktionsprozessen entwickelt.
Digitale Produktentwicklung
Die Studierenden kennen die Grundlagen der wichtigsten praxisrelevanten CAD-Prozesse, wie z.B. Datenaustausch zwischen CAD- und CAE-Systemen und Digital Mock-Up (DMU). Darüber hinaus verstehen die Studierenden die grundlegenden Bereiche der Produktdatenverwaltung, wie sie heute in mittelständischen Unternehmen zum Einsatz kommen bzw. gerade eingeführt werden.
Am Ende des Moduls sind die Studierenden in der Lage, einen Software-Entwicklungsprozess, wie beispielsweise das V-Modell, für Algorithmen und Simulationsmodelle darzustellen. Sie können den erforderlichen Detaillierungsgrad für jeden Prozessschritt festlegen und das Requirements-Management anwenden. Zudem sind sie in der Lage, Methoden auf das System-Engineering umzusetzen und sicherheitskritische (Teil-)Systeme zu identifizieren sowie die notwendigen Maßnahmen abzuleiten. Sie können die verschiedenen Tools aus Matlab/Simulink zur Validierung und Verifizierung anwenden und die Entwicklungskette schrittweise anhand eines Beispiels umsetzen.
Modulbeschreibung Verifizieren und Validieren / System-Engineering
Verfahrenstechnik
In diesem Modul werden Kompetenzen im Umgang mit Planungswerkzeugen der Verfahrenstechnik vermittelt. Es werden kreative Arbeitstechniken genutzt, die bei der Planung einer großtechnischen Anlage zum Einsatz kommen. Intelligentes Fließbild, 3D-Aufstellungsplanung innerhalb eines CAE-Systems sowie die Auslegung wichtiger Einzelapparate und Rohrleitungen müssen in Planungsschritten zum Gesamtprojekt entwickelt werden.
Es werden die Grundelemente des Apparatebaus (Mantel, Bodenformen, Flansche, Stutzen etc.) besprochen. Darauf aufbauend werden ausgewählte Apparate vorgestellt (Wärmetauscher, Kolonnen etc.). Werkstoffe des Apparatebaus und deren Einsatzgebiete sowie Eigenschaften (Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Umformbarkeit etc.) sind Inhalte des Moduls. Dazu begleitend werden Apparatebauteile festigkeitsmäßig anhand des AD-Regelwerks auch mit dem Programm DIMy des TÜV ausgelegt.
Die Planung einer neuen, prozesstechnischen Anlage ist nur durch die Zusammenarbeit großer, heterogener Teams möglich. In dem Modul werden die einzelnen Schritte in dier Ablaufkette von der Idee bis zur Inbetriebnahme der ferigen Anlage im Detail vermittelt.
Es werden die Grundmechanismen der Wärmeübertragung Leitung, Konvektion, Strahlung stationär wie instationär behandelt. Insbesondere wird die Berechnung von Wärmedurchgangskoeffizienten an technisch relevanten Problemstellungen geübt. Dabei wird der Wärmeübergang bei einphasiger Strömung und beim Phasenübergang berücksichtigt. Der gekoppelte Wärme- und Stofftransport wird behandelt.
Als Grundlage zur Beschreibung der Prozesse in der thermischen Verfahrenstechnik werden zunächst die Modelle zur Berechnung von Stoffdaten insbesondere von Mischungen und Phasengleichgewichten vorgestellt. Danach werden die Unit Operations der thermischen Verfahrenstechnik behandelt. Es werden deren Auslegung, Einsatzgebiete und apparative Gestaltung erläutert.
Es werden die theoretischen Grundlagen der Strömungsmechanik hergeleitet und an einfachen Beispielen veranschaulicht. Neben der eigentlichen Simulation wird auch das Preprocessing (Aufbau der Geometrie und Vernetzung) und das Postprocessing (Auswertung, Visualisierung) behandelt. Besonderen Wert wird auf die kritische Interpretation der Ergebnisse und die Möglichkeiten zur Validierung der Ergebnisse gelegt.