1. Einleitung
2. Nichtlineare Phänomene
3. Mathematische Grundlagen
4. Kontinuumsmechanische Grundlagen
5. Räumliche Diskretisierung mit Finiten Elementen
6. Lösung nichtlinearer Gleichungssysteme
7. Lösung elastoplastischer Probleme
8. Stabilitätsprobleme
9. Kontaktprobleme

[1] Alexander Düster, Nonlinear Structrual Analysis, Lecture Notes, Technische Universität Hamburg-Harburg, 2014.
[2] Peter Wriggers, Nonlinear Finite Element Methods, Springer 2008.
[3] Peter Wriggers, Nichtlineare Finite-Elemente-Methoden, Springer 2001.
[4] Javier Bonet and Richard D. Wood, Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis, Cambridge University Press, 2008.

1. Einleitung

2. Grundlagen der Wärmetechnik 2.1 Wärmeleitung 2.2 Konvektiver Wärmeübergang 2.3. Wärmestrahlung 2.4. Wärmedurchgang 2.5. Verbrennungstechnische Kennzahlen 2.6 Elektrische Erwärmung 2.7 Wassdampfdiffusion

3. Heizungssysteme 3.1. Warmwasserheizungen 3.2 Anlagen zur Warmwasserbereitung 3.3 Rohrnetzberechnung 3.4 Wärmeerzeuger 3.5 Warmluftheizungen 3.6 Strahlungsheizungen

4. Wärme- und Wärmebehandlungssysteme 4.1 Industrieöfen 4.2 Schmelzanlagen 4.3 Trocknungsanlagen 4.4 Schadstoffemissionen 4.5 Schornsteinberechnungsverfahren 4.6 Energiemesssysteme

5. Verordnung und Normen 5.1 Gebäude 5.2 Industrielle und gewerbliche Anlagen

• Schmitz, G.: Klimaanlagen, Skript zur Vorlesung
  
• VDI Wärmeatlas, 11. Auflage, Springer Verlag, Düsseldorf 2013
  
• Herwig, H.; Moschallski, A.: Wärmeübertragung, Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2009
  
• Recknagel, H.;  Sprenger, E.; Schrammek, E.-R.: Taschenbuch für Heizung- und Klimatechnik 2013/2014, 76. Auflage, Deutscher Industrieverlag, 2013
  

- General overview on modern engineering
- Displacement method
- Hybrid formulation
- Isoparametric elements
- Numerical integration
- Solving systems of equations (statics, dynamics)
- Eigenvalue problems
- Non-linear systems
- Applications

- Programming of elements (Matlab, hands-on sessions)
- Applications

Bathe, K.-J. (2000): Finite-Elemente-Methoden. Springer Verlag, Berlin

State space methods (single-input single-output)

• State space models and transfer functions, state feedback 
• Coordinate basis, similarity transformations 
• Solutions of state equations, matrix exponentials, Caley-Hamilton Theorem
• Controllability and pole placement 
• State estimation, observability, Kalman decomposition 
• Observer-based state feedback control, reference tracking 
• Transmission zeros
• Optimal pole placement, symmetric root locus 
Multi-input multi-output systems
• Transfer function matrices, state space models of multivariable systems, Gilbert realization 
• Poles and zeros of multivariable systems, minimal realization 
• Closed-loop stability
• Pole placement for multivariable systems, LQR design, Kalman filter 

Digital Control
• Discrete-time systems: difference equations and z-transform 
• Discrete-time state space models, sampled data systems, poles and zeros 
• Frequency response of sampled data systems, choice of sampling rate 

System identification and model order reduction 
• Least squares estimation, ARX models, persistent excitation 
• Identification of state space models, subspace identification 
• Balanced realization and model order reduction 

Case study
• Modelling and multivariable control of a process evaporator using Matlab and Simulink 
Software tools
• Matlab/Simulink

• Werner, H., Lecture Notes „Control Systems Theory and Design“
• T. Kailath "Linear Systems", Prentice Hall, 1980
• K.J. Astrom, B. Wittenmark "Computer Controlled Systems" Prentice Hall, 1997
• L. Ljung "System Identification - Theory for the User", Prentice Hall, 1999

• Kinematik deformierbarer Körper
• Bilanzgleichungen (Massenbilanz, Energiegleichung, …)
• Spannungszustand
• Materialmodellierung

R. Greve: Kontinuumsmechanik: Ein Grundkurs für Ingenieure und Physiker

I-S. Liu: Continuum Mechanics, Springer

• Kinematik deformierbarer Körper
• Bilanzgleichungen (Massenbilanz, Energiegleichung, …)
• Spannungszustand
• Materialmodellierung

R. Greve: Kontinuumsmechanik: Ein Grundkurs für Ingenieure und Physiker

I-S. Liu: Continuum Mechanics, Springer

• Grundlagen der Finite-Element Methode
• Grundlagen der Materialmodellierung
• Einführung in die numerische Umsetzung von Materialgesetzen
• Übersicht über die Modellierung verschiedener Werkstoffklassen
• Verknüpfung von makroskopischen Größen zu mikromechanischen Vorgängen

D. Raabe: Computational Materials Science, The Simulation of Materials, Microstructures and Properties, Wiley-Vch

J. Bonet, R.D. Wood, Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis, Cambridge

G. Gottstein., Physical Foundations of Materials Science, Springer

• Grundlagen der Finite-Element Methode
• Grundlagen der Materialmodellierung
• Einführung in die numerische Umsetzung von Materialgesetzen
• Übersicht über die Modellierung verschiedener Werkstoffklassen
• Verknüpfung von makroskopischen Größen zu mikromechanischen Vorgängen

D. Raabe: Computational Materials Science, The Simulation of Materials, Microstructures and Properties, Wiley-Vch

J. Bonet, R.D. Wood, Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis, Cambridge

G. Gottstein., Physical Foundations of Materials Science, Springer

Inhalt (deutsch)

Lösung statistischer Fragestellungen unter Anwendung eines gebräuchlichen Statistikprogrammes. Die vermittelten statistischen Tests und Vorgehensweisen beinhalten:

•          Wahl des statistischen Verfahrens

•          Einfluss der Gruppengröße auf die Ergebnisse

•          Chi quadrat test

•          Regression und Korrelation mit einer unabhängigen Variablen

•          Regression und Korrelation mit mehreren unabhängigen Variablen

•          Varianzanalyse mit eine unabhängigen Variablen

•          Varianzanalyse mit mehreren unabhängigen Variablen

•          Diskriminantenanalyse

•          Analyse kategorischer Daten

•          Nichtparametrische Statistik

•          Überlebensanalysen

Applied Regression Analysis and Multivariable Methods, 3rd Edition, David G. Kleinbaum Emory University, Lawrence L. Kupper University of North Carolina at Chapel Hill, Keith E. Muller University of North Carolina at Chapel Hill, Azhar Nizam Emory University, Published by Duxbury Press, CB © 1998, ISBN/ISSN: 0-534-20910-6

Die Studenten bekommen in Kleingruppen (n=5) eine Fragestellung, zu deren Beantwortung sie sowohl die Datenerhebung als auch die Analyse durchführen und die Ergebnisse in Form eines executive summaries in der letzten Vorlesung vorstellen müssen.

Selbst zu finden

Anhand von praktischen Fragestellungen werden die wichtigsten statistischen Verfahren angewendet und gleichzeitig in die Benutzung der kommerziell am häufigsten eingesetzten Software eingeführt und deren Benutzung geübt.

Student Solutions Manual for Kleinbaum/Kupper/Muller/Nizam's Applied Regression Analysis and Multivariable Methods, 3rd Edition, David G. Kleinbaum Emory University Lawrence L. Kupper University of North Carolina at Chapel Hill, Keith E. Muller University of North Carolina at Chapel Hill, Azhar Nizam Emory University, Published by Duxbury Press, Paperbound © 1998, ISBN/ISSN: 0-534-20913-0

1. Grundlagen von Mehrkörpersystemen
2. Kontinuumsmechanische Grundlagen
3. Lineare finite Elemente Modelle und Modellreduktion
4. Nichtlineare finite Elemente Modelle: Absolute Nodal Coordinate Formulation
   
5. Kinematik eines elastischen Körpers
   
6. Kinetik eines elastischen Körpers
7. Zusammenbau des Gesamtsystems
   

Schwertassek, R. und Wallrapp, O.: Dynamik flexibler Mehrkörpersysteme. Braunschweig, Vieweg, 1999.

Seifried, R.: Dynamics of Underactuated Multibody Systems, Springer, 2014.

Shabana, A.A.: Dynamics of Multibody Systems. Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2004, 3. Auflage.

1. Formulierung des Optimierungsproblems und Klassifikation
   
2. Skalare Optimierung
3. Sensitivitätsanalyse
4. Parameteroptimierung ohne Nebenbedingungen
5. Parameteroptimierung mit Nebenbedingungen
6. Stochastische Optimierungsverfahren
7. Mehrkriterienoptimierung
8. Topologieoptimierung
   

Bestle, D.: Analyse und Optimierung von Mehrkörpersystemen. Springer, Berlin, 1994.

Nocedal, J. , Wright , S.J. : Numerical Optimization. New York: Springer, 2006.

1. Introduction
2. Motivation
3. Hierarchic shape functions
4. Mapping functions
5. Computation of element matrices, assembly, constraint enforcement and solution
6. Convergence characteristics
7. Mechanical models and finite elements for thin-walled structures
8. Computation of thin-walled structures
9. Error estimation and hp-adaptivity
10. High-order fictitious domain methods

[1] Alexander Düster, High-Order FEM, Lecture Notes, Technische Universität Hamburg-Harburg, 164 pages, 2014
[2] Barna Szabo, Ivo Babuska, Introduction to Finite Element Analysis – Formulation, Verification and Validation, John Wiley & Sons, 2011

- Introduction and Motivation
- Acoustic quantities
- Acoustic waves
- Sound sources, sound radiation
- Sound engergy and intensity
- Sound propagation
- Signal processing
- Psycho acoustics
- Noise
- Measurements in acoustics

Cremer, L.; Heckl, M. (1996): Körperschall. Springer Verlag, Berlin
Veit, I. (1988): Technische Akustik. Vogel-Buchverlag, Würzburg
Veit, I. (1988): Flüssigkeitsschall. Vogel-Buchverlag, Würzburg

- Boundary value problems
- Integral equations
- Fundamental Solutions
- Element formulations
- Numerical integration
- Solving systems of equations (statics, dynamics)
- Special BEM formulations
- Coupling of FEM and BEM

- Hands-on Sessions (programming of BE routines)
- Applications

Gaul, L.; Fiedler, Ch. (1997): Methode der Randelemente in Statik und Dynamik. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden
Bathe, K.-J. (2000): Finite-Elemente-Methoden. Springer Verlag, Berlin

Konstruktion:

• Modalanalyse - Experiment und FEM-Simulation
• Bauteilauslegung in der Konstruktion
• Charakterisierung von gummielastischen Materialien (Hyperelastizität, Mullins-Effekt)
• Stick-Slip-Untersuchungen an einem Reibungs- und Verschleißprüfstand

Werkstoffe:

• Eigenschaftsprofile von Stählen
• Aktoren für moderne Einspritzsysteme - Synthese und Eigenschaften eines Blei-freien Modellaktors
• Verarbeitung, Eigenschaften und Struktur von Kunststoffen und deren Verbundwerkstoffen
• Tribologie im Gelenk

Fertigung:

• Schweißprozessparameteroptimierung beim Laser-Hybridschweißen auf Basis metallografischer Untersuchungen
• Beurteilung von Zerspanprozessen
• Untersuchung produktionslogistischer Grundgesetze
• Untersuchung des Positionierverhaltens und der Bahntreue von Industrierobotern

Nach Themenstellung / depending on topic

- Room acoustics
- Sound absorber

- Standard computations
- Statistical Energy Approaches
- Finite Element Methods
- Boundary Element Methods
- Geometrical acoustics
- Special formulations

- Practical applications
- Hands-on Sessions: Programming of elements (Matlab)

Cremer, L.; Heckl, M. (1996): Körperschall. Springer Verlag, Berlin
Veit, I. (1988): Technische Akustik. Vogel-Buchverlag, Würzburg
Veit, I. (1988): Flüssigkeitsschall. Vogel-Buchverlag, Würzburg
Gaul, L.; Fiedler, Ch. (1997): Methode der Randelemente in Statik und Dynamik. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden
Bathe, K.-J. (2000): Finite-Elemente-Methoden. Springer Verlag, Berlin

Im Kurs werden theoretischen Grundlagen der Entwurfsoptimierung und Zuverlässigkeitsanalyse vermittelt, der Fokus liegt jedoch auf dem Anwendungsbezug dieser Verfahren.  Die Inhalte werden in Veranstaltungen vermittelt, die sowohl Vorlesungskomponenten als auch Rechnerübungen enthalten. In den Rechnerübungen werden die erlernten Methoden in Matlab implementiert, um deren praktische Umsetzung zu vermitteln.

Folgende Inhalte werden im Kurs behandelt:

• Entwurfsoptimierung
  • Gradientenbasierte Verfahren
  • Genetische Algorithmen
  • Optimierung unter Nebenbedingungen
  • Topologieoptimierung
• Zuverlässigkeitsanalyse
  • Grundlagen der Stochastik
  • Monte-Carlo-Methoden
  • Semi-analytische Verfahren
• Robustheitsoptimierung Entwurfsoptimierung
  • Robustheitsmaße
  • Verknüpfung von Entwurfsoptimierung Zuverlässigkeitsanalyse

[1] Arora, Jasbir. Introduction to Optimum Design. 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, 2011.
[2] Haldar, A., and S. Mahadevan. Probability, Reliability, and Statistical Methods in Engineering Design. John Wiley & Sons New York/Chichester, UK, 2000.

• Hydraulische Energiesysteme (Flüssigkeiten; Druckverluste in Ventilen und Rohrleitungen; Komponenten hydraulischer Systeme wie Pumpen, Ventile, etc.; Druck/Durchflusscharakteristika; Aktuatoren; Behälter; Leistungs- und Wärmebilanzen; Notenergie)
• Elektrisches Energiesystem (Generatoren; Konstantdrehzahlgetriebe; DC und AC Konverter; elektrische Energieverteilung; Bus-Systeme; Überwachung; Lastanalyse)
• Hochauftriebssysteme (Prinzipien; Ermittlung von Lasten und Systemantriebsleistungen; Prinzipien und Auslegung von Antriebs- und Stellsystemen; Sicherheitsforderungen und -einrichtungen)
• Klimaanlagen (Thermodynamische Analyse; Expansions- und Kompressions-Kältemaschinen; Kontrollmechanismen; Kabinendruck-Kontrollsysteme)
• Enteisungssysteme (Atmosphärische Vereisungsbedingungen; physikalische Prinzipien von Enteisungssystemen)

• Moir, Seabridge: Aircraft Systems
• Green: Aircraft Hydraulic Systems
• Torenbek: Synthesis of Subsonic Airplane Design
• SAE1991: ARP; Air Conditioning Systems for Subsonic Airplanes

Vorlesung

Die Vorlesung erweitert und vertieft die im Modul „Integrierte Produktentwicklung und Leichtbau“ erlernten Inhalte und baut auf den dort erworbenen Kenntnissen und Fähigkeiten auf.

Themen der Vorlesung sind insbesondere:

• Methoden der Produktentwicklung,
• Moderationstechniken,
• Industrial Design,
• variantengerechte Produktgestaltung,
• Modularisierungsmethoden,
• Konstruktionskataloge,
• angepasste QFD-Matrix,
• systematische Werkstoffauswahl,
• montagegerechtes Konstruieren,

Konstruktionsmanagement

• CE-Kennzeichnung, Konformitätserklärung inkl. Gefährdungsbeurteilung,
• Patentwesen, Patentrechte, Patentüberwachung
• Projektmanagement (Kosten, Zeit, Qualität) und Eskalationsprinzipien,
• Entwicklungsmanagement Mechatronik,
• Technisches Supply Chain Management.

Übung (PBL)

In der Übung werden die in der Vorlesung Integrierte Produktentwicklung II vorgestellten Inhalte und Methoden der Produktentwicklung und des Konstruktionsmanagement weiter vertieft.

Die Studierenden erlernen über industrienahe Praxisbeispiele ein selbstständig moderiertes und Workshop basiertes Vorgehen zur Lösung komplexer, aktuell bestehender Sachverhalte in der Produktentwicklung. Sie erlernen die Fähigkeit, selbstständig wichtige Methoden der Produktentwicklung und des Konstruktions­managements anzuwenden, und erwerben so weiterführende Fachkompetenzen auf dem Gebiet der Integrierten Produktentwicklung. Daneben werden personale Kompetenzen, wie Teamfähigkeit, Führen von Diskussionen und Vertreten von Arbeitsergebnissen durch den workshopbasierten Aufbau der Veranstaltung unter eigener Planung und Leitung erworben.

• Andreasen, M.M., Design for Assembly, Berlin, Springer 1985.
• Ashby, M. F.: Materials Selection in Mechanical Design, München, Spektrum 2007.
• Beckmann, H.: Supply Chain Management, Berlin, Springer 2004.
• Hartmann, M., Rieger, M., Funk, R., Rath, U.: Zielgerichtet moderieren. Ein Handbuch für Führungskräfte, Berater und Trainer, Weinheim, Beltz 2007.
• Pahl, G., Beitz, W.: Konstruktionslehre, Berlin, Springer 2006.
• Roth, K.H.: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen, Band 1-3, Berlin, Springer 2000.
• Simpson, T.W., Siddique, Z., Jiao, R.J.: Product Platform and Product Family Design. Methods and Applications, New York, Springer 2013.

Hydrostatik

• Physikalische Grundlagen
• Druckflüssigkeiten
• Hydrostatische Maschinen
• Ventile
• Komponenten
• Hydrostatische Getriebe
• Anwendungsbeispiele aus der Industrie

Pneumatik

• Drucklufterzeugung
• Pneumatische Motoren
• Anwendungsbeispiele

Hydrodynamik

• Physikalische Grundlagen
• Hydraulische Strömungsmaschinen
• Hydrodynamische Getriebe
• Zusammenarbeit von Motor und Getriebe

Hörsaalübung

Hydrostatik

• Lesen und Entwerfen von hydraulischen Schaltplänen
• Auslegung von hydrostatischen Fahr- und Arbeitsantrieben
• Leistungsberechnung

Hydrodynamik

• Berechnung/Auslegung von hydrodynamischen Wandlern
• Berechnung/Auslegung von Kreiselpumpen
• Erstellen und Lesen von Pumpen- und Anlagenkennlinien

Exkursion

• Es findet eine Exkursion zu einem regionalen Unternehmen der Hydraulikbranche statt.

Übung

Numerische Simulation hydrostatischer Systeme

• Kennenlernen einer numerischen Simulationsumgebung für hydraulische Systeme
• Umsetzen einer Aufgabenstellung in ein Simulationsmodell
• Simulation gängiger Komponenten
• Variation von Simulationsparametern
• Nutzung von Simulation zur Systemauslegung und -optimierung
• Z.T. selbstorganisiertes Arbeiten in Teams

Bücher

• Murrenhoff, H.: Grundlagen der Fluidtechnik - Teil 1: Hydraulik, Shaker Verlag, Aachen, 2011
• Murrenhoff, H.: Grundlagen der Fluidtechnik - Teil 2: Pneumatik, Shaker Verlag, Aachen, 2006
• Matthies, H.J. Renius, K.Th.: Einführung in die Ölhydraulik, Teubner Verlag, 2006
• Beitz, W., Grote, K.-H.: Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag, Berlin, aktuelle Auflage

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist der Erwerb von Kenntnissen zu Computer- und Kommunikationstechnik bei elektronischen Systemen in der Kabine und im Flugzeug. Software, mechanische und elektronische Systemkomponenten wirken heute so intensiv zusammen, dass dies für den Systemtechniker ein grundlegendes Verständnis von Kabinenelektronik und Avionik erfordert.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen zum Aufbau und der Funktionsweise von Computern und Datennetzwerken und fokussiert dann auf aktuelle Prinzipien und Anwendungen bei integrierter modularer Avionik (IMA), Aircraft Data Communication Networks (ADCN), Kabinenelektronik und Kabinennetzwerken: 
• Historie der Computer- und Netzwerktechnik
• Schichtenmodell in der Computertechnik
• Rechnerarchitekturen (PC, IPC, Embedded Systeme)
• BIOS, UEFI und Betriebssystem (OS)
• Programmiersprachen (Maschinencode und Hochsprachen)
• Applikationen und Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung
• Externe Schnittstellen (seriell, USB, Ethernet)
• Schichtenmodell in der Netzwerktechnik
• Netzwerktopologien
• Netzwerkkomponenten
• Buszugriffsverfahren
• Integrierte modulare Avionik (IMA) und Aircraft Data Communication Networks (ADCN)
• Kabinenelektronik und Kabinennetzwerke

- Skript zur Vorlesung
- Schnabel, P.: Computertechnik-Fibel: Grundlagen Computertechnik, Mikroprozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen und Peripherie. Books on Demand; 1. Auflage, 2003
- Schnabel, P.: Netzwerktechnik-Fibel: Grundlagen, Übertragungstechnik und Protokolle, Anwendungen und Dienste, Sicherheit. Books on Demand; 1. Auflage, 2004
- Wüst, K.: Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen und Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren. Vieweg Verlag; 2. aktualisierte und erweiterte Auflage, 2006 

Kabinenelektronik und Kabinennetzwerken: 
• Historie der Computer- und Netzwerktechnik
• Schichtenmodell in der Computertechnik
• Rechnerarchitekturen (PC, IPC, Embedded Systeme)
• BIOS, UEFI und Betriebssystem (OS)
• Programmiersprachen (Maschinencode und Hochsprachen)
• Applikationen und Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung
• Externe Schnittstellen (seriell, USB, Ethernet)
• Schichtenmodell in der Netzwerktechnik
• Netzwerktopologien
• Netzwerkkomponenten
• Buszugriffsverfahren
• Integrierte modulare Avionik (IMA) und Aircraft Data Communication Networks (ADCN)
• Kabinenelektronik und Kabinennetzwerke

- Skript zur Vorlesung
- Schnabel, P.: Computertechnik-Fibel: Grundlagen Computertechnik, Mikroprozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen und Peripherie. Books on Demand; 1. Auflage, 2003
- Schnabel, P.: Netzwerktechnik-Fibel: Grundlagen, Übertragungstechnik und Protokolle, Anwendungen und Dienste, Sicherheit. Books on Demand; 1. Auflage, 2004
- Wüst, K.: Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen und Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren. Vieweg Verlag; 2. aktualisierte und erweiterte Auflage, 2006 

Ziele der problemorientierten Lehrveranstaltung sind der Erwerb von Kenntnissen zum Vorgehen beim Systementwurf mittels der formalen Sprachen SysML/UML, das Kennenlernen von Werkzeugen zur Modellierung und schließlich die Durchführung eines Projekts mit Methoden und Werkzeugen des Model-Based Systems Engineering (MBSE) auf einer realistischen Hardwareplattform (z.B. Arduino®, Raspberry Pi®):
• Was ist ein Modell?
• Was ist Systems Engineering?
• Überblick zu MBSE Methodiken
• Die Modellierungssprachen SysML/UML
• Werkzeuge für das MBSE
• Vorgehensweisen beim MBSE 
• Anforderungsspezifikation, funktionale Architektur, Lösungsspezifikation
• Vom Modell zum Softwarecode
• Validierung und Verifikation: XiL-Methoden
• Begleitendes MBSE-Projekt

- Skript zur Vorlesung
- Weilkiens, T.: Systems Engineering mit SysML/UML: Modellierung, Analyse, Design. 2. Auflage, dpunkt.Verlag, 2008
- Holt, J., Perry, S.A., Brownsword, M.: Model-Based Requirements Engineering. Institution Engineering & Tech, 2011

1. Einführung
   • Entwicklung der erneuerbaren Energien weltweit
     • Historie
     • Zukünftige Märkte
   • Besondere Herausforderungen in neuen Märkten - Übersicht
2. Beispielprojekt Windpark Korea
   • Übersicht
   • Technische Beschreibung
   • Projektphasen und Besonderheiten
3. Förder- und Finanzierungsinstrumente für EE Projekten in neuen Märkten
   • Übersicht Fördermöglichkeiten
   • Übersicht Länder mit Einspeisegesetzen
   • Wichtige Finanzierungsprogramme
4. CDM Projekte - Warum, wie, Beispiele
   • Übersicht CDM Prozess
   • Beispiele
   • Übungsaufgabe CDM
5. Ländliche Elektrifizierung und Hybridsysteme - ein wichtiger Zukunftsmarkt für EE
   • Ländliche Elektrifizierung - Einführung
   • Typen von Elektrizifierungsprojekten
   • Die Rolle der EE
   • Auslegung von Hybridsystemen
   • Projektbeispiel: Hybridsystem Galapagos Inseln
6. Ausschreibungsverfahren für EE Projekte - Beispiele
   • Südafrika
   • Brasilien
7. Ausgewählte Projektbeispiele aus der Sicht einer Entwicklungsbank - Wesley Urena Vargas, KfW Entwicklungsbank
   • Geothermie
   • Wind oder CSP

Innerhalb des Seminars werden die verschiedenen Themenschwerpunkte aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt.

• Einführung; Bedeutung der Wasserkraft im nationalen und globalen Kontext
• Physikalische Grundlagen: Bernoulli-Gleichung, nutzbare Fallhöhe, hydrologische Grundlagen, Verlustmechanismen, Wirkungsgrade
• Einteilung der Wasserkraft: Lauf- und Speicherwasserkraft, Nieder- und Hochdruckanlagen
• Aufbau von Wasserkraftanlagen: Darstellung der einzelnen Komponenten und ihres systemtechnischen Zusammenspiels
  • Bautechnische Komponenten; Darstellung von Dämmen, Wehren, Staumauern, Krafthäusern, Rechenanlagen etc.
  • Energietechnische Komponenten: Darstellung der unterschiedlichen Arten der hydraulischen Strömungsmaschinen, der Generatoren und der Netzanbindung
• Wasserkraft und Umwelt
• Beispiele aus der Praxis

• Schröder, W.; Euler, G.; Schneider, K.: Grundlagen des Wasserbaus; Werner, Düsseldorf, 1999, 4. Auflage
• Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme: Technologie - Berechnung - Simulation; Carl Hanser, München, 2011, 7. Auflage
• Giesecke, J.; Heimerl, S.; Mosony, E.: Wasserkraftanlagen ‑ Planung, Bau und Betrieb; Springer, Berlin, Heidelberg, 2009, 5. Auflage
• von König, F.; Jehle, C.: Bau von Wasserkraftanlagen - Praxisbezogene Planungsunterlagen; C. F. Müller, Heidelberg, 2005, 4. Auflage
• Strobl, T.; Zunic, F.: Wasserbau: Aktuelle Grundlagen - Neue Entwicklungen; Springer, Berlin, Heidelberg, 2006

• Historische Entwicklung
• Wind: Entstehung, geographische und zeitliche Verteilung, Standorte
• Leistungsbeiwert, Rotorschub
• Aerodynamik des Rotors
• Betriebsverhalten
• Leistungsbegrenzung, Teillast, Pitch und Stall, Regelung
• Anlagenauswahl, Ertragsprognose, Wirtschaftlichkeit
• Exkursion

Gasch, R., Windkraftanlagen, 4. Auflage, Teubner-Verlag, 2005

• Einführung , Bedeutung der Offshore-Windstromerzeugung, Besondere Anforderungen an die Offshore-Technik
• Physikalische Grundlagen zur Nutzung der Windenergie
• Aufbau und Funktionsweise von Offshore-Windenergieanlagen, Vorstellung unterschiedlicher Konzepte von Offshore-Windenergieanlagen, Darstellung der einzelnen Systemkomponenten und deren systemtechnisches Zusammenspiel
• Gründungstechnik, Offshore-Baugrunderkundung, Vorstellung unterschiedlicher Konzepte von Offshore-Gründungsstrukturen, Planung und Fabrikation von Gründungsstrukturen
• Elektrische Infrastruktur eines Offshore-Windparks, Innerpark-Verkabelung, Offshore-Umspannwerk, Netzanbindung
• Installation von Offshore-Windparks, Installationstechniken und Hilfsgeräte, Errichtungslogistik
• Entwicklung und Planung eines Offshore-Windparks
• Betrieb und Optimierung von Offshore-Windparks
• Tagesexkursion

• Gasch, R.; Twele, J.: Windkraftanlagen - Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb; Vieweg + Teubner, Stuttgart, 2007, 7. Auflage
• Molly, J. P.: Windenergie - Theorie, Anwendung, Messung; C. F. Müller, Heidel-berg, 1997, 3. Auflage
• Hau, E.: Windkraftanalagen; Springer, Berlin, Heidelberg, 2008, 4.Auflage
• Heier, S.: Windkraftanlagen - Systemauslegung, Integration und Regelung; Vieweg + Teubner, Stuttgart, 2009, 5. Auflage
• Jarass, L.; Obermair, G.M.; Voigt, W.: Windenergie: Zuverlässige Integration in die Energieversorgung; Springer, Berlin, Heidelberg, 2009, 2. Auflage

- kinematics
- calibration
- tracking systems
- navigation and image guidance
- motion compensation
The seminar extends and complements the contents of the lecture with respect to recent research results.

Spong et al.: Robot Modeling and Control, 2005
Troccaz: Medical Robotics, 2012
Further literature will be given in the lecture.

• Vermittlung eines tiefgreifenden Verständnisses von Logistik und Supply Chain Management
• Vermittlung umfassender theoretischer Ansätze und Methoden in der Logistik und im Supply Chain Management; Übertragung der analysierten Konzepte auf internationale Praxisbeispiele
• Identifikation von Trends und Herausforderungen nationaler und internationaler Supply Chains
• Ausarbeitung und kritische Diskussion unterschiedlicher Supply Chain Konfigurationen  sowie strategischer Supply Chain Ansätze (z.B. prognosebasiert vs. nachfragebasiert, Effizienz vs. Reaktionsfähigkeit)
• Ausarbeitung von Ansätzen und Zielen der Ressourcenplanung und des Lieferantenmanagements
• Identifikation und Analyse von Konzepten des Logistikmanagements
• Umsetzung der Unternehmensstrategie mit Fokus auf die Bereiche Purchasing, Operations und Sales
• Vermittlung von Kenntnissen aus dem Demand Management und der Distributionslogistik
• Integration eines Supply Chain Spiels, basierend auf dem SCOR-Modell; Aufbereitung der Ergebnisse mit Hilfe moderner Präsentationsmedien

Bowersox, D. J., Closs, D. J. und Cooper, M. B. (2007): Supply chain logistics management, Boston, Mass. [u.a.], McGraw-Hill/Irwin.

Chopra, S. und Meindl, P. (2007): Supply chain management: strategy, planning, and operation, 3^rd edition, Upper Saddle River, NJ, Pearson/Prentice Hall.

Heizer, J. und Render, B. (2006): Principles of Operations Management. Prentice Hall.

Fisher, M. (1997): What is the right supply chain for your product?, Harvard Business Review, Vol. 75, No. pp., S. 105-116.

Kuhn, A. und Hellingrath, B. (2002): Supply Chain Management: optimierte Zusammenarbeit in der Wertschöpfungskette, Berlin [u.a.], Springer.

Larson, P., Poist, R., Halldórsson, Á. (2007): PERSPECTIVES ON LOGISTICS VS. SCM: A SURVEY OF SCM PROFESSIONALS, in: Journal of Business Logistics, Vol. 28, No. 1, 2007, S. 3ff.

Kummer, S., Hrsg. (2006): Grundzüge der Beschaffung, Produktion und Logistik, München: Pearson Studium.

Porter, M. (1986): Changing Patterns of International Competition, California Management Review, Vol. 28, No. 2, pp. 9-40.

Simchi-Levi, D., Kaminsky, P. und Simchi-Levi, E. (2008): Designing and managing the supply chain: concepts, strategies and case studies, 3. ed., McGraw-Hill.

Supply Chain Council (2010): Supply Chain Operations Reference (SCOR) model: Overview – Version 10.0, [online] :: http://supplychain.org/f/Web‐Scor‐Overview.pdf.

Swink, M., Melnyk, S. A., Cooper, M. B., Hartley, J. L. (2011): Managing Operations – Across the Supply Chain. McGraw-Hill/Irwin.

• Aktuelle Entwicklungen internationaler Geschäftsaktivitäten wie z.B. Outsourcing, Offshoring, Internationalisierung und Globalisierung sowie emerging markets anhand von internationalen Beispielen aus der Praxis
• Ausgewählte Ansätze zur Erklärung von Netzwerken einschließlich von Gründen für die Bildung von Netzwerken basierend auf verschiedenen Theorien aus der Institutionenökonomik, Transaktionskostentheorie, Principal-Agent-Theorie, Property-Right-Theorie- und der Ressourcen-basierten Sicht
• Die Organisation der zwischenbetrieblichen Beziehungen, Netzwerktypen und Funktionsweise unter Berücksichtigung von Organisationsstrategien, Möglichkeiten der Einteilung sowie Systematisierung von Netzwerkbeziehungen und Funktionsmechanismen in Unternehmensnetzwerken. Zusätzlich werden die Phasen der Netzwerkbildung/Entwicklungszyklus, ihre Ziele sowie Inhalte ausführlich bearbeitet
• Beschaffungsnetzwerke und Sourcing-Konzepte einschließlich ihrer Kategorisierung, Arten, Motive/Hemmnisse, Vor- und Nachteile, die mit Hilfe von Fallstudien erläutert werden
• Produktionsnetzwerke: Kriterien, Faktoren/Parameter, welche die Produktionsstandortentscheidungen auch im internationalen Bereich beeinflussen (Gesamtnetzwerkkosten). Zusätzlich wird die Fertigungstiefe erläutert und Ausprägungen intensiv besprochen (Fremd-/Eigenbezug, Modular etc). Es werden internationale Betrachtungen bzgl. Vor-/Nachteile von Offshoring und Outsourcing bzw. die Unterscheidung beider Begriffe getätigt. Ebenso werden Produktionsnetzwerkphänotypen anhand von Beispielen aus der Praxis erarbeitet.
• F&E Netzwerke: Zusammenhänge zwischen F&E und Produktion, Modelle für F&E Standortbestimmung in Abhängigkeit zur Produktion anhand von internationalen Praxisbeispielen
• Logistische Distributionsnetzwerke und Ersatzteilnetzwerke: Teilprobleme bei der Konfiguration logistischer Netzwerke (Distributions- und Ersatzteilnetzwerke)
• Entsorgungsnetzwerke: Besonderheiten der Entsorgungslogistik inkl. Aufgaben & Ziele und Vorteile bestimmter Entsorgungskonzepte sowie die Netzwerkbildung für die Entsorgung auf Basis globaler Beispiele/Fallstudien

• Ballou, R. Business Logistics/Supply Chain Management, Upper Saddle River 2004.
• Bellmann, K. (Hrsg.): Kooperations- und Netzwerkmanagement, Berlin 2001.
• Bretzke, W.R.: Logistische Netzwerke, Berlin Heidelberg 2008.
• Blecker, Th. / Gemünden, H. G. (Hrsg.): Wertschöpfungsnetzwerke, Berlin 2006.
• Kaluza, B. / Blecker, Th. (Hrsg.): Produktions- und Logistikmanagement in virtuellen Unternehmen und Unternehmensnetzwerken, Berlin et al. 2000.
• Sydow, J. / Möllering: Produktion in Netzwerken, Berlin 2009.
• Willibald A. G. (Hrsg.): Neue Wege in der Automobillogistik, Berlin Heidelberg 2007.

• Aktuatorik (Grundkonzepte von Aktuatoren; elektro-mechanische Aktuatoren; Modellierung, Analyse  und Auslegung von Positionsregelsystemen; hydromotorische Stellsysteme)
• Flugsteuerungssysteme (Steuerflächen, Scharniermomente; Stabilitäts- und Steuerbarkeitsanforderungen, Stellkräfte; reversible und irreversible Flugsteuerung; Servo-Stellsysteme)
• Fahrwerksysteme (Konfigurationen und Geometrien; Analyse von Fahrwerkssystemen mit Hinblick auf Stoßdämpferdynamiken, Dynamik des abbremsenden Flugzeuges und Leistungsbedarf; Aufbau und Analyse von Bremssystemen im Hinblick auf Energie und Wärme; ABS)
• Kraftstoffsysteme (Architekturen; Flugkraftstoffe; Systemkomponenten; Betankungsanlage; Tankinertisierung; Kraftstoffmanagement; Trimmtank)

• Moir, Seabridge: Aircraft Systems
• Torenbek: Synthesis of Subsonic Airplane Design
• Curry: Aircraft Landing Gear Design: Principles and Practices

Im Rahmen der Vorlesung werden die physikalischen Grundlagen, die Grundlagen der Bildgebung und die Hauptapplikationsgebiete der Magnetresonanz Tomographie (MR), der Bildgebung mittels Röntgenstrahlung (X-ray und CT), der nuklearen Bildgebung (SPECT und PET) und des Ultraschalls (US) vermittelt. Am Ende der Vorlesung sollte jeder Student ein Basisverständniss der verschiedenen Modalitäten, ihrer Hauptanwendungsgebiete in der Medizin und ihre Stärken und Schwächen erworben haben.

Die Vorlesung teilt sich in eine Einführung und fünf Blöcke auf:

In jedem Block werden die physikalischen Grundlagen der Modalität erklärt. Darauf aufbauend werden die Prinzipien der Signalerzeugung und ihrer Detektion diskutiert. Im folgenden, werden die resultierenden Bildkontraste veranschaulicht und die Basis der zweidimensionalen und dreidimensionalen Bildgebung vermittelt. Abschließend werden die prinzipiellen Limitierungen jeder Modalität und erwartete zukünftige Entwicklungen vorgestellt.

0: Einführungsvorlesung
1: medizinische Bildgebung mittels Ultraschalls
2: Projektionsröntgenbildgebung
3: Röntgen-Computertomographie
4: Magentresonanztomographie
5: Bildgebung mittels nuklearer Verfahren

• Ultraschall: Physikalische Grundlagen, Aufbau und technische Realisierung eines Ultraschallsystems, Bildgebungsverfahren, Flußmessverfahren, medizinische Anwendungen.
• Röntgen: Physikalische Grundlagen der Röntgenbildgebung, Aufbau von Röntgenröhren, Detektion von Röntgenstrahlung, Techniken der Bildaufnahme, Bildkontrast, Projektionsröntgen, Dosisquantifizierung.
• Computer Tomographie (CT): Aufbau eines Computer-Tomographen, Datenakquisition, Bildrekonstruktion und Bildkontrast, ausgewählte medizinische Anwendungen.
• Magnetresonanz Tomographie (MRT): Physikalische Grundlagen, Aufbau eines MR-Tomographen, Grundlagen der MR-Bildgebung, Relaxation und Bildkontrast, ausgewählte medizinische Anwendungen.
• Nuklearmedizin: Kernphysikalische Grundlagen, Herstellung von Radionukleiden, Nuklearmedinische Meßtechnik, Szintigraphie, Single Photon Emission Computer Tomographie (SPECT), Positronen Emissions Tomographie (PET), medizinische Anwendungen.

Primary book:

1. P. Suetens, "Fundamentals of Medical Imaging", Cambridge Press

Secondary books:

- A. Webb, "Introduction to Biomedical Imaging", IEEE Press 2003.

- W.R. Hendee and E.R. Ritenour, "Medical Imaging Physics", Wiley-Liss, New York, 2002.

- H. Morneburg (Edt), "Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik", Erlangen: Siemens Publicis MCD Verlag, 1995.

- O. Dössel, "Bildgebende Verfahren in der Medizin", Springer Verlag Berlin, 2000.

-Project Based Learning
-Robot Operating System
-Roboteraufbau- und Beschreibung
-Bewegungsbeschreibung
-Kalibrierung
-Genauigkeit

John J. Craig
Introduction to Robotics – Mechanics and Control 
ISBN: 0131236296
Pearson Education, Inc., 2005

Stefan Hesse
Grundlagen der Handhabungstechnik
ISBN: 3446418725
München Hanser, 2010

K. Thulasiraman and M. N. S. Swamy
Graphs: Theory and Algorithms
ISBN: 9781118033104
John Wüey & Sons, Inc., 1992

Inhalt

- Arbeitswissenschaftliche Konzepte, Belastung und Beanspruchung

- Körpermaße, Muskel- und Montagearbeit, Anzeigen und Stellteile

- Sitzen, Stehen, Heben und Tragen

- Licht, Sehen, Beleuchtung und Lichtmessung

- Lärm, Lärmmessung, Lärmschutz und mechanische Schwingungen

- Klima und Strahlung; Gefahrstoffe

- Gesetzlicher Arbeitsschutz, betriebliche Arbeitsschutzkonzepte, Gefährdungsbeurteilung

- Gefährliche Arbeiten: Strom, Leitern, Kräne, Gerüste, Stapler, Alleinarbeit …

- Persönliche Schutzausrüstungen: Gehörschutz, Handschuhe, Schuhe, Atemschutz …

- Gestaltung von Bildschirmarbeit und ergonomischer Software

- Psychische Belastungen, Motivation, Arbeitszufriedenheit und Ermüdung

- Betriebliche Gesundheitsförderung, Demographie, Humanisierung der Arbeit

- Entgeltgestaltung: Eingruppierung, Leistungsbeurteilung, Zielvereinbarung, Prämienlohn

- Arbeitszeitgestaltung: Gleitende Arbeitszeit, Flexible Arbeitszeit, Vertrauensarbeitszeit

- Gestaltung von Schichtarbeit

Qualifikationsziele

Die Teilnehmer erhalten einen Überblick über die ergonomische und menschengerechte Gestaltung von Arbeit und Technik. Ausgehend von den menschlichen Körperfunktionen wird vermittelt, wie Arbeitssysteme analysiert, Belastungen erkannt und Gefährdungen bewertet werden können. Die Teilnehmer erhalten praxisbezogene Kenntnisse zur ganzheitlichen Gestaltung von Arbeitsbedingungen in Produktions- und Dienstleistungsbetrieben sowie von Schnittstellen von Mensch und Technik. Diese Veranstaltung befähigt sie, Verantwortung zu übernehmen und technische Veränderungsprozesse personenbezogen auszulegen.

- Microstructure and properties of the matrix and reinforcing materials and their interaction
- Development of composite materials
- Mechanical and physical properties
- Mechanics of Composite Materials
- Laminate theory
- Test methods
- Non destructive testing
- Failure mechanisms
- Theoretical models for the prediction of properties
- Application

Die Vorlesung nähert sich dem Thema integrierter Produktionssysteme am Beispiel der Schlanken Produktion. Sie erläutert dazu zum einen die grundsätzliche Herangehensweise an betriebliche Verbesserungsprozesse. Zum anderen beschreibt sie ausgewählte Methoden der Schlanken Produktion.

Schwerpunkte der Vorlesung sind u.a. die Themen Wertstromdesign, die Gestaltung von Fertigungsinseln sowie die Planung und Steuerung der Produktion und der zugehörigen Materialflüsse.

Harris, R.; Harris, C.; Wilson, E.: Making Materials Flow, Lean Enterprise Institute, Cambridge, 2003.

Ohno, T.: Das Toyota-Produktionssystem, Campus-Verlag, Frankfurt et al, 1993.

Rother, M.: Die Kata des Weltmarktführers. Toyotas Erfolgsmethoden, Campus-Verlag, Frankfurt et al, 2009.

Rother, M.; Shook, J.: Sehen lernen: Mit Wertstromdesign die Wertschöpfung erhöhen und Verschwendung beseitigen, Lean Management Institut, Aachen, 2006.

Rother, M.; Harris, R.: Creating Continuous Flow, Lean Enterprise Institute, Brookline, 2001.

Shingo, S.: A Revolution in Manufacturing. The SMED System, Productivity Press, 2006.

Womack, J. P. et al: Die zweite Revolution in der Autoindustrie, Frankfurt/New York, Campus Verlag, 1992.

Vorlesungsteile

• Objektive und subjektive Wahrnehmung in der  Wertung von Produkteigenschaften
• Auswirkungen von Material, Farbe, Formgebung und Struktur auf die Akzeptanz eines Produkts
• Ästhetische Funktion eines Produkts
• Fallbeispiele, fehlende Akzeptanz eines Produkts und deren möglichen Gründe

Seminarteile

• Identifizieren nicht-technischer Funktionen eines Produkte
• Identifizieren der subjektiven Einflüsse in der Produktentwicklung

Projektarbeiten

• Themen werden mit den Studierenden gemeinsam entwickelt. Die Arbeiten werden in Teams präsentiert, moderiert und bewertet

• Prozesse und Methoden der Produktentwicklung - von der Idee bis zur Markteinführung 
  • Identifikation von Markt- und Technologiepotenzialen
  • Erarbeitung einer gemeinsamen Produktarchitektur
  • Synchronisierte Produktentwicklung über alle ingenieurwissenschaftlichen Fachdisziplinen
  • Produktabsicherung aus Kundensicht
• Steuerung und Optimierung der Produktentwicklung
  • Gestaltung von Arbeitsabläufen in der Entwicklung
  • IT-Systeme in der Entwicklung
  • Etablierung von Management Standards
  • Typische Organisationsformen

• Bender: Embedded Systems - qualitätsorientierte Entwicklung 
• Ehrlenspiel: Integrierte Produktentwicklung: Denkabläufe, Methodeneinsatz, Zusammenarbeit 
• Gausemeier/Ebbesmeyer/Kallmeyer: Produktinnovation - Strategische Planung und Entwicklung der Produkte von morgen
• Haberfellner/de Weck/Fricke/Vössner: Systems Engineering: Grundlagen und Anwendung
• Lindemann: Methodische Entwicklung technischer Produkte: Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden
• Pahl/Beitz: Konstruktionslehre: Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung. Methoden und Anwendung 
• VDI-Richtlinie 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme

Im Kurs werden theoretischen Grundlagen der Entwurfsoptimierung und Zuverlässigkeitsanalyse vermittelt, der Fokus liegt jedoch auf dem Anwendungsbezug dieser Verfahren.  Die Inhalte werden in Veranstaltungen vermittelt, die sowohl Vorlesungskomponenten als auch Rechnerübungen enthalten. In den Rechnerübungen werden die erlernten Methoden in Matlab implementiert, um deren praktische Umsetzung zu vermitteln.

Folgende Inhalte werden im Kurs behandelt:

• Entwurfsoptimierung
  • Gradientenbasierte Verfahren
  • Genetische Algorithmen
  • Optimierung unter Nebenbedingungen
  • Topologieoptimierung
• Zuverlässigkeitsanalyse
  • Grundlagen der Stochastik
  • Monte-Carlo-Methoden
  • Semi-analytische Verfahren
• Robustheitsoptimierung Entwurfsoptimierung
  • Robustheitsmaße
  • Verknüpfung von Entwurfsoptimierung Zuverlässigkeitsanalyse

Recommended Previous Knowledge:

Fundamentals of Materials Science and Engineering

Basic Knowledge of Science and Technology of Welding and Joining

Contents:

The lecture and the related laboratory exercises intend to provide an insight on advanced joining technologies for polymer-metal lightweight structures used in engineering applications. A general understanding of the principles of the consolidated and new technologies and its main fields of applications is to be accomplished through theoretical and practical lectures:

Theoretical Lectures:

- Review of the relevant properties of Lightweight Alloys, Engineering Plastics and Composites in Joining Technology

- Introduction to Welding of Lightweight Alloys, Thermoplastics and Fiber Reinforced Plastics

- Mechanical Fastening of Polymer-Metal Hybrid Structures

- Adhesive Bonding of Polymer-Metal Hybrid Structures

- Fusion and Solid State Joining Processes of Polymer-Metal Hybrid Structures

- Hybrid Joining Methods and Direct Assembly of Polymer-Metal Hybrid Structures

Laboratory Exercises (will be offered at Helmholtz-Zentrum Geesthacht as a 2-3 days compact course)

- Joining Processes: Introduction to state-of-the-art friction-based spot welding and joining technologies (Friction Riveting, Friction Spot Joining and Injection Clinching Joining)

- Introduction to metallographic specimen preparation, optical microscopy and mechanical testing of polymer-metal joints

Learning Outcomes:

After successful completion of this unit, students should be able to understand the principles of welding and joining of polymer-metal lightweight structures as well as their application fields.

• Lecture Notes and selected papers
• J.F. Shackelford, Introduction to materials science for engineers, Prentice-Hall International
• J. Rotheiser, Joining of Plastics, Handbook for designers and engineers, Hanser Publishers
• D.A. Grewell, A. Benatar, J.B. Park, Plastics and Composites Welding Handbook
• D. Lohwasser, Z. Chen, Friction Stir Welding, From basics to applications, Woodhead Publishing Limited

Konstruieren mit Kunststoffen, Gunter Erhard , Hanser Verlag

Grundlagen der Elastizitätstheorie anisotroper Körper

Verschiebungen, Verzerrungen und Spannungen; Gleichgewicht; Kinematik; Verallgemeinertes Hookesches Gesetz

Verhalten einer Laminat-Einzelschicht

Materialgesetz der Einzelschicht; Anisotropie und Koppeleffekte; Materialsymmetrien; Ingenieurkonstanten; Ebener Spannungszustand; Transformationsregeln

Grundlagen der Mikromechanik der Einzelschicht

Repräsentative Einheitszelle; Ermittlung effektiver Materialkonstanten; Effektive Steifigkeiten der Laminateinzelschicht

Klassische Laminattheorie

Bezeichnungen und Laminat-Code; Kinematik und Verschiebungsfeld; Verzerrungen und Spannungen; Spannungsresultanten; Konstitutive Gleichungen und Koppeleffekte; Spezielle Laminate und deren Verhalten; Effektive Laminat-Eigenschaften

Festigkeit von Laminaten

Grundlegendes Konzept; Phänomenologische Versagenskriterien: Maximalkriterien, Tsai-Hill, Tsai-Wu, Puck, Hashin

Biegung von Laminaten

Differentialgleichungen; Randbedingungen; Naviersche Lösungen; Lévysche Lösungen

Spannungskonzentrations-Probleme

Randeffekte; Spannungskonzentrationen an Löchern, Rissen, Delaminationen; Aspekte der Versagensbewertung

Stabilität dünnwandiger Laminat-Strukturen

Beulen anisotroper Platten und Schalen; Einfluss des Lastfalles; Einfluss der Randbedingungen; Exakte transzendente Lösungen und deren Behandlung; Beulen ausgesteifter Laminate; Mindeststeifigkeiten; Lokales Beulen von Trägerprofilen

Hausübung (Ausarbeitung erforderlich)

Bewertung eines dünnwandigen Composite-Laminat-Trägers unter verschiedenen Auslegungskriterien

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, aktuelle Auflage.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, , aktuelle Auflage.
• Reddy, J.N., „Mechanics of Composite Laminated Plates and Shells”, CRC Publishing, Boca Raton et al., current edition.
• Jones, R.M., „Mechanics of Composite Materials“, Scripta Book Co., Washington, current edition.
• Timoshenko, S.P., Gere, J.M., „Theory of elastic stability“, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, current edition.
• Turvey, G.J., Marshall, I.H., „Buckling and postbuckling of composite plates“, Chapman and Hall, London, current edition.
• Herakovich, C.T., „Mechanics of fibrous composites“, John Wiley and Sons, Inc., New York, current edition.
• Mittelstedt, C., Becker, W., „Strukturmechanik ebener Laminate”, aktuelle Auflage.

Grundlagen der Elastizitätstheorie anisotroper Körper

Verschiebungen, Verzerrungen und Spannungen; Gleichgewicht; Kinematik; Verallgemeinertes Hookesches Gesetz

Verhalten einer Laminat-Einzelschicht

Materialgesetz der Einzelschicht; Anisotropie und Koppeleffekte; Materialsymmetrien; Ingenieurkonstanten; Ebener Spannungszustand; Transformationsregeln

Grundlagen der Mikromechanik der Einzelschicht

Repräsentative Einheitszelle; Ermittlung effektiver Materialkonstanten; Effektive Steifigkeiten der Laminateinzelschicht

Klassische Laminattheorie

Bezeichnungen und Laminat-Code; Kinematik und Verschiebungsfeld; Verzerrungen und Spannungen; Spannungsresultanten; Konstitutive Gleichungen und Koppeleffekte; Spezielle Laminate und deren Verhalten; Effektive Laminat-Eigenschaften

Festigkeit von Laminaten

Grundlegendes Konzept; Phänomenologische Versagenskriterien: Maximalkriterien, Tsai-Hill, Tsai-Wu, Puck, Hashin

Biegung von Laminaten

Differentialgleichungen; Randbedingungen; Naviersche Lösungen; Lévysche Lösungen

Spannungskonzentrations-Probleme

Randeffekte; Spannungskonzentrationen an Löchern, Rissen, Delaminationen; Aspekte der Versagensbewertung

Stabilität dünnwandiger Laminat-Strukturen

Beulen anisotroper Platten und Schalen; Einfluss des Lastfalles; Einfluss der Randbedingungen; Exakte transzendente Lösungen und deren Behandlung; Beulen ausgesteifter Laminate; Mindeststeifigkeiten; Lokales Beulen von Trägerprofilen

Hausübung (Ausarbeitung erforderlich)

Bewertung eines dünnwandigen Composite-Laminat-Trägers unter verschiedenen Auslegungskriterien

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, aktuelle Auflage.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, , aktuelle Auflage.
• Reddy, J.N., „Mechanics of Composite Laminated Plates and Shells”, CRC Publishing, Boca Raton et al., current edition.
• Jones, R.M., „Mechanics of Composite Materials“, Scripta Book Co., Washington, current edition.
• Timoshenko, S.P., Gere, J.M., „Theory of elastic stability“, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, current edition.
• Turvey, G.J., Marshall, I.H., „Buckling and postbuckling of composite plates“, Chapman and Hall, London, current edition.
• Herakovich, C.T., „Mechanics of fibrous composites“, John Wiley and Sons, Inc., New York, current edition.
• Mittelstedt, C., Becker, W., „Strukturmechanik ebener Laminate”, aktuelle Auflage.

Entwicklung eines Faserverbund-Sandwichbauteils

• Einarbeiten in die Themengebiete Faserkunststoffverbunde (FKV) und Leichtbau
• Konstruktion und Auslegung eines FKV-Sandwich-Bauteils unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM)
• Ermitteln von Werkstoffdaten an Materialproben
• Eigenhändiger Bau der FKV-Struktur im Labor
• Test der entwickelten Bauteile
• Präsentation des Konzepts
• Selbstorganisiertes Arbeiten in Teams

• Schürmann, H., „Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden“, Springer, Berlin, 2005.
• Puck, A., „Festigkeitsanalsyse von Faser-Matrix-Laminaten“, Hanser, München, Wien, 1996.
• R&G, „Handbuch Faserverbundwerkstoffe“, Waldenbuch, 2009.
• VDI 2014 „Entwicklung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbund“
• Ehrenstein, G. W., „Faserverbundkunststoffe“, Hanser, München, 2006.
• Klein, B., „Leichtbau-Konstruktion", Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1989.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 1: Elemente“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
• Wiedemann, J., „Leichtbau Band 2: Konstruktion“, Springer, Berlin, Heidelberg, 1986.
• Backmann, B.F., „Composite Structures, Design, Safety and Innovation”, Oxford (UK), Elsevier, 2005.
• Krause, D., „Leichtbau”,  In: Handbuch Konstruktion, Hrsg.: Rieg, F., Steinhilper, R., München, Carl Hanser Verlag, 2012.
• Schulte, K., Fiedler, B., „Structure and Properties of Composite Materials”, Hamburg, TUHH - TuTech Innovation GmbH, 2005.

Vermittlung grundlegender und spezieller Prüfverfahren zur sicheren Beurteilung von Werkstoffen; sowie die Befähigung, für ein Bauteil-/Werkstoffproblem ein geeignetes Prüfprogramm auszuwählen und die Ergebnisse bzgl. Bauteil-/Werkstoffbeschaffenheit zu analysieren und zu diskutieren

• Spannungs-Dehnungs-Zusammenhänge
• DMS-Messtechnik
• Viskoelastisches Verhalten
• Zugversuch (Verfestigung, Einschnürung, Dehnrate)
• Druckversuch, Biegeversuch, Torsionsversuch
• Rissausbreitung bei statischer Belastung (J-Integral)                                
• Rissausbreitung bei zyklischer Belastung (Mikro- und Makrorissausbreitung)
• Einfluss von Kerben
• Kriechversuch (Physikalischer Kriechversuch, Spannungs- und Temperatureinfluss, Larson-Miller-Parameter)
• Verschleißuntersuchung
• Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung in der Triebwerksüberholung

• E. Macherauch: Praktikum in Werkstoffkunde, Vieweg
• G. E. Dieter: Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill            
• R. Bürgel: Lehr- und Übungsbuch Festigkeitslehre, Vieweg                        
• R. Bürgel: Werkstoffe sícher beurteilen und richtig einsetzen, Vieweg

Titanium and Titanium alloys: Extraction and melting, phase diagrams, physical properties.

CP-Titanium and Alpha alloys: Processing and microstructure, properties and applications.

Alpha+Beta alloys: Processing and microstructure, properties and applications.

Beta alloys: Processing and microstructure, properties and applications

Nickel-base Superalloys: Optimization of creep resistance for gas turbine engines, microstructural constituents and influence of alloying elements, thermomechanical treatment and resulting properties, long time stability at high temperatures

G. Luetjering, J.C. Williams: Titanium, 2nd ed., Springer, Berlin, Heidelberg, 2007, ISBN 978-3-540-71397

C.T. Sims, W.C. Hagel: The Superalloys, John Wiley & Sons, New York, 1972, ISBN 0-471-79207-1

Einführung in den Flugzeugentwurfsprozeß

1. Einführung/Ablauf der Flugzeugentwicklung/Verschiedene Flugzeugkonfigurationen
2. Anforderungen und Auslegungsziele, wesentliche Auslegungsparameter (u.a. Nutzlast-Reichweiten-Diagramm)
3. Statistische Methoden im Gesamtentwurf/Datenbankmethoden
4. Grundlagen der Flugleistungsauslegung (Gleichgewicht, Stabilität, V-n-Diagramm)
5. Grundlagen des aerodynamischen Entwurfs (Polare, Geometrie, 2D/3DAerodynamik)
6. Grundlagen der Strukturauslegung (Massenberechnung, Balken/Röhren-Modelle, Geometrien)
7. Grundlagen der Triebwerksdimensionsierung und -integration
8. Auslegung des Reiseflugs
9. Auslegung Start u. Landung (Streckenberechnung)
10. Kabinenauslegung (Rumpfdimensionierung, Ausstattung, Ladesysteme)
11. System-/Ausrüstungsaspekte
12. Variationen im Entwurf

J. Roskam: "Airplane Design"

D.P. Raymer: "Aircraft Design - A Conceptual Approach"

J.P. Fielding: "Intorduction to Aircraft Design"

Jenkinson, Simpkon, Rhods: "Civil Jet Aircraft Design"

Grundlagen zur Anwendung von MatLab erlernen.

Erlernen und Anwenden der Methoden zur Vorauslegung und Bewertung von Verkehrsflugzeugen:

Rumpf und Kabinen auslegen

Flugzeugmassen ermitteln

Flügel aerodynamisch auslegen und Geometrie festlegen

Start-, Lande-, Streckenflugleistungen ermitteln

Manöver- und Böenlasten ermitteln

J. Roskam: "Airplane Design"

D.P. Raymer: "Aircraft Design - A Conceptual Approach"

J.P. Fielding: "Intorduction to Aircraft Design"

Jenkinson, Simpkon, Rhods: "Civil Jet Aircraft Design"

• Introduction (historical view, scientific and economic relevance, scaling laws)
• Semiconductor Technology Basics, Lithography (wafer fabrication, photolithography, improving resolution, next-generation lithography, nano-imprinting, molecular imprinting)
• Deposition Techniques (thermal oxidation, epitaxy, electroplating, PVD techniques: evaporation and sputtering; CVD techniques: APCVD, LPCVD, PECVD and LECVD; screen printing)
• Etching and Bulk Micromachining (definitions, wet chemical etching, isotropic etch with HNA, electrochemical etching, anisotropic etching with KOH/TMAH: theory, corner undercutting, measures for compensation and etch-stop techniques; plasma processes, dry etching: back sputtering, plasma etching, RIE, Bosch process, cryo process, XeF2 etching)
• Surface Micromachining and alternative Techniques (sacrificial etching, film stress, stiction: theory and counter measures; Origami microstructures, Epi-Poly, porous silicon, SOI, SCREAM process, LIGA, SU8, rapid prototyping)
• Thermal and Radiation Sensors (temperature measurement, self-generating sensors: Seebeck effect and thermopile; modulating sensors: thermo resistor, Pt-100, spreading resistance sensor, pn junction, NTC and PTC; thermal anemometer, mass flow sensor, photometry, radiometry, IR sensor: thermopile and bolometer)
• Mechanical Sensors (strain based and stress based principle, capacitive readout, piezoresistivity,  pressure sensor: piezoresistive, capacitive and fabrication process; accelerometer: piezoresistive, piezoelectric and capacitive; angular rate sensor: operating principle and fabrication process)
• Magnetic Sensors (galvanomagnetic sensors: spinning current Hall sensor and magneto-transistor; magnetoresistive sensors: magneto resistance, AMR and GMR, fluxgate magnetometer)
• Chemical and Bio Sensors (thermal gas sensors: pellistor and thermal conductivity sensor; metal oxide semiconductor gas sensor, organic semiconductor gas sensor, Lambda probe, MOSFET gas sensor, pH-FET, SAW sensor, principle of biosensor, Clark electrode, enzyme electrode, DNA chip)
• Micro Actuators, Microfluidics and TAS (drives: thermal, electrostatic, piezo electric and electromagnetic; light modulators, DMD, adaptive optics, microscanner, microvalves: passive and active, micropumps, valveless micropump, electrokinetic micropumps, micromixer, filter, inkjet printhead, microdispenser, microfluidic switching elements, microreactor, lab-on-a-chip, microanalytics)
• MEMS in medical Engineering (wireless energy and data transmission, smart pill, implantable drug delivery system, stimulators: microelectrodes, cochlear and retinal implant; implantable pressure sensors, intelligent osteosynthesis, implant for spinal cord regeneration)
• Design, Simulation, Test (development and design flows, bottom-up approach, top-down approach, testability, modelling: multiphysics, FEM and equivalent circuit simulation; reliability test, physics-of-failure, Arrhenius equation, bath-tub relationship)
• System Integration (monolithic and hybrid integration, assembly and packaging, dicing, electrical contact: wire bonding, TAB and flip chip bonding; packages, chip-on-board, wafer-level-package, 3D integration, wafer bonding: anodic bonding and silicon fusion bonding; micro electroplating, 3D-MID)

M. Madou: Fundamentals of Microfabrication, CRC Press, 2002

N. Schwesinger: Lehrbuch Mikrosystemtechnik, Oldenbourg Verlag, 2009

T. M. Adams, R. A. Layton:Introductory MEMS, Springer, 2010

G. Gerlach; W. Dötzel: Introduction to microsystem technology, Wiley, 2008

• Grundlagen des Produktivitätsmanagements

• Stückzahlenmanagement und Standardisierung

• Taktanalyse und Gestaltung manueller Arbeit

• Grundlagen der Instandhaltung

• Total Productive Maintenance (TPM)

• Rüstoptimierung

• Analyse verketteter Produktionssysteme

Bokranz, R.; Landau, K.:Produktivitätsmanagement von Arbeitssystemen. Schäffer-Poeschel, Stuttgart, 2006.

Takeda, H.: Das synchrone Produktionssystem: Just-in-Time für das ganze Unternehmen. 5. Aufl., mi-Wirtschaftsbuch, FinanzBuch Verlag, München, 2006.

Nakajima, S.: Management der Produktionseinrichtungen (Total Productive Maintenance). Campus Verlag, New York, 1995.

Shingo, S.: A Revolution in Manufacturing: The SMED System. Productivity, Inc., 1985

Immer aus dem Blickwinkel des Ingenieurs betrachtet, gliedert sich die Vorlesung wie folgt

• Einleitung in die Thematik an ausgewählten Beispielen

• Physiologie - Einführung und Überblick

• Wiederherstellung von Herz-Kreislauf-Funktionen

• Wiederherstellung von Respiratorische Funktionen

• Regelungen in der Anästhesie

• Wiederherstellung von Nierenfunktionen

• Wiederherstellung von Leberfunktionen

• Wiederherstellung von Hörfunktionen

• Wiederherstellung von motorischer Funktionen

• Navigationssysteme und Robotik in der Medizin

Es werden Techniken der Modellierung, Simulation und Reglerentwicklung besprochen. Bei den Modellen werden einfache „Ersatzschaltbilder“ für physiologische Abläufe ebenso behandelt, wie die Modellierung mit Hilfe Neuronaler Netze. Bei den Reglern diskutiert die Vorlesung den Einsatz von PID-Reglern ebenso wie die Entwicklung eines Fuzzy-Reglers oder eines Modelprädiktiven Reglers. MATLAB und SIMULINK sind die eingesetzten Entwicklungswerkzeuge.

Silbernagel/Depopoulos: Taschenatlas der Physiologie, Thieme Verlag Stuttgart

Werner: Kooperative und autonome Systeme der Medizintechnik, Oldenburg Verlag

• Einleitung
• Sonnenenergie zur Wärme- und Stromerzeugung
• Windenergie zur Stromerzeugung
• Wasserkraft zur Stromerzeugung
• Meeresenergie zur Stromerzeugung
• Geothermische Energie zur Wärme- und Stromerzeugung

• Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - System­technik, Wirtschaft­lichkeit, Umweltaspekte; Springer, Berlin, Heidelberg, 2006, 4. Auflage
• Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Renewable Energy - Technology, Economics and Environment; Springer, Berlin, Heidelberg,2007

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben im Bereich der erneuerbaren Energien. Ihre Lösungsansätze präsentieren sie in der Übungsgruppe und diskutieren mit den Mitstudierenden und dem Lehrpersonal im Anschluss darüber.

Mögliche Themen der Aufgaben sind:

• Solarthermische Wärmeerzeugung
• Konzentration Solarthermie
• Photovoltaik 
  
• Windenergie
  
• Wasserkraft
  
• Wärmepumpe
  
• Tiefe Geothermie

• Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - System­technik, Wirtschaft­lichkeit, Umweltaspekte; Springer, Berlin, Heidelberg, 2006, 4. Auflage
• Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Renewable Energy - Technology, Economics and Environment; Springer, Berlin, Heidelberg,2007

• Fokus Six Sigma

• Einführung und Einordnung

• Grundbegriffe der Qualitätssicherung

• Mess- und Prüfmittel in der Qualitätssicherung

Werkzeuge des Qualitätsmanagements

Qualitätsmanagement-Methodik Six Sigma: DMAIC

    Pfeifer, T.: Qualitätsmanagement : Strategien, Methoden, Techniken, 4. Aufl., München 2008

    Pfeifer, T.: Praxishandbuch Qualitätsmanagement, München 1996

    Geiger, W., Kotte, W.: Handbuch Qualität : Grundlagen und Elemente des Qualitätsmanagements: Systeme, Perspektiven, 5. Aufl., Wiesbaden 2008

1. Einführung in das Lufttransportsystem
2. Ansätze zur Systemanalyse
3. Technologie Management
4. Technische Analysen
5. Ökonomische Analysen
6. Ökologische Analysen
7. Soziologische Analysen
8. ZukunftsforschungSynthese,
9. Gesamtbewertung und Entscheidungsfindung
10. Anwendungsbeispiele - Technology Push
11. Anwendungsbeispiele - Szenario Pull

• Vertiefte Vermittlung komplexer Grundlagen durch Konzept, Analyse, Entwurfszeichnen und Fallbeispiele aus der Praxis der technischen Produktentwicklung
• Produktkonzept mit Ideenfindung und Package
• Entwurfserarbeitung - Struktur und Exterior mit Produktergonomie
• Das Gesamt-Konzept visualisieren und präsentieren
• Realisierung als individuelle Fallbeispiele

Literatur über technisches Produktdesign

Technisches Rendering und Präsentation

Zeichnen und perspektivisches Entwerfen

Literaturhinweise

What is Product Design ?

Laura Slack

RotoVision Schweiz 2006

Product Design Now

Design and Scetches

CollinsDesign and maomao publications  Spanien 2006

Ronald B. Kemnitzer, Rendering With Markers - Definitive Techniques

for Designers, Illustrators and Architects, 

Watson, Guptil Puplications,a division of Billboard Publications Inc., 

New York 1983

Creative Techniques

DRAWING 

Barons Educational  Series

ISBN-13: 978-0-7641-6182-7

Joseph Ungar, Rendering In Mixed Media - Techniques for Concept 

Presentation for Designers and Illustrators

Watson-Guptil Publication a division of Billboard Publications Inc., 

New York 1985

AIRWORLD

Design und Architektur für die Flugreise

Vitra Design Stiftung   Weil am Rhein 2004

Airline Design

Perter Deslius  Jacek Slaski  te Neues 2005

Technik und Sicherheit von Passagierflugzeugen

Frank Littek

Motorbuch Verlag  2003

Jetliner Cabins

Jennifer Coutts Clay

Cs books   England 2006

BOEING Widebodies

Michael Haenggi   motorbooks international  USA  2003

form - Zeitschrift für Gestaltung, Verlag form GmbH, 

Hofgut Ober-Berrbach, 6104 Seeheim-Jugenheim

(erscheint vierteljährlich, Verlag form GmbH ) 

design report

german magasin,

(erscheint monatlich)

md - möbel interior design, Konradin-Verlag

Robert Kohlhammer GmbH, 7022 Leinfelden-Echterdingen

(erscheint monatlich)

CAR STYLING, Car Styling Publishing Co. 4-8-16-11F, 

Kitashinjuku, Shinjuku-ku, Tokio 160, Japan

(erscheint vierteljährlich in japanischer und englischer Sprache, in Hamburg erhältlich bei: Overseas Courier Service Deutschland GmbH, 

Auto & Design, 

Corso Frabcia 161, 10139 Torino, Italia

(erscheint vierteljährlich in italienischer und englischer Sprache alle zwei 

Monate , erhältlich am HBF Hamburg 

AERO International,

Magazin für Zivilluftfahrt

(erscheint monatlich)

Aircraft interior international

Engl. magasin for  Aircraft  cabin interior

(erscheint 2 monatlich)

aerotec

Technik- und Branchenmagazin für die Luft- und Raumfahrtindustrie

In dieser Vorlesung wird eine Einführung in die keramische Prozeßtechnologie gegeben, wobei der Schwerpunkt auf Struktur- und Funktionskeramiken liegt. Beginnend bei den Verfahren zur Synthese feiner Pulver wird Schritt für Schritt der Weg vom Rohstoff zum maßgeschneiderten Bauteil aufgezeigt  und anhand von Beispielen aus der Praxis demonstriert. Neben etablierten Herstellungsverfahren werden dabei auch neue Methoden zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von Hochleistungsbauteilen (Reactive Synthesis, Rapid Prototyping, etc.) sowie Fügetechniken und grundlegende Konstruktionskritierien behandelt.

  Inhalt:                     1. Rohstoffe

                                 2. Pulversynthese

                                 3. Pulveraufbereitung und -charakterisierung

                                 4. Formgebung

                                 5. Sintern

                                 6. Glas und Zement-Technologie

                                 7. Neue Syntheseverfahren, Beschichtungen, etc.

                                  8. Fügetechniken

W.D. Kingery, „Introduction to Ceramics“, John Wiley & Sons, New York, 1975

ASM Engineering Materials Handbook Vol.4 „Ceramics and Glasses“, 1991

D.W. Richerson, „Modern Ceramic Engineering“, Marcel Decker, New York, 1992

Vorstellung und Vermittlung grundlegender Kenntnisse und Methoden der mechanischen als auch zerstörungsfreien Prüfung von Werkstoffen.

• Untersuchungsmethodik bei mechanischen Werkstoffproblemen
• Bestimmung elastischer Konstanten
• Zugversuch
• Schwingversuch (Versuche mit konstanter Spannung, Dehnung oder plastischer Dehnung, Zeitschwingfestigkeit, Dauerschwingfestigkeit, Mittelspannungseinfluss)
• Rissausbreitung bei statischer Belastung (Spannungsintensitätsfaktor, Bruchzähigkeit)
• Kriechversuch und Zeitstandfestigkeit
• Härtemessung
• Kerbschlagbiegeversuch
• Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

E. Macherauch: Praktikum in Werkstoffkunde, Vieweg
G. E. Dieter: Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

Method for calculation and testing of reliability of dynamic machine systems 

• Modeling
• System identification
• Simulation
• Processing of measurement data
• Damage accumulation
  
• Test planning and execution
  

Bertsche, B.: Reliability in Automotive and Mechanical Engineering. Springer, 2008. ISBN: 978-3-540-33969-4

Inman, Daniel J.: Engineering Vibration. Prentice Hall, 3rd Ed., 2007. ISBN-13: 978-0132281737

Dresig, H., Holzweißig, F.: Maschinendynamik, Springer Verlag, 9. Auflage, 2009. ISBN 3540876936.

VDA (Hg.): Zuverlässigkeitssicherung bei Automobilherstellern und Lieferanten. Band 3 Teil 2, 3. überarbeitete Auflage, 2004. ISSN 0943-9412

• Grundlegende Methoden der Zuverlässigkeit und Sicherheit (Regelwerke, Nachweisforderungen)
• Grundlagen zur Analyse der Zuverlässigkeitsanalyse (FMEA, Fehlerbaum, Funktions- und Gefahrenanalyse)
• Zuverlässigkeitsanalyse von elektrischen und mechanischen Systemen

• CS 25.1309
• SAE ARP 4754
• SAE ARP 4761

• Systematische Betrachtung und Analyse des Konstruktionsprozesses
• Strukturierung des Prozesses nach Abschnitten (Aufgabenstellung, Funktionen, Wirkprinzipien, Konstruktionselemente und Gesamtkonstruktion) sowie Ebenen (Bearbeiten, Steuern und Entscheiden)
• Kreativitätstechniken (Grundlagen, Methoden, Anwendung am Beispiel Mechatronik)
• Diverse Methoden als Werkzeuge (Funktionsstrukturen, GALFMOS, AEIOU-Methode, GAMPFT, Simulationswerkzeuge, TRIZ)
• Bewertung und Auswahl von Lösungen (technisch-wirtschaftliche Bewertung, Präferenzmatrix)
• Wertanalyse / Nutzwertanalyse
• Entwickeln von Baureihen und Baukästen
• Lärmarmes Gestalten von Produkten
• Projektverfolgung und -führung (Projekte leiten / Führen von Mitarbeitern, Organisation im Bereich Produktentwicklung, Ideen gewinnen / Verantwortung und Kommunikation)
  
• Ästhetische Produktgestaltung (Industrial Design, Farbgestaltung, konkrete Beispiele / Übungsaufgaben)
  

• Pahl, G.; Beitz, W.; Feldhusen, J.; Grote, K.-H.: Konstruktionslehre: Grundlage erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, 7. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2007
• VDI-Richtlinien: 2206; 2221ff

• Systematische Betrachtung und Analyse des Konstruktionsprozesses
• Strukturierung des Prozesses nach Abschnitten (Aufgabenstellung, Funktionen, Wirkprinzipien, Konstruktionselemente und Gesamtkonstruktion) sowie Ebenen (Bearbeiten, Steuern und Entscheiden)
• Kreativitätstechniken (Grundlagen, Methoden, Anwendung am Beispiel Mechatronik)
• Diverse Methoden als Werkzeuge (Funktionsstrukturen, GALFMOS, AEIOU-Methode, GAMPFT, Simulationswerkzeuge, TRIZ)
• Bewertung und Auswahl von Lösungen (technisch-wirtschaftliche Bewertung, Präferenzmatrix)
• Wertanalyse / Nutzwertanalyse
• Entwickeln von Baureihen und Baukästen
• Lärmarmes Gestalten von Produkten
• Projektverfolgung und -führung (Projekte leiten / Führen von Mitarbeitern, Organisation im Bereich Produktentwicklung, Ideen gewinnen / Verantwortung und Kommunikation)
• Ästhetische Produktgestaltung (Industrial Design, Farbgestaltung, konkrete Beispiele / Übungsaufgaben)

• Pahl, G.; Beitz, W.; Feldhusen, J.; Grote, K.-H.: Konstruktionslehre: Grundlage erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, 7. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2007
• VDI-Richtlinien: 2206; 2221ff

Die Studierenden bekommen die Aufgabenstellung in Form einer Kundenanfrage für die Entwicklung und Fertigung eines MTB-Lenkers aus Faserverbundwerkstoffen. In der Aufgabenstellung sind technische und normative Anforderungen angeführt, alle weiteren benötigten Informationen kommen aus den Vorlesungen und Übungen bzw. den jeweiligen Unterlagen (elektronisch und im Gespräch).

Der Ablauf ist in einem Meilensteinplan angeben und ermöglicht den Studierenden Teilaufgaben zu planen und so kontinuierlich zu arbeiten. Bei Projektende besitzt jede Gruppe einen selbst gefertigten Lenker mit geprüfter Qualität.

In den einzelnen Projekttreffen werden die Konzeption (Diskussion der Anforderungen und Risiken) hinterfragt. Die Berechnungen analysiert, die Fertigungsmethoden evaluiert und festgelegt. Materialien werden ausgewählt und der Lenker wird gefertigt. Die Qualität und die mechanischen Eigenschaften werden geprüft und eingeordnet. Am Ende  Abschlussbericht erstellt (Zusammenstellung der Ergebnisse für den „Kunden“).

Nach der Prüfung während des „Kunden/Lieferanten Gesprächs“ gibt es ein gegenseitiges Feedback-gespräch („lessons learned“), um die kontinuierliche Verbesserung  sicher zu stellen .

Customer Request ("Handout")