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
  

Lineare und Nichtlineare Ein- und Mehrfreiheitsgradschwingungen

• Freie Schwingungen
• Selbsterregte Schwingungen
• Parametererregte Schwingungen
• Erzwungene Schwingungen
• Mehrfreiheitsgradschwingungen
• Kontinuumsschwingungen
• Irreguläre Schwingungen

German - K. Magnus, K. Popp, W. Sextro: Schwingungen. Physikalische Grundlagen und mathematische Behandlung von Schwingungen.

English - K. Magnus: Vibrations. 

- 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

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

Kontinuumsmechanik ist eine allgemeine Theorie, um das Verhalten kontinuierlicher Körper - seien sie fest, flüssig oder gasförmig - unter Einwirkung von Kräften zu beschreiben. Insbesondere behandelt sie die mathematische Beschreibung von Verzerrungen und Spannungen sowie des Materialverhaltens in kontinuierlichen Körpern. Das Modul Kontinuumsmechanik kann als eine Fortsetzung des Moduls Technische Mechanik II verstanden werden. Während sich das Modul Technische Mechanik II auf kleine Verformungen linearelastischer Körper mit sehr einfacher Geometrie beschränkt, erweitert das Modul Kontinuumsmechanik die Perspektive auf allgemeine Verformungen beliebiger Körper unter beliebigen Lasten. Der in der Vorlesung unterrichtete Stoff ist primär theoretisch, jedoch fundamental für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten wie etwa Fertigungs- und Umformtechnik, Automobilbau und Medizintechnik. Konkrete Inhalte sind:

• Grundlagen der Tensorrechnung
  • Transformationsinvarianz
  • Tensoralgebra
  • Tensoranalysis
    
• Kinematik
  • Bewegung eines Kontinuums
  • Verformung infinitesimaler Linien-, Flächen- und Volumenelemente
  • Materielle und räumliche Betrachtung
  • Polare Zerlegung
  • Spektrale Zerlegung
  • Objektivität
  • Verzerrungsmaße
  • Zeitableitungen
    • Partielle / materielle Zeitableitung
    • Objektive Zeitableitungen
      
    • Verzerrungs-und Deformationsraten
  • Transporttheoreme
    
• Bilanzgleichungen (globale und lokale Form)
  • Massenbilanz
  • Spannungszustand
    • Randspannunsvektoren
    • Cauchy'sches Fundametaltheorem
    • Spannungstensoren (Cauchy-, 1. und 2. Piola-Kirchhoff-, Kirchhoff-Spannunstensor)
  • Impulsbilanz
  • Drehimpulsbilanz
  • Energiebilanz
  • Entropiebilanz
  • Clausius-Duhem-Ungleichung
    
• Konstitutive Beziehungen
  
  • Konstitutive Annahmen
  • Fluide
  • Elastische Körper
    • Hyperelastizität
      
    • Materialsymmetrie
  • Elastoplastizität
    
• Analyse
  • Anfangsrandwertprobleme und deren numerische Lösung

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

I-S. Liu: Continuum Mechanics, Springer

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

I-S. Liu: Continuum Mechanics, Springer

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.

Eine der wichtigsten Fragen bei der Modellierung mechanischer Systeme in der Praxis ist, wie man das Materialverhalten der einzelnen Bauteile modelliert. Neben einfacher isotroper Elastizität sind dabei von besonderer Bedeutung:

- Anisotropie (richtungsabhängige Materialeigenschaften etwa bei faserverstärkten Kunststoffen)
- Plastizität (dauerhafte Verformung durch einmalige hohe Belastung etwa in der Umformtechnik)
- Viskoelastizität (Absorption von Energie etwa bei Dämpfern)
- Kriechen (schleichende Verformung unter Langzeitbelastung z.B. in Rohrleitungen)

Diese Vorlesung gibt eine kurze Einführung in die theoretischen Grundlagen und mathematische Beschreibung der oben genannten Phänomene. In einer parallelen Übung werden diese anhand einfacher Berechnungsaufgaben vertieft. Dabei wird insbesondere erläutert, wie die oben genannten Phänomene in Computersimulationen modelliert werden können und wie man aus gegebenen Messdaten wichtige Materialparameter bestimmen kann.

Empfohlene Literatur / Recommended literature:
1) Dietmar Gross, Werner Hauger, Peter Wriggers, Technische Mechanik 4, Springer 2018, DOI: 10.1007/978-3-662-55694-8
2) Peter Haupt, Continuum Mechanics and Theory of Materials, Springer 2002, DOI: 10.1007/978-3-662-04775-0

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

Grundlagen der Nichtlinearen Dynamik

• Eindimensionale Probleme
  • Lineare Stabilität
  • Lokale Bifurkationen
  • Synchronisation
• Zweidimensionale Probleme
  • Grenzzykel
  • Globale Bifurkationen
• Chaos
  • Lorenz-Gleichungen
  • Fraktale und Seltsame Attraktoren
  • Vorhersagehorizonte

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

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.

- 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

• 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)
  

• 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

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. Kabinenauslegung (Rumpfdimensionierung, Ausstattung, Ladesysteme)
5. Grundlagen des aerodynamischen Entwurfs (Polare, Geometrie, 2D/3DAerodynamik)
6. Flügelgeometrie
7. Leitwerke und Fahrwerk
8. Grundlagen der Triebwerksdimensionsierung und -integration
9. Grundlagen der Flugleistungsauslegung für den Reiseflug
10. Auslegung Start u. Landung (Streckenberechnung)
11. Lasten (Festigkeitsauslegung, V-n-Diagramm)
12. Betriebskosten

J. Roskam: "Airplane Design"

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

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

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

- 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.

• 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)
• Enteisungssysteme (Atmosphärische Vereisungsbedingungen; physikalische Prinzipien von Enteisungssystemen)

• 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  %CITAVIPICKER£9781118033104£Titel anhand dieser ISBN in Citavi-Projekt übernehmen£%
John Wüey & Sons, Inc., 1992

Das SE-ZERT® Programm (vgl. https://www.sezert.de/de/anwaerter-de.html) ist eine Weiterbildung zum „Certified Systems Engineer (GfSE)®“. An der TUHH baut diese Weiterbildung auf der Vorlesung und Übung Systems Engineering auf. Es wurde von der GfSE e.V. zusammen mit dem TÜV Rheinland als Personenzertifikat entwickelt. Das Programm orientiert sich an der EN ISO/IEC 17024 zur Personenzertifizierung.

Trainingsinhalte sind:

- Grundlagen des Systems Engineering (inkl. Einführung)

- Projektübergreifende Schnittstellen

- Schnittstellen des Systems Engineering zu Projekt Management

- Systems Engineering Management

- Anforderungsmanagement und Validierung & Verifikation

- Realisationsprozesse

- Querschnittsfunktionen innerhalb von Entwicklungsprojekten

- Berücksichtigung von operationellen Aspekten und der Stilllegung im Design

- Konfliktmanagement und soziale Kompetenz

Als Trainingsanbieter ist das TUHH-Institut für Flugzeug-Kabinensysteme korporatives Mitglied der GfSE und bereitet als akkreditierte Trainingsstelle die Studierenden optimal und unabhängig auf die Zertifizierung vor, die von einem Prüfungsausschuss der SE-ZERT® Assessorengruppe der GfSE e.V. auf SE Wissen geprüft werden. Somit soll und wird eine hohe Qualität dieser Weiterbildung sichergestellt. Mit einem SE-ZERT® Zertifikat sind Absolventen branchenübergreifend für Ihre Arbeit als Systems Engineer in der Industrie qualifiziert. Die Weiterbildung wird an der TUHH in deutscher, sonst aber vielfach auch in englischer Sprache weltweit angeboten. SE-ZERT® an der TUHH richtet sich an Studierende im Masterstudiengang. Das SE-ZERT® Programm unterscheidet vier Qualifikationsebenen, die aufeinander aufbauen. Für Absolventen der TUHH erfolgt der Einstieg nach Wissensvermittlung und erfolgreich abgelegter Prüfung über die Ebene D. Aufbauend können Ingenieure mit Berufserfahrung die Ebene C mit dem Ziel der Mitarbeit im Team anstreben, gefolgt von der Ebene B mit dem Ziel „Anwenden“ und u.U. dem Führen von kleinen Projekten. Die höchste Qualifikationsebene ist die Ebene A mit dem Ziel zu eigenen Problemformulierungen, Lösungen, Begründungen, Folgerungen, Interpretationen oder Wertungen zu gelangen und diese anderen auch vermitteln zu können.

Das Ziel des Zertifikats ist die Etablierung eines branchenübergreifenden Standards für Systems Engineering mit praktischen Übungen und praxisnahen Inhalten. Basis hierzu ist das INCOSE Systems Engineering Handbuch (in dt. oder engl. Ausgabe) als auch die Norm ISO/IEC 15288 und angrenzende Normen des Systems Engineering.

INCOSE Systems Engineering Handbuch - Ein Leitfaden für Systemlebenszyklus-Prozesse und -Aktivitäten, GfSE (Hrsg. der deutschen Übersetzung), ISBN 978-3-9818805-0-2.

ISO/IEC 15288 System- und Software-Engineering - System-Lebenszyklus-Prozesse (Systems and Software Engineering - System Life Cycle Processes).

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.

• 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

Erfahrung in Konstruktionslehre und den Grundlagen der Fertigungstechnik

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, Entwicklungsprojekte anhand der Theorie der Produktgenerationsentwicklung zu erklären und Gestaltungsregeln der Blechkonstruktion zu erläutern.

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, in einem Team ein Produkt zu entwickeln und in einem Wettbewerb gegen andere Teams anzutreten. 

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, für die Blechkonstruktion erforderliches Wissen selbstständig zu erschließen. 

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

• 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

Die industrielle Produktion befasst sich mit der Herstellung physischer Produkte zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse unter Einsatz verschiedener Fertigungsprozesse, die die Form und die physikalischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien verändern. Das produzierende Gewerbe ist zentraler Treiber der wirtschaftlichen Entwicklung und hat großen Einfluss auf das Wohlergehen der Menschheit. Das Ausmaß der gegenwärtigen Produktionsaktivitäten führt jedoch zu einem enormen globalen Energie- und Materialbedarf, der sowohl der Umwelt als auch den Menschen schadet. Historisch gesehen orientierten sich industrielle Aktivitäten meist an ökonomischen Randbedingungen, während soziale und ökologische Folgen kaum berücksichtigt wurden. Infolgedessen liegen die heutigen globalen Verbrauchsraten vieler Ressourcen und damit verbundene Emissionen häufig über der natürlichen Regenerationsrate unseres Planeten. Insofern ist ein Großteil der derzeitigen industriellen Produktion als nicht nachhaltig zu bezeichnen. Dies wird jedes Jahr durch den “Earth Overshoot Day” unterstrichen, der den Tag markiert, an dem der ökologische Fußabdruck der Menschheit die jährliche Regenerationsfähigkeit der Erde übersteigt. 

Die vorliegende Vorlesung soll die Motivation, Analysemethoden sowie Ansätze für eine nachhaltige industrielle Produktion vermitteln und verdeutlichen, welchen Einfluss die Produktionsphase im Verhältnis zur Rohstoff-, Nutzungs- und Recyclingphase im gesamten Lebenszyklus von Produkten hat. Hierzu werden die folgenden Themen beleuchtet:

- Motivation für eine nachhaltige Produktion, die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen und ihre Bedeutung für die Fertigung von morgen;

- Ausgangsstoffe vs. Produktionsphase vs. Nutzungsphase vs. Recycling/End-of-Life-Phase: Bedeutung der Produktionsphase für die Umweltauswirkungen gefertigter Produkte;

- Typische energie- und ressourcenintensive Prozesse in der industriellen Produktion und innovative Ansätze zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz;

- Methodik zur Optimierung der Energie- und Ressourceneffizienz von industriellen Fertigungsketten mit den drei Schritten Modellieren (1), Bewerten (2) und Verbessern (3);

- Ressourceneffizienz von Wertschöpfungsketten der industriellen Produktion und ihre Beurteilung mittels Lebenszyklusanalyse (LCA);

- Übung: Ökobilanztechnische Betrachtung eines Fertigungsprozesses (Thermoplastisches Fügen eines Flugzeugrumpfsegments) als Teil eines Produkt-Life-Cycle-Assessments.

Literatur:

- Stefan Alexander (2020): Resource efficiency in manufacturing value chains. Cham: Springer International Publishing.

- Hauschild, Michael Z.; Rosenbaum, Ralph K.; Olsen, Stig Irving (Hg.) (2018): Life Cycle Assessment. Theory and Practice. Cham: Springer International Publishing.

- Kishita, Yusuke; Matsumoto, Mitsutaka; Inoue, Masato; Fukushige, Shinichi (2021): EcoDesign and sustainability. Singapore: Springer.

- Schebek, Liselotte; Herrmann, Christoph; Cerdas, Felipe (2019): Progress in Life Cycle Assessment. Cham: Springer International Publishing.

- Thiede, Sebastian; Hermann, Christoph (2019): Eco-factories of the future. Cham: Springer Nature Switzerland AG.

- Vorlesungsskript.

• 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
• Grundlagen der physiologischen Modellbildung
• Einführung in die Atmung und Beatmung
• Physiologie und Pathologie in die Kardiologie
• Einführung in die Regelung des Blutzuckers
• Funktion der Niere und Nierenersatztherapie
• Darstellung der Regelungstechnik am konkreten Beatmungsgerät
• Exkursion zu einem Medizintechnik-Unternehmen

Es werden Techniken der Modellierung, Simulation und Reglerentwicklung besprochen. Bei den Modellen werden einfache Ersatzschaltbilder für physiologische Abläufe hergeleitet und erklärt wie damit Sensoren, Regler und Aktoren gesteuert werden. MATLAB und SIMULINK sind die eingesetzten Entwicklungswerkzeuge.

• Leonhardt, S., & Walter, M. (2016). Medizintechnische Systeme. Berlin, Heidelberg: Springer Vieweg.
• Werner, J. (2005). Kooperative und autonome Systeme der Medizintechnik. München: Oldenbourg.
• Oczenski, W. (2017). Atmen : Atemhilfen ; Atemphysiologie und Beatmungstechnik: Georg Thieme Verlag KG.

Classical laminate theory

Rules of mixture

Failure mechanisms and criteria of composites

Boundary value problems of isotropic and anisotropic shells

Stability of composite structures

Optimization of laminated composites

Modelling composites in FEM

Numerical multiscale analysis of textile composites   

Progressive failure analysis   

• 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.

• 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

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

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

Ziel der Vorlesung mit der zugehörigen Übung ist die Schaffung von Voraussetzungen für die Entwicklung und Integration von komplexen Systemen am Beispiel von Verkehrsflugzeugen und  Kabinensystemen. Es soll Prozess-, Werkzeug- und Methodenkompetenz erreicht werden. Vorschriften, Richtlinien und Zulassungsaspekte sollen bekannt sein.

Schwerpunkte der Vorlesung bilden die Prozesse beim Innovations- und Technologiemanagement, der Systementwicklung, Systemintegration und der Zulassung sowie Werkzeuge und Methoden für das Systems Engineering:
• Innovationsprozesse
• IP-Schutz
• Technologiemanagement
• Systems Engineering
• Flugzeug-Entwicklungsprozess
• Themen der Zulassung
• System-Entwicklungsprozess
• Sicherheitsziele und Fehlertoleranz
• Umgebungs- und Einsatzbedingungen
• Werkzeuge und Methoden für das Systems Engineering
• Requirements-Based Engineering (RBE)
• Model-Based Requirements Engineering (MBRE)

- Skript zur Vorlesung
- diverse Normen und Richtlinien (EASA, FAA, RTCA, SAE)
- Hauschildt, J., Salomo, S.: Innovationsmanagement. Vahlen, 5. Auflage, 2010
- NASA Systems Engineering Handbook, National Aeronautics and Space Administration, 2007
- Hinsch, M.: Industrielles Luftfahrtmanagement: Technik und Organisation luftfahrttechnischer Betriebe. Springer, 2010
- De Florio, P.: Airworthiness: An Introduction to Aircraft Certification. Elsevier Ltd., 2010
- Pohl, K.: Requirements Engineering. Grundlagen, Prinzipien, Techniken. 2. korrigierte Auflage, dpunkt.Verlag, 2008

• Strömungsmaschinen der Antriebstechnik
• Hauptgleichungen
• Einführung in die Theorie der Stufe
• Theorie der Schaufelprofile
• Grenzen
• Dichtelemente
• Dampfturbinen
• Gasturbinen

• Traupel: Thermische Turbomaschinen, Springer. Berlin, Heidelberg, New York
• Bräunling: Flugzeuggasturbinen, Springer., Berlin, Heidelberg, New York
• Seume: Stationäre Gasturbinen, Springer., Berlin, Heidelberg, New York
• Menny: Strömungsmaschinen, Teubner., Stuttgart

-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  %CITAVIPICKER£9781118033104£Titel anhand dieser ISBN in Citavi-Projekt übernehmen£%
John Wüey & Sons, Inc., 1992

Das SE-ZERT® Programm (vgl. https://www.sezert.de/de/anwaerter-de.html) ist eine Weiterbildung zum „Certified Systems Engineer (GfSE)®“. An der TUHH baut diese Weiterbildung auf der Vorlesung und Übung Systems Engineering auf. Es wurde von der GfSE e.V. zusammen mit dem TÜV Rheinland als Personenzertifikat entwickelt. Das Programm orientiert sich an der EN ISO/IEC 17024 zur Personenzertifizierung.

Trainingsinhalte sind:

- Grundlagen des Systems Engineering (inkl. Einführung)

- Projektübergreifende Schnittstellen

- Schnittstellen des Systems Engineering zu Projekt Management

- Systems Engineering Management

- Anforderungsmanagement und Validierung & Verifikation

- Realisationsprozesse

- Querschnittsfunktionen innerhalb von Entwicklungsprojekten

- Berücksichtigung von operationellen Aspekten und der Stilllegung im Design

- Konfliktmanagement und soziale Kompetenz

Als Trainingsanbieter ist das TUHH-Institut für Flugzeug-Kabinensysteme korporatives Mitglied der GfSE und bereitet als akkreditierte Trainingsstelle die Studierenden optimal und unabhängig auf die Zertifizierung vor, die von einem Prüfungsausschuss der SE-ZERT® Assessorengruppe der GfSE e.V. auf SE Wissen geprüft werden. Somit soll und wird eine hohe Qualität dieser Weiterbildung sichergestellt. Mit einem SE-ZERT® Zertifikat sind Absolventen branchenübergreifend für Ihre Arbeit als Systems Engineer in der Industrie qualifiziert. Die Weiterbildung wird an der TUHH in deutscher, sonst aber vielfach auch in englischer Sprache weltweit angeboten. SE-ZERT® an der TUHH richtet sich an Studierende im Masterstudiengang. Das SE-ZERT® Programm unterscheidet vier Qualifikationsebenen, die aufeinander aufbauen. Für Absolventen der TUHH erfolgt der Einstieg nach Wissensvermittlung und erfolgreich abgelegter Prüfung über die Ebene D. Aufbauend können Ingenieure mit Berufserfahrung die Ebene C mit dem Ziel der Mitarbeit im Team anstreben, gefolgt von der Ebene B mit dem Ziel „Anwenden“ und u.U. dem Führen von kleinen Projekten. Die höchste Qualifikationsebene ist die Ebene A mit dem Ziel zu eigenen Problemformulierungen, Lösungen, Begründungen, Folgerungen, Interpretationen oder Wertungen zu gelangen und diese anderen auch vermitteln zu können.

Das Ziel des Zertifikats ist die Etablierung eines branchenübergreifenden Standards für Systems Engineering mit praktischen Übungen und praxisnahen Inhalten. Basis hierzu ist das INCOSE Systems Engineering Handbuch (in dt. oder engl. Ausgabe) als auch die Norm ISO/IEC 15288 und angrenzende Normen des Systems Engineering.

INCOSE Systems Engineering Handbuch - Ein Leitfaden für Systemlebenszyklus-Prozesse und -Aktivitäten, GfSE (Hrsg. der deutschen Übersetzung), ISBN 978-3-9818805-0-2.

ISO/IEC 15288 System- und Software-Engineering - System-Lebenszyklus-Prozesse (Systems and Software Engineering - System Life Cycle Processes).

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.

• 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

Erfahrung in Konstruktionslehre und den Grundlagen der Fertigungstechnik

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, Entwicklungsprojekte anhand der Theorie der Produktgenerationsentwicklung zu erklären und Gestaltungsregeln der Blechkonstruktion zu erläutern.

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, in einem Team ein Produkt zu entwickeln und in einem Wettbewerb gegen andere Teams anzutreten. 

Die Studierenden sind nach erfolgreichem Bestehen in der Lage, für die Blechkonstruktion erforderliches Wissen selbstständig zu erschließen. 

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

• 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

Die industrielle Produktion befasst sich mit der Herstellung physischer Produkte zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse unter Einsatz verschiedener Fertigungsprozesse, die die Form und die physikalischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien verändern. Das produzierende Gewerbe ist zentraler Treiber der wirtschaftlichen Entwicklung und hat großen Einfluss auf das Wohlergehen der Menschheit. Das Ausmaß der gegenwärtigen Produktionsaktivitäten führt jedoch zu einem enormen globalen Energie- und Materialbedarf, der sowohl der Umwelt als auch den Menschen schadet. Historisch gesehen orientierten sich industrielle Aktivitäten meist an ökonomischen Randbedingungen, während soziale und ökologische Folgen kaum berücksichtigt wurden. Infolgedessen liegen die heutigen globalen Verbrauchsraten vieler Ressourcen und damit verbundene Emissionen häufig über der natürlichen Regenerationsrate unseres Planeten. Insofern ist ein Großteil der derzeitigen industriellen Produktion als nicht nachhaltig zu bezeichnen. Dies wird jedes Jahr durch den “Earth Overshoot Day” unterstrichen, der den Tag markiert, an dem der ökologische Fußabdruck der Menschheit die jährliche Regenerationsfähigkeit der Erde übersteigt. 

Die vorliegende Vorlesung soll die Motivation, Analysemethoden sowie Ansätze für eine nachhaltige industrielle Produktion vermitteln und verdeutlichen, welchen Einfluss die Produktionsphase im Verhältnis zur Rohstoff-, Nutzungs- und Recyclingphase im gesamten Lebenszyklus von Produkten hat. Hierzu werden die folgenden Themen beleuchtet:

- Motivation für eine nachhaltige Produktion, die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen und ihre Bedeutung für die Fertigung von morgen;

- Ausgangsstoffe vs. Produktionsphase vs. Nutzungsphase vs. Recycling/End-of-Life-Phase: Bedeutung der Produktionsphase für die Umweltauswirkungen gefertigter Produkte;

- Typische energie- und ressourcenintensive Prozesse in der industriellen Produktion und innovative Ansätze zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz;

- Methodik zur Optimierung der Energie- und Ressourceneffizienz von industriellen Fertigungsketten mit den drei Schritten Modellieren (1), Bewerten (2) und Verbessern (3);

- Ressourceneffizienz von Wertschöpfungsketten der industriellen Produktion und ihre Beurteilung mittels Lebenszyklusanalyse (LCA);

- Übung: Ökobilanztechnische Betrachtung eines Fertigungsprozesses (Thermoplastisches Fügen eines Flugzeugrumpfsegments) als Teil eines Produkt-Life-Cycle-Assessments.

Literatur:

- Stefan Alexander (2020): Resource efficiency in manufacturing value chains. Cham: Springer International Publishing.

- Hauschild, Michael Z.; Rosenbaum, Ralph K.; Olsen, Stig Irving (Hg.) (2018): Life Cycle Assessment. Theory and Practice. Cham: Springer International Publishing.

- Kishita, Yusuke; Matsumoto, Mitsutaka; Inoue, Masato; Fukushige, Shinichi (2021): EcoDesign and sustainability. Singapore: Springer.

- Schebek, Liselotte; Herrmann, Christoph; Cerdas, Felipe (2019): Progress in Life Cycle Assessment. Cham: Springer International Publishing.

- Thiede, Sebastian; Hermann, Christoph (2019): Eco-factories of the future. Cham: Springer Nature Switzerland AG.

- Vorlesungsskript.

• 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
• Grundlagen der physiologischen Modellbildung
• Einführung in die Atmung und Beatmung
• Physiologie und Pathologie in die Kardiologie
• Einführung in die Regelung des Blutzuckers
• Funktion der Niere und Nierenersatztherapie
• Darstellung der Regelungstechnik am konkreten Beatmungsgerät
• Exkursion zu einem Medizintechnik-Unternehmen

Es werden Techniken der Modellierung, Simulation und Reglerentwicklung besprochen. Bei den Modellen werden einfache Ersatzschaltbilder für physiologische Abläufe hergeleitet und erklärt wie damit Sensoren, Regler und Aktoren gesteuert werden. MATLAB und SIMULINK sind die eingesetzten Entwicklungswerkzeuge.

• Leonhardt, S., & Walter, M. (2016). Medizintechnische Systeme. Berlin, Heidelberg: Springer Vieweg.
• Werner, J. (2005). Kooperative und autonome Systeme der Medizintechnik. München: Oldenbourg.
• Oczenski, W. (2017). Atmen : Atemhilfen ; Atemphysiologie und Beatmungstechnik: Georg Thieme Verlag KG.

Classical laminate theory

Rules of mixture

Failure mechanisms and criteria of composites

Boundary value problems of isotropic and anisotropic shells

Stability of composite structures

Optimization of laminated composites

Modelling composites in FEM

Numerical multiscale analysis of textile composites   

Progressive failure analysis   

• 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.

• 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

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