Modulhandbuch des Masterstudiengangs Maschinenbau

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1 Antrag auf Akkreditierung Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme des Masterstudiengangs Maschinenbau Teil 0: Allgemeine Erläuterungen Teil 1: Pflichtmodule des Studiengangs Teil 2: Schwerpunktmodule Maschinenbau Teil 3: Wahlpflichtmodule Maschinenbau Teil 4: Einbindung der F& E Aktivitäten in die Lehre

2 Inhaltsverzeichnis Seite Teil 0 Allgemeine Erläuterungen Ausbildungsziele Aufbau des Curriculums aller Masterstudiengänge der Fakultät Erläuterungen zu den Bezeichnungen 7 Teil 1 Allgemeine Pflichtmodule 8 9M211 Mathematische Methoden in Naturwissenschaft und Technik 9 9M112 Integrierte Managementsysteme 10 9M113 Konstruktionsoptimierte Werkstoffe 11 9M214/21 Masterprojekt 12 9M231 Master-Thesis 14 9M232 Masterseminar und -kolloquium 15 Teil 2 Schwerpunktmodule Maschinenbau 16 9M1S1 Virtuelle Produktentwicklung 17 9M1S2 Produktoptimierung 18 9M1S3 Motormanagement 19 9M1S4 Entwurf von fluidtechnischen Maschinen und Anlagen 20 9M1S5 Fertigungssysteme/Automatisierungstechnik 22 9M1S6 Werkstoffverarbeitung 24 9M1S7 Bruchmechanik und Strukturanalyse 26 9M1S8 Landmaschinensysteme (Mobile Arbeitsmaschinen) 27 9M1S9 Bioenergietechnik 29 9M1S10 Management regenerativer Energiesysteme und Verbundsysteme 30 Wahlpflichtmodule Maschinenbau 32 (Liste- studiengangs- und fakultätsübergreifend, die Module mit Seitenzahlangaben sind in diesem Teil 3 enthalten, alle anderen in den jeweiligen Studiengängen: RIW = Master Rettungsingenieurwesen VVT = Master Verfahrenstechnik und Versorgungstechnik ME = Master Mechatronik) 9M3W1 Patent- und Vertragsrecht für Ingenieure RIW 9M1W2 Schweißtechnik II 33 9M1W3 Mikroprozessortechnik 34 9M2W4 Spezielle Verfahrenstechnik und Reaktionsprozesskontrolle VVT 9M1W5 Korrosionsschutz 35 9M2W6 Recyclingtechnik und nachhaltige Entwicklung VVT 9M1W7 Instationäre Strömungen 36 9M1W8 Regelungstechnik II 38 2

3 9M1W9 Digitale Regelungstechnik 40 9M1W10 Aktorik und Sensorik 42 9M1W14 Robotik ME 9M3W15 Bauliche Brandschutzmaßnahmen RIW 9M3W16 Anlagentechnische Brandschutzmaßnahmen RIW 9M3W17 Organisatorische Brandschutzmaßnahmen RIW 9M3W18 Labor- und Feldanalytik für Rescue Engineering VVT 9M3W19 Kommunikation (insb. IP-basierende Softwareanwendungen für Leitstellen RIW oder mobile Einheiten) 9M3W20 Projektmanagement im internationalen Kontext RIW 9M3W21 Tropentechnologie 44 9M2W22 Multiphysik VVT 9M2W23 Molekulare Simulation VVT 9M2W24 Spezielle Membranprozesse VVT 9M2W25 Polymerreaktionskinetik und Polymerverarbeitung VVT 9M2W26 Prozessidentifikation und prädikative Regelung VVT Teil 4 Einbindung der F& E Aktivitäten in die Lehre

4 0.1 Ausbildungsziele Teil 0 Allgemeine Erläuterungen Ziele des Master-Studienganges Maschinenbau Zentrales Ziel des Studiums ist es, Ingenieure mit einer erweiterten und höheren Fach- und Sozialkompetenz auszubilden, wobei die erworbene Kompetenz, je nach persönlicher Schwerpunktsetzung, eine wissenschaftliche oder unternehmerische Laufbahn ermöglicht. Mit dem Master- Examen wird dabei ein konsekutiver Studienabschluss erreicht. Das Ziel des dreisemestrigen Master-Studienganges ist es, ein anwendungsbezogenes Studium auf wissenschaftlicher Basis zu vermitteln, bei dem ein kompetenzorientiertes Lehrund Lernmodell in Vordergrund steht. Die Erlangung an Methodenkompetenzen hat gegenüber einer Erwerbung branchenspezifischer Kenntnisse Priorität. Die Studierenden sollen auf höherem Niveau - gegenüber dem Bachelor-Studiengang - die folgenden Fachkenntnisse und Fähigkeiten ereichen: Vertieftes theoretisches Grundlagenwissen, die Fähigkeit zur ergebnisorientierten Erarbeitung von ganzheitlichen Problemlösungen auf wissenschaftlich hohem Niveau, Berücksichtigung betriebswirtschaftlicher Kenntnisse und Kostendenken bereits bei der Konstruktion von Maschinen und Anlagen, Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse, Umsetzung theoretisch-analytischer Fähigkeiten auf Anwendungsfälle komplexer Art, Herausbildung intellektueller und sozialer Kompetenzen durch Vermittlung von abstraktem, analytischem über den Einzelfall hinausgehendem und vernetztem Denken, die Fähigkeit, sich schnell methodisch und systematisch selbständig in Neues, Unbekanntes einzuarbeiten, Teamfähigkeit und Führungskompetenzen, Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum interdisziplinären Arbeiten. Eine individuelle Schwerpunktbildung ermöglicht den Studierenden, ein Ausbildungsprofil nach ihren persönlichen Interessen und Berufswünschen zu erwerben. Zur aktiven Umsetzung der zentralen Ausbildungsziele erarbeiten die Studierenden, neben den klassischen Lehrveranstaltungen, in Studien- und Projektarbeiten und besonders in der Masterarbeit eigenverantwortlich Lösungen zu komplexen Problemstellungen. Sie lernen dabei, die erworbenen theoretischen Kenntnisse praxisgerecht umzusetzen. Dazu werden Industriekontakte gepflegt und kontinuierlich ausgebaut. In Forschungs- und Entwicklungsprojekten an der Hochschule oder gemeinsam mit Partnerfirmen erhalten die Studierenden Gelegenheit unter kompetenter Anleitung Kreativität und Innovationsfähigkeit zu entwickeln. Die selbständige Mitarbeit in Arbeitsgruppen zu Laborübungen und Projekten stärkt neben der Fach- auch die oben genannten Sozialkompetenzen. 4

5 Automatisierung und Simulation der Mobilhydraulik für Land- und Baumaschinen Solare und biologische Energiesysteme Virtuelle Produktentwicklung Wärmemanagement von Verbrennungsmotoren Rapid Prototyping und Simulationen Optimierung mechanischer Strukturen Angewandte Forschung & Entwicklung Masterthesis Masterseminar Masterprojekt Virtuelle Produktentwicklung Produktoptimierung Motormanagement Entwurf von fluidtechnischen Maschinen und Anlagen Fertigungssysteme/ Automatisierungstechnik Werkstoffverarbeitung Bruchmechanik und Strukturanalyse Landmaschinensysteme (Mobile Arbeitsmaschinen) Bioenergietechnik Management regenerativer Energiesysteme und Verbundsysteme Bild: 1 Einbindung von Forschungs- und Entwicklungsthemen in die Masterausbildung (Auflistung der einzelnen Projekte s. Kap. 4) 5

6 0.2 Aufbau des Curriculums aller Masterstudiengänge der Fakultät 09 Sem. Bezeichnung des Moduls 1 9M211 Mathematische Methoden in Naturwissenschaft und Technik 1 9M112 Integrierte Managementsysteme 1 9M113 Konstruktionsoptimierte Werkstoffe 1 9M Masterprojekt entsprechend Schwerpunktswahl 1 9M1S 1. Modul aus den Schwerpunktmodulen 1 9M1W 1. Wahlpflichtmodul aus allen Mastermodulen der F09 2 9M Masterprojekt entsprechend Schwerpunktswahl 2 9M1S 2. Modul aus den Schwerpunktmodulen 2 9M1S 3. Modul aus den Schwerpunktmodulen 2 9M1S 4. Modul aus den Schwerpunktmodulen 2 9M1S 5. Modul aus den Schwerpunktmodulen 2 9M1W 2. Wahlpflichtmodul aus allen Mastermodulen der F09 3 9M131 Master-Thesis 3 9M132 Masterseminar und -kolloquium 6

7 Erläuterungen zu den n Für die Pflichtmodule Das besteht aus einer fünfstelligen Zahl-/Buchstabe-Kombination z.b. 9M Stelle: Kennzahl für die Fakultät (im Beispiel 9 für die Fakultät 09) 2. Stelle: Kennbuchstabe für die Studiengangsart (im Beispiel M für Master) 3. Stelle: Kennzahl für den Master-Studiengang, der das Modul liefert (im Beispiel 2 für den Master Verfahrens- und Versorgungstechnik) 1 für den Master Maschinenbau 2 für den Master Verfahrens- und Versorgungstechnik 3 für den Master Rescue Engineering 4. Stelle: Kennzahl für das Semester (im Beispiel 1 für das erste Semester) 5. Stelle: Laufende Modul-Nummer im Semester (im Beispiel 1 für das erste Modul) Für die Schwerpunktmodule Das besteht aus einer fünfstelligen Zahl-/Buchstabe-Kombination z.b. 9M1S1 1. Stelle: Kennzahl für die Fakultät (im Beispiel 9 für die Fakultät 09) 2. Stelle: Kennbuchstabe für die Studiengangsart (im Beispiel M für Master) 3. Stelle: Kennzahl für den Master-Studiengang, der das Modul liefert (im Beispiel 1 für Maschinenbau) 1 für den Master Maschinenbau 2 für den Master Verfahrens- und Versorgungstechnik 3 für den Master Rescue Engineering 4. Stelle: Kennbuchstabe für die Schwerpunktmodule S 5. Stelle: Laufende Schwerpunktmodul-Nummer (im Beispiel 1 für das erste Schwerpunktmodul) Für die Wahlpflichtmodule Das besteht aus einer fünfstelligen Zahl-/Buchstabe-Kombination z.b. 9M1W2 1. Stelle: Kennzahl für die Fakultät (im Beispiel 9 für die Fakultät 09) 2. Stelle: Kennbuchstabe für die Studiengangsart (im Beispiel M für Master) 3. Stelle: Kennzahl für den Master-Studiengang, der das Modul liefert (im Beispiel 1 für Maschinenbau) 1 für den Master Maschinenbau 2 für den Master Verfahrens- und Versorgungstechnik 3 für den Master Rescue Engineering 4. Stelle: Kennbuchstabe für die Wahlpflichtmodule W 5. Stelle: Laufende Wahlpflichtmodul-Nummer (im Beispiel 2 für das zweite Wahlpflichtmodul) 7

8 Teil 1 Modulbeschreibungen Pflichtmodule des Masterstudiengangs Maschinenbau 9M211 9M112 9M113 9M114 / 9M121 9M131 9M132 Mathematische Methoden in Naturwissenschaft und Technik Integrierte Managementsysteme Konstruktionsoptimierte Werkstoffe Masterprojekt Master-Thesis Masterseminar und -kolloquium 8

9 9M211 Mathematische Methoden in Naturwissenschaft und Technik Credits 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Modulinhalte: Lehrmethoden: Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: Empfohlene Einordnung Prof. Dr. Mausbach Prof. Dr. Mausbach Die Studierenden beherrschen die mathematischen Methoden, die zum Verständnis der Arbeitsweise und der korrekten Anwendung von professionellen Software-Simulationspaketen (FEM, CFD) unbedingt notwendig sind. Das Modul vermittelt besondere Methodenkompetenz durch selbständige Aufarbeitung bzw. Entwicklung von methodischen Lösungsansätzen. Vektoranalysis: Skalar -und Vektorfelder, Gradient eines Skalarfeldes, Divergenz und Rotation einens Vektorfeldes, Integralsätze von Gauß und Stokes Partielle Differenzialgleichungen in Naturwissenschaft und Technik: o o Anfangswertprobleme I Hyberbolische Systeme, z.b. Wellengleichung, FTCS, - Lax, - Leapfrog und Lax-Wendroff Schema Anfangswertprobleme II, Parabolische Systeme, z.b. Diffusions- und Wärmeleitungsgleichung, Implizites Schema 1. Ordnung, FTCS, Crank-Nicholson und Dufort-Frankel Schema o Randwertprobleme, Elliptische Systeme, z.b. Potentialgleichung, Relaxation -und Multigrid Techniken, o Gemischte Systeme, z.b. Hydrodynamische Gleichungen, Eulergleichung, explizite Euler Methode Einführung in Finite Element Methode Einführung in Optimierungsmethoden 50 % Vorlesung und 50 % Übungen und PC-Übungen Klausur, 90 min Analysis Integralrechung und Lineare Algebra L. Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Bd. 3, Vieweg, A. L. Garcia: Numerical Methods for Physics 2nd ed., Prentice Hall, W. Zimmerman: Process Modelling and Simulation with Finite Element Methods, World Scientific Publ., 2004 J. Nocedal, S.J. Wright: Numerical Optimization, Springer- Verlag, h / 5 Credits Vorlesung: 30 h, Übungen: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 1.Semester 9

10 9M112 Integrierte Managementsysteme Credits: 5 Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Brenig Dozent/innen: Prof. Dr.-Ing. Brenig, Prof. Dr.-Ing.Langenbahn Modulziele: Die komplexen Anforderungen aus Qualitätssicherung, Umweltschutz, Arbeitssicherheit, Informations- und Kommunikationstechnik sowie Produktverantwortung bestimmen zunehmend die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen. Diese vielfältigen Anforderungen (QMS, UMS, AMS, SMS, usw.) werden im integrierten Managementsystem sinnvoll zusammengefasst. Der Modul vermittelt methodische Problemlösungskompetenz, da praktische Ingenieurprobleme mit Arbeitsmethodischen Ansätzen selbständig bearbeitet werden. Der Modul fördert außerdem die Sozialkompetenz in besonderer Weise. Die Studierenden können: - das Entstehen von Konflikten erkennen + mit Konflikten umgehen - professionelle Kommunikation anwenden - die Parameter einer erfolgreichen Unternehmensführung erkennen, mehrjährige Strategien aufbereiten, diese durch straffes Controlling umsetzen, und - soweit notwendig - den veränderten Marktgegebenheiten zeitnah anpassen - Unternehmensrisiken erkennen und qualitativ/quantitativ bewerten (Risikomanagement) - den Zusammenhang zwischen Risikoanalyse und Rating (BASEL II) darstellen Modulinhalte: Grundlagen der Kommunikation Kommunikationstechniken Umgang mit Konflikten Standardstrategien Konfliktbewältigung Grundlagen einer mehrjährigen Strategie Volumenorientierte Stellgrößen Profitorientierte Stellgrößen Einsatz von Controllinginstrumenten Grundlagen des Risikomanagements (KonTraG) Methoden und Vorgehensweisen der qualitativen + quantitativen Risikobewertung Krisenmanagement, Schadenmanagement, Notfallplanung Lehrmethoden: Vorlesung, Übungen Seminar Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: Empfohlene Einordnung: Klausur keine spezifischen fachlichen Voraussetzungen - Gleißner/Füser: Leitfaden Rating - A.Töpfer: Plötzliche Unternehmensrisiken: Gefahr oder Chance - B.Hage, M.Jara; Schadenmanagement - B. Leidinger; Schadenmanagement - Softwareprodukte: z.b. Risikokompass+Rating (AXA): 150 Std. / 5 Credits Vorlesung: 30 h, Übungen: 15 h, Seminar: 15 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 1. Semester 10

11 9M113 Konstruktionsoptimierte Werkstoffe Credits 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Institut für Werkstoffanwendung Prof. Dr. Hagen Prof. Dr. Langenbahn, Prof. Dr. Hölscher, Prof. Dr. Hagen, Prof. Dr. Bonnet, Dr. Böhmer Die Studierenden können: Werkstoffeigenschaften in Konstruktionsparameter umsetzen und die Werkstoffanforderung der Konstruktion quantitativ bestimmen gängige und neue Werkstoffe aus den verschiedenen Werkstoffgruppen auswählen Schäden systematisch analysieren und geeignete, moderne Untersuchungsmethoden auswählen Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse Umsetzung theoretisch-analytischer Fähigkeiten auf Anwendungsfälle komplexer Art Vertieftes theoretisches Grundlagenwissen Modulinhalte: Werkstoffauswahl Werkstoffanwendung Neue Werkstoffe Integrierte Schadensanalyse Lehrmethoden: Vorlesung, Übung Leistungsnachweis: Klausur 120 Min. Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Modul BA: Werkstofftechnik Grundlagen Gobrecht, J. : Werkstofftechnik Metalle Shackelford, J.A.: CRC Materials Science and Engineering Handbook Mitchell, B.: An Introduction to Materials Science and Engineering 150 h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Übungen: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 1. Semester 11

12 9M114 / 9M121 Masterprojekt Credits: 5 Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. M. Gronau / Prof. Dr.-Ing. P. Naefe Dozent/innen: Professoren der Institute IPK, IWA und LTRE Modulziele: Modulinhalte: Lehrmethoden/ Lehrformen Leistungsnachweis Voraussetzungen Die Studierenden lernen: Die methodische Strukturierung und Lösung einer komplexen Aufgabe, vorzugsweise aus dem von den Studierenden gewählten Studienschwerpunkt. Die Anwendung von wissenschaftlicher und ingenieurmäßiger Problemlösungsmethodik im Studium. Die Verbesserung der Kommunikation und Präsentation von Arbeitsergebnissen im wissenschaftlichen Disput Das Modul setzt strenge Bearbeitungsfristen und fordert somit Zielstrebigkeit und Zeitmanagement. Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum interdisziplinären Arbeiten. die Fähigkeit, sich schnell methodisch und systematisch selbständig in Neues, Unbekanntes einzuarbeiten Zur Vermittlung der Arbeitsmethodik in der industriellen Projektbearbeitung werden Themen gemeinsam mit Unternehmen definiert, die in einer studentischen Arbeitsgruppe unter gemeinsamer Anleitung seitens der Hochschule und seitens der Industrie bearbeitet. Es können auch hochschulinterne Forschungsprojekte entsprechend bearbeitet werden. Projekte aus dem Bereich "Erprobung" sollen vor allem die Entwicklungsarbeiten bei Versuchsplanung, Versuchsaufbau und Versuchsdokumentation behandeln. Projekte aus dem Bereich Konstruktion befassen sich mit der konstruktiven Auslegung und deren Fertigung, wobei besonderes Gewicht auf die Prototypenfertigung gelegt wird. In einer schriftlichen Arbeit werden der Entwurf sowie die Durchführung der erforderlichen Berechnungen und Messungen und Ergebnisse dokumentiert. Praktikum (50%) Seminar (50%) Entwurf (Hausarbeit) Schriftlicher Projektbericht Vortrag Mündliche Prüfung siehe Prüfungsordnung 12

13 Workload (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung Empfohlene Literatur 150 h / 5 Credits Seminar: 30 Std Praktikum: 30 h Entwurf: 90h 1. und 2. Semester Nach Angabe des betreuenden Professors 13

14 9M131 Master-Thesis Credits: 25 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Modulinhalte: Lehrmethoden: Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: Empfohlene Einordnung Prof. Dr.-Ing. M. Gronau / Prof. Dr.-Ing. P. Naefe Professoren und Professorinnen der Institute IPK, IWA und LTRE Die Master-Thesis soll zeigen, dass die Studierenden in der Lage sind, innerhalb einer vorgegebenen Frist eine einschlägige ingenieur-wissenschaftlichen Aufgabe selbstständig nach wissenschaftlichen Kriterien zu bearbeiten und die Ergebnisse klar und verständlich veröffentlichungsreif darzustellen. Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse Umsetzung theoretisch-analytischer Fähigkeiten auf Anwendungsfälle komplexer Art die Fähigkeit, sich schnell methodisch und systematisch selbständig in Neues, Unbekanntes einzuarbeiten Die Master-Thesis besteht aus der eigenständigen Bearbeitung einer einschlägigen ingenieur-wissenschaftlichen Aufgabe aus dem Gebiet des Maschinenbaus und der schriftlichen Darstellung der angewandten wissenschaftlichen Methoden und Ergebnisse. Die konkreten Themen der Masterthesis orientieren sich jeweils an den aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen der an der Ausbildung beteiligten Arbeitsgruppen der Institute Produktentwicklung und Konstruktionstechnik und Landmaschinentechnik und Regenerative Energien Eigenständige Projektarbeit aus dem Bereich der angewandten Ingenieurwissenschaften, allein oder im Team durch einen Professor oder eine Professorin angeleitet schriftlicher Bericht und mündliche Prüfung siehe Prüfungsordnung je nach Thema 750 h / 25 ECTS 3. Semester 14

15 9M132 Masterseminar und Masterkolloquium Credits: 5 Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. M. Gronau / Prof. Dr.-Ing. P. Naefe Dozent/innen: Professoren und Professorinnen der Institute IWA, IPK, LTRE Modulziele: Modulinhalte: Lehrmethoden: Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: Empfohlene Einordnung: Die Studierenden erwerben im Masterseminar Kenntnisse zu Trends und neuen Entwicklungen auf dem Gebiet des Maschinenbaus in Verknüpfung mit den übrigen Ingenieurwissenschaften. Im Masterkolloquium werden die Ergebnisse der Master-Thesis, ihre fachlichen Grundlagen, ihre fachübergreifenden Zusammenhänge und ihre außerfachlichen Bezüge mündlich dargestellt und selbständig begründet. Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Teamfähigkeit und Führungskompetenzen Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum interdisziplinären Arbeiten. Im Masterseminar werden die Kriterien für eine wissenschaftliche Arbeitsweise vorgestellt. Die Veröffentlichung einer eigenständigen Arbeit nach wissenschaftlichen Anforderungen und Regeln werden dargestellt. Die Studierenden müssen Vorträge über die Zielsetzung und wissenschaftliche Vorgehensweise und Ergebnisse bei der Bearbeitung ihrer Projekte und Master-Thesis halten. Kenntnisse zu Trends und neuen Entwicklungen auf dem Gebiet des Maschinenbaus werden vermittelt. Übung, Hausarbeit, eigene Vorträge, Vorträge von Industrie- und Hochschulvertretern zu neuesten Forschungen und Entwicklungen Benoteter Masterseminarschein bei 80%iger Anwesenheit, aktiver Diskussionsteilnahme und zwei Präsentationen (darunter eine Präsentation zur Master-Thesis). siehe Prüfungsordnung DigiBib-FH Köln, Science direct, Content Alert, Ingenta; jeweilige aktuelle Fachliteratur bzw. Literatur der Arbeitskreise, VDI Nachrichten, Visualisieren, Präsentieren, Moderieren, J. W. Seifert, GABAL Verlag GmbH, h / 5 ECTS 30 h Seminar, 120 h Vor- und Nacharbeit 3.Semester 15

16 Teil 2 Modulbeschreibungen von Schwerpunktmodulen des Masterstudiengangs Maschinenbau 9M1S1 9M1S2 9M1S3 9M1S4 9M1S5 9M1S6 9M1S7 9M1S8 9M1S9 9M1S10 Virtuelle Produktentwicklung Produktoptimierung Motormanagement Entwurf von fluidtechnischen Maschinen und Anlagen Fertigungssysteme/Automatisierungstechnik Werkstoffverarbeitung Bruchmechanik und Strukturanalyse Landmaschinensysteme (Mobile Arbeitsmaschinen) Bioenergietechnik Management regenerativer Energiesysteme und Verbundsysteme 16

17 9M1S1 Virtuelle Produktentwicklung Credits: 5 Verantwortlicher: Prof. Hallmann/NN Weitere Dozenten: Modulziele: Die Studierenden kennen die der virtuellen Produktentwicklung zugrunde liegenden Prozesse und Konzepte, haben einen Überblick über die vielfältigen und umfassenden Anwendungsbereiche der virtuellen Produktentwicklung, kennen grundlegende Komponenten und Techniken der virtuellen Produktentwicklung, haben Kenntnisse über die Anwendung und Anwendungsvoraussetzungen von Komponenten der virtuellen Produktentwicklung (insbes. PDM/PLM), können den Aufwand zur Einführung und Umsetzung von Konzepten der virtuellen Produktentwicklung einschätzen. Das Modul fördert die interdisziplinäre Denk- und Handlungsweise und schult die Vorgehensweise bei Schnittstellenprobleme verschiedener Programme. Modulinhalte: Begriffsdefinitionen Grundlegende Prozesse und Konzepte der (virtuellen) Produktentwicklung Datenformate und Datenaustausch (Kopplungs- und Integrationsansätze, Standardschnittstellen, STEP) PDM / PLM Produktdatenmanagement / Product Lifecycle Management - Klassifizierung, - Dokumentenmanagement, - Freigabe-, Änderungswesen, - Steuerung und Verwaltung (Verwaltungsfunktionen, Projektmanagement, Workflow Management), - Einführungsstrategien. Weiterverarbeitung von CAD-Daten (insbesondere Rapid Prototyping, DMU (Digital Mock UP), Virtual und Augmented Reality) Lehrmethoden/Lehrformen: Vorlesung (50%) Praktikum (50%) Leistungsnachweis: Mündliche Prüfung oder Klausur Voraussetzungen: CAD Workload: (30 Std/Credit) 150 h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Praktikum: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h Einordnung: 3. Semester Empfohlene Literatur: Volker Wawer, Ulrich Sendler CAD und PDM: Prozessoptimierung durch Integration, Hanser Josef Schöttner Produktdatenmanagement in der Fertigungsindustrie 17

18 Prinzip Konzepte Strategien. 9M1S2 Produktoptimierung Credits: 5 Verantwortlicher: Prof. Naefe Weitere Dozenten: Prof. Hahn, Prof. Klöcker, Prof. Kochem, Prof. Naefe, Prof. Hochstatter Modulziele: Die Studierenden kennen für den Einsatz in unterschiedlichen Phasen des Konstruktionsprozesses (Planungs-, Konzept-, Entwurfs- und Ausarbeitungsphase) bewährte Methoden und Hilfsmittel zur Produktoptimierung unter Berücksichtigung der zum Erreichen eines optimalen Ergebnisses erforderlichen Iterationsprozesse. Vertiefte Methodenkompetenz: Das im Bachelor-Studium erworbene Grundlagenwissen zur methodischen Vorgehensweise beim Konstruieren wird durch die Vermittlung spezieller Methoden vertieft Lösungskompetenz für die Praxis: In Übungsveranstaltungen werden Lösungen für Aufgabenstellungen aus der Praxis in möglichst selbstständiger Vorgehensweise erarbeitet. Modulinhalte: Anhand von Beispielen aus der Konstruktionspraxis werden folgende Optimierungs-Themenschwerpunkte behandelt: Benchmarking Grundlagen zur Bauteiloptimierung Montageoptimierung Konstruktions-FMEA (Fehlermöglichkeiten und Einflussanalyse) Bewegungsdesign Wirkungsgradoptimierung Bionik Variantenmanagement Maßnahmen zur Kostensenkung Lehrmethoden/ Vorlesung (50 %) Lehrformen: Übung (50 %) Leistungsnachweis: Klausur Voraussetzungen Workload: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Empfohlene Literatur: Modul Konstruktionsmethodik 150 h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Übung: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester Ehrlenspiel, K.: Integrierte Produktentwicklung, Hanser Ahlers, H. u.a.: Optimierung technischer Produkte und Prozesser, Verlag Technik 18

19 9M1S3 Motormanagement Credits: 5 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Norbert Deußen Weitere Dozenten: Modulziele: Die Studierenden lernen, Lösungskonzepte für die Praxis auf der Grundlage von wissenschaftlichen Erkenntnissen zu entwickeln. Selbstständigkeit und Kreativität werden gefördert. Die Studierenden vertiefen ihre Fähigkeiten interdisziplinär unter Einbeziehung von Inhalten aus Elektrotechnik, Elektronik, Thermodynamik und Verbrennungskraftmaschinen zu arbeiten. Damit werden übergeordnete Ziele des Master- Studiengangs aufgegriffen. Die Studierenden lernen den Aufbau und die Wirkungsweise der digitalen Motorelektronik (DME) kennen. Erweitert wird der Stoff durch Übungen, bei denen die Studierenden die Modellbildung anhand einfacher Beispiele aus der Praxis für die Software-Tools Matlab/ Simulink und Excel/ Visual Basic for Application (VBA) erlernen. Im Praktikum werden diese Kenntnisse bei Versuchen an einem Verbrennungsmotor mit Applikationssteuergerät angewendet. Modulinhalte: Aufgaben der Applikation, Hauptoptimierungsziele, Zielfunktion Basis-Zündkennfeld, Klopfproblematik, Leistungsoptimierung, motorische Einflussparameter Echtzeit, Speicherbausteine, Struktur der DME Sensorik und Aktorik Modellierung mit der Software Matlab/ Simulink und Excel/ VBA; Anwendung eines Motorinstationärmodells Untersuchung von DME-Funktionen am Motorenprüfstand Lehrmethoden/Lehrformen: Leistungsnachweis: Klausur Übungsaufgaben Praktikumsbericht Voraussetzungen Workload/Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Empfohlene Literatur: Vorlesung (50 %) Übung und Praktikum (50 %) Modul Verbrennungskraftmaschinen I 150 h/ 5 Credits Vorlesung: 30 h Übung Praktikum: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester Robert Bosch GmbH (Hrsg.): Ottomotor-Management Wiesbaden: Vieweg 370 S., 1. Auflage

20 9M1S4 Entwurf von fluidtechnischen Maschinen und Anlagen Credits 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Modulinhalte: Prof. Dr. Ing. Josef Hochstatter Prof. Dr. Ing. Josef Hochstatter Die Studierenden sind in der Lage, Laufräder von Strömungsmaschinen mit räumlich gekrümmten Schaufeln zu entwerfen und die Relativströmung in diesen Laufrädern zu berechnen. Ferner sind sie in der Lage, Pumpen- und Turbinenanlagen zu planen, die erforderlichen Pumpen und Turbinen auszulegen, die Absperr- Regel- und Sicherheitsarmaturen zu dimensionieren, zu untersuchen, ob Maßnahmen zur Dämpfung von Druckstößen erforderlich sind und diese Maßnahmen zu dimensionieren und das dynamische Verhalten der gesamten Anlage zu simulieren. Die Studierenden lernen nach wissenschaftlichen Methoden zu arbeiten und die Ergebnisse zu verifizieren. 1. Entwurf Hydraulischer Strömungsmaschinen Entwurf einer Pumpe oder einer Francisturbine mit radialem oder halbaxialem Laufrad Entwurf einer Propellerpumpe oder einer Propellerturbine/Kaplanturbine Simulation der Relativströmung durch Laufräder von Strömungsmaschinen 2. Planung von Pumpen- und Turbinenanlagen Hydraulische Berechnungen für Pumpwerke und Druckerhöhungsanlagen, Abwasserpumpwerke, Wasserturbinenanlagen, Energierückgewinnungsanlagen, Grundablassleitungen von Stauseen, Wasserwerke, Kühlwassersysteme von Kraftwerken, Wassertransportleitungen, Rohrnetze Auslegung von Pumpen und Turbinen (Bauart, Abmessungen, Nenndaten, Wirkungsgrad, zulässige Saughöhe, Betriebs-verhalten) Bemessung von Absperrarmaturen, Regelarmaturen, Sicherheitsarmaturen und Rückflußverhinderern, Ermittlung von Betriebskennlinien. Simulation verschiedener Schaltfolgen (Anfahren, Abstellen, Abschalten) unter Berücksichtigung 20

21 Lehrmethoden: Vorlesung: 50 % Übung: 25 % Praktikum: 25 % sämtlicher Komponenten des Rohrleitungssystems. Festlegung und Dimensionierung evtl. erforderlicher Maßnahmen zur Dämpfung von Druckstößen Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Klausur Praktikum mit Anerkennung Strömungslehre I, Rohrleitungsarmaturen, Instationäre Strömungen, Strömungsmaschinen Vorlesungsunterlagen mit ausführlicher Literaturliste, z.b: L. Pfleiderer: Die Kreiselpumpen für Flüssigkeiten und Gase, Springer-Verlag Raabe: Hydraulische Maschinen und Anlagen, VDI-Verlag 150 h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Übung: 15 h Praktikum 15 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester 21

22 9M1S5 Fertigungssysteme/Automatisierungstechnik Credits: 5 Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Ulf Müller Weitere Dozenten: Modulziele: Die Studierenden kennen die Ziele und Methoden zur Erfassung von Maschinenkenngrößen, die Messgeräte und die Vorgehensweise bei der Durchführung und Auswertung der Messungen. Sie sind in der Lage, anforderungsgerechte Messungen durchzuführen und auszuwerten. Die Studierenden kennen die Ziele und Methoden zur Anwendung der Simulation zur Planung und Bewertung von Prozessen in der Produktion. Sie sind in der Lage Simulationsuntersuchungen zur Auslegung von Fertigungssystemen durchzuführen und auszuwerten, insbesondere den Werkstück- und Werkzeugfluss in Fertigungssystemen. Instrumentale Kompetenz: Anwendung des erworbenen Grundlagenwissens am Beispiel der Fertigungssysteme hinsichtlich Mechanik, Messtechnik, Produktionstechnik. Systematische Kompetenzen: Selbstständiges Erkennen der Zusammenhänge, eingeleitet durch nachvollziehen ausgeführter Fertigungssysteme. Die auftretenden maschinentechnischen Probleme sollen sicher erkannt, beschrieben, bewertet und gelöst werden. Daraus wissenschaftlich fundierte Urteile über die Wirkungsweise abzuleiten. In weiterführenden neuen Anwendungen zu belegen. Schnittstellenprobleme erkennen Modulinhalte: Messgeräte zur Erfassung von Maschineneigenschaften Geometrisches und kinematisches Verhalten von Fertigungssystemen Statisches Verhalten von Fertigungssystemen Thermisches Verhalten von Fertigungssystemen Dynamisches Verhalten von Fertigungssystemen Simulationssysteme, Methoden zur Modellbildung, Auswertung von Simulationsuntersuchungen, Opimierungsmethoden Lehrmethoden/ Lehrformen: Voraussetzungen: Workload/Credits: (30 Std/Credit) Vorlesung (50 %) Übung (25 %) Praktikum (25 %) Klausur Übungsaufgaben Praktikumsbericht Kenntnisse in Verbrennungskraftmaschinen I 150 h/ 5 Credits Vorlesung: 30 h Übung: 15 h Praktikum: 15 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 22

23 Empfohlene Einordnung: Empfohlene Literatur: 2.Semester M. Weck: Werkzeugmaschinen, Fertigungssysteme Band 5 23

24 9M1S6 Werkstoffverarbeitung Credits 5 Verantwortlich: Institut für Werkstoffanwendung Prof. Dr. Langenbahn Dozent/innen: Prof. Dr. Langenbahn, Prof. Dr. Hölscher, Prof. Dr. Hagen, Modulziele: Die Studierenden: - können die gängigen Verfahren der Schweißtechnik hinsichtlich Werkstoffeignung, Verfahrensmöglichkeit und Konstruktionssicherheit bewerten und auswählen. - können Umformbarkeit von metallischen Werkstoffen beurteilen und geeignete Verfahren beschreiben - werden mit modernen Beschichtungsverfahren und Oberflächenanalytik vertraut gemacht, um ein solides Basiswissen zu erhalten, das hilft, die Probleme im Bereich der Oberflächentechnik kompetent anzugehen. Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse Vertieftes theoretisches Grundlagenwissen, Umsetzung theoretisch-analytischer Fähigkeiten auf Anwendungsfälle komplexer Art Modulinhalte: Umformtechnik - Einführung in die Umformtechnik; Definition und Gliederung; Druckumformen; Zugumformen; Zug-Druck-Umformen; Biegeumformen; Schubumformen - Metallkundlicher Aufbau der Werkstoffe; Mechanismen der plastischen Verformung; Starres Abgleiten; Zwillingsbildung; Gleiten infolge von Versetzungen; Ebener und räumlicher Spannungs- und Formänderungszustand Schweißtechnik - Verfahrensübersichten und ihre Einordnung - Herstellbarkeit eines Bauteils durch Schweißen bzw. Löten Oberflächentechnik - mechanische Beanspruchung der Oberfläche - Korrosion/Verschleiss - metallische Tauchüberzüge - galvanische Überzüge - thermische Spritzen - PVD / CVD Lehrmethoden: Vorlesung, Übung, Seminar 24

25 Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Klausur 120 Min. Modul Werkstofftechnik (Grundlagen) Fügetechnik, Schweißtechnik, DVS-Verlag, 6. Auflage Kopp, R.: Einführung in die Umformtechnik Taube, K.: Umformtechnik der Metalle Schulze, V.: Modern Mechanical Surface Treatment Müller, K.-P.: Lehrbuch Oberflächentechnik 150 h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Übung/Seminar 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester 25

26 9M1S7 Bruchmechanik und Strukturanalyse Credits 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Prof. Dr. Hagen Prof. Dr. Hallmann, Prof. Dr. Klöcker Die Studierenden können komplexe Aufgaben der Bauteilfestigkeit und Strukturmechanik unter den Gesichtspunkten der Werkstoffeigenschaften, höheren Festigkeitslehre und der dynamischen Beanspruchung lösen und Leichtbausysteme konstruktiv gestalten. Sie kennen die behördlich anerkannten Berechnungsvorschriften und methoden. Modulinhalte: Grundlagen der Bruchmechanik Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte Spezifische Probleme der Leichtbaustrukturen Unterscheidung der Spannungshypothesen Nenn-, Struktur- und Kerbspannungsbewertung Schadensakkumulationshypothesen Bauteilwöhlerlinien Ermittlung von Lastkollektiven Simulationsverfahren der Strukturanalyse Lehrmethoden: Vorlesung, Übung, Seminar Leistungsnachweis: Klausur 120 Min. Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std / Credit) Empfohlene Einordnung: Modul Konstruktionsoptimierte Werkstoffe Gobrecht, J. : Werkstofftechnik Metalle Shackelford, J.A.: CRC Materials Science and Engineering HandbookMitchell, B.: An Introduction to Materials Science and Engineering Eschenauer, u.a. Applied Structural Mechanics, Springer 150 h / 5 ECTS Vorlesung: 30 h Übung/Seminar 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester 26

27 9M1S8 Landmaschinensysteme (Mobile Arbeitsmaschinen) - für Land- und Forstwirtschaft sowie Kommunal- und Bauwesen - Credits: 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Prof. Heiner Wesche Prof. Heiner Wesche, Prof. Dagmar Gaese, Prof. Alfred Ulrich Die Studierenden besitzen fundierte Kenntnisse über die technischen, physikalischen und konstruktiven Grundlagen der Teilsysteme mobiler Arbeitsmaschinen für den Einsatz in Landund Forstwirtschaft sowie im Bereich Kommunal- und Bauwesen können das notwendige und sinnvolle Zusammenspiel von Teilfunktionen definieren und geeignete, praxisgerechte Maschinensysteme unter Berücksichtigung der Fahrwerksgrenzen konzipieren, konstruktiv ausdetaillieren, erproben und zur Marktreife führen können die Arbeitsfunktionen in ihrem besonderen Zusammenwirken mit Fahrwerk und Fahrbahn hinsichtlich der Nutz- und Schadwirkung beurteilen und optimieren beherrschen die Steuerungs- und Automatisierungstechniken und können diese auf sämtliche Arbeits- und Fahrfunktionen der mobilen Maschinen bedarfsgerecht anwenden beherrschen die dazu notwendigen Arbeitsmethoden kennen Systeme der Gerätekommunikation in mobilen Arbeitsmaschinensystemen zum Zwecke der: Fahrerinformation, Dokumentation, Optimierung der Arbeitsprozesse, Service/Teleservice, Ferndiagnose, Einsatzmanagement beherrschen die Kommunikationsebenen auf der Basis des ISOBUS können die Bodenbelastung verursacht durch den Einsatz schwerer mobiler Arbeitsmaschinen messen und beurteilen Modulinhalte: Prozessanalyse, Prozessdatenerfassung und Dokumentation von Fahr- und Arbeitsfunktionen, Systemkopplung von Fahrzeug und Gerät Fahrwerks- und Fahrantriebsberechnung mit Unterstützung von Simulationswerkzeugen Methoden, Verfahren, Einrichtungen und Geräte der Automatisierungstechnik für Fahr- und Arbeitsfunktionen wie Mess-, Steuer- und Regelungseinrichtungen, Sensor- und Aktortechnik, BUS-Systeme, Netzwerkaufbau Kommunikationssysteme zur Gerätebedienung und - überwachung; Virtuelles Terminal, Jobrechner, Geräteangebot, 27

28 Teleservice Georeferenzierte Arbeitserledigung, Precision Farming Bodenbelastung, Bestimmungsmöglichkeiten, Vermeidung schädigender Belastungen Lehrmethoden: Vorlesung (50%) Praktikum (50%) Praktikumsversuche an ausgewählten Beispielen mobiler Arbeitsmaschinen: Prozessdatenerfassung in der betrieblichen Praxis (an Maschinen im Feld-, Wald-, Kommunal- oder Baustelleneinsatz) Datenkommunikation in mobilen Arbeitsmaschinen; Fahrerinformationssysteme und Gerätebedienung mit virtuellen Terminals Teleservice an Beispielen Untersuchungen zur Bodenbelastung und deren Auswirkungen durch das Überfahren mit schweren Arbeitsmaschinen Leistungsnachweis: ( x ) Mündliche Prüfung ( x ) Entwurf, Projekt ( x ) Klausur Voraussetzungen: ( x ) Vortrag Landmaschinentechnik I u. II, Traktortechnik, Erdbau-, Kommunal- und Forstmaschinen, Bodentechnik, Ölhydraulik und Pneumatik, Literaturempfehlung: [1] Henker, E.: Fahrwerktechnik. Vieweg Braunschweig / Wiesbaden 1993 [2] Mitschke, M.:Dynamik der Kraftfahrzeuge. Springer Verlag Berlin 1998 [3] Renius, K.T.: Traktoren: Technik und ihre Anwendung. München 1998 [4] Beitzel, H.: Konstruktion und wirtschaftlicher Einsatz von Erdbaumaschinen. Expert Verlag, [5] Kunze, G.; Göhring H. u. K. Klaus: Baumaschinen. Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden 2002 Workload / Credits: (30 Std / Credit) Einordnung: 150 Std / 5 Credits Vorlesung: Praktikum: Vor- und Nachbereitung: 2. Semester 30 h 30 h 90 h 28

29 9M1S9 Bioenergietechnik Credits 5 Verantwortlich: Prof. Rieker Dozent/innen: Prof. Rieker Modulziele: Die Studierenden sollen eine umfassende Beurteilung biologischer Prozesse zur Energiegewinnung erlangen. Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum interdisziplinären Arbeiten. die Fähigkeit, sich schnell methodisch und systematisch selbständig in Neues, Unbekanntes einzuarbeiten Berücksichtigung betriebswirtschaftlicher Kenntnisse und Kostendenken bereits bei der Konstruktion von Maschinen und Anlagen, Modulinhalte: Natürliche Stoffkreisläufe, Nachhaltigkeit Biologisch/Enzymatische Abbauprozesse und deren Optimierung Analyseinstrumente zur Beurteilung und Steuerung biotechnischer Prozesse zur Energiegewinnung Messtechnische Bilanzierung von Bioenergieprozessen Abschätzung von Biomassepotentialen Kosten und Energiebilanzen Vergleichende Betrachtung Bioenergie liefernder Prozesse Lehrmethoden: Vorlesung (60%) Übung: (30%) Praktikum (10%) Praktikumsversuche: - Biogasgewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen - Biomasse-Verbrennungstechnik (Messtechnik) Leistungsnachweis: Mündliche Prüfung, Praktikumsbericht Klausur Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std / Credit) Einordnung: Technik der Biogasgewinnung (Biologische Energietechnik), Windenergie und Biomassenutzung Eigenes Skript zur Vorlesung Hartmann, Kaltschmitt: Energie aus Biomasse, Springer- Verlag 150 h / 5 Credits Vorlesung, 36 h Übung: 18 h Praktikum: 6 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 1. oder 2. Semester 29

30 9M1S10 Credits: 5 Verantwortlich: Prof. Wiesner Dozent/innen: Modulziele: Management regenerativer Energiesysteme und Verbundsysteme Die Studierenden werden befähigt Effizienzanalysen von Energiesystemen und neuen Technologien zur rationellen Energieverwendung und zur Nutzung regenerativer Energien zu bewerten Regenerative Energiesysteme standortangepasst zu dimensionieren Vertiefende Kenntnisse über nichtkonventionelle Energiewandler zu erlangen Den Einsatz regenerativer Energietechnik im Hinblick auf die Ressourcenbelastung zu bewerten und die Technikfolgen abzuschätzen Der Bezug zu den übergeordneten Modulzielen ist gegeben durch: Entwicklung von Lösungskonzepten für die Praxis auf der Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum interdisziplinären Arbeiten. die Fähigkeit, sich schnell methodisch und systematisch selbständig in Neues, Unbekanntes einzuarbeiten Internationalität: Besonderer Schwerpunkt wird auf die Anwendung dieser Technologien in den Schwellenländern und in den Ländern der dritten Welt gelegt Modulinhalte: Thermodynamische Bewertung von Energietransformationsprozessen Energie, Anergie, Exergie Wissensmanagement und Datenquellen Nutzung von Datenbank zur Klimaentwicklung, Energieverbrauchsentwicklung, Ressourcen Normierung der Einheiten, Quellenanalyse Dimensionierung regenerativer Energiesysteme mit Hilfe von Simulationsprogrammen Anwendung moderner Simulationswerkzeuge im Energiebereich (Mathlab, Insel) Simulation thermischer Solaranlagen Simulation von Photovoltaikanlagen Simulation und Management von Hybridsystemen Analyse des kumulierten Energieverbrauchs von Energiesystemen: Ökobilanz und Lebenszyklusanalyse Kumulierter Energieverbrauch 30

31 Lehrmethoden: Vorlesung (50%) Übung (25%) Praktikum (25%) Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Klausur Entwurf Vortrag Mündliche Prüfung keine Energiewirtschaft Dietmar Winje ; Dietmar Witt Berlin [u.a.] Springer [u.a.] ISBN/ISSN: Volker Quaschning Regenerative Energiesysteme Hanser Verlag ISBN h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Praktikum: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester 31

32 Teil 3 Wahlflichtmodule des Masterstudiengangs Maschinenbau (Liste: Studiengangs- und fakultätsübergreifend Modulbeschreibungen sind in den Modulhandbüchern der in der Spalte ST aufgeführten Studiengänge enthalten. STG = Studiengang MAB = Maschinenbau (diese Handbuch) RIW = Rettungsingenieurwesen VVT = Verfahrenstechnik und Versorgungstechnik ME = Mechatronik STG 9M3W1 Patent- und Vertragsrecht für Ingenieure RIW 9M1W2 Schweißtechnik II MB 9M1W3 Mikroprozessortechnik MB 9M2W4 Spezielle Verfahrenstechnik und Reaktionsprozesskontrolle VVT 9M1W5 Korrosionsschutz MB 9M2W6 Recyclingtechnik und nachhaltige Entwicklung VVT 9M1W7 Instationäre Strömungen MB 9M1W8 Regelungstechnik II MB 9M1W9 Digitale Regelungstechnik MB 9M1W10 Aktorik und Sensorik MB 9M1W14 Robotik ME 9M3W15 Bauliche Brandschutzmaßnahmen RIW 9M3W16 Anlagentechnische Brandschutzmaßnahmen RIW 9M3W17 Organisatorische Brandschutzmaßnahmen RIW 9M3W18 Labor- und Feldanalytik für Rescue Engineering VVT Kommunikation (insb. IP-basierende Softwareanwendungen RIW 9M3W19 für Leitstellen oder mobile Einheiten) 9M3W20 Projektmanagement im internationalen Kontext RIW 9M3W21 Tropentechnologie MB 9M2W22 Multiphysik VVT 9M2W23 Molekulare Simulation VVT 9M2W24 Spezielle Membranprozesse VVT 9M2W25 Polymerrreaktionskinetik und Polymerverarbeitung VVT 9M2W26 Prozessidentifikation und prädikative Regelung VVT 32

33 9M1W2 Schweißtechnik II Credits 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Prof. Langenbahn Prof. Langenbahn Die Studierenden kennen Werkstoffe und ihr Verhalten beim Schweißen und vertiefen ihr Grundwissen. Vertiefte Methodenkompetenz: Das im Bachelor-Studium erworbene Grundlagenwissen zur Schweißproblematik wird durch die Vermittlung spezieller Methoden vertieft Lösungskompetenz für die Praxis: In Praxisveranstaltungen werden die Probleme aus der Praxis in möglichst selbstständiger Vorgehensweise erarbeitet und daraus Handlungskonzepte hergeleitet. Modulinhalte: Lehrmethoden: Vorlesung (75%) Praktikum (25 %) Praktikumsversuche Schweißbarkeit Aufbau von Schweißverbindungen Ursachen und Vermeidung der Rissbildung beim Schweißen Schweißen von metallischen Werkstoffen Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Klausur Modul Schweißtechnik I Arbeitsunterlagen 150 h/ 5 Credits Vorlesung: 45 h Praktikum: 15 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 1. oder 2. Semester 33

34 9M1W3 Mikroprozessortechnik Credits 5 Verantwortlicher Prof. Gronau Weitere Dozenten Modulziele Die Studierenden lernen den Aufbau, die Arbeitsweise und die Programmierung von Mikroprozessor- und Mikrocontrollersystemen kennen und werden in die Lage versetzt, selbständig Mikroprozessorsysteme aufzubauen und in der Praxis einzusetzen. Bezüglich der übergeordneten Ausbildungsziele bedeutet dies: Fähigkeit zur Analyse komplexer technischer Systeme Fähigkeit zur Weiterbildung anhand anspruchsvoller Veröffentlichungen in der Mikroprozessortechnik aufgrund vertiefter Kenntnis der fachlichen Grundlagen Interdisziplinäres Arbeiten: Anwendung im Maschinenbau, Elektronik, Informationstechnik. Modulinhalte Darstellung von Information (Zahlensysteme, Zeichendarstellung); Mikroprozessor- und Mikrocontrollersysteme am Beispiel des MC80552 Systemorganisation, Zentraleinheit, Taktgeber, Port- und Timer-Bausteine; Speicherbausteine; Ein-/Ausgabe Bausteine, Programmierwerkzeuge Daten - Schnittstellen; D/A- und A/D-Umsetzer; Programmierung von Mikroprozessoren, Assemblersprache, Befehlsverarbeitung, Befehlsvorrat, Sprungbefehle, Unterprogrammtechnik, Interrupt, strukturierte C- Programmierung; Programmtest; Anwendung im Praktikum:. Lehrmethoden/ Lehrformen Vorlesung (50%) Praktikum (50 %) Praktikumsversuche: C- und Assemblerprogrammierung eines Mikrocontrollers, Sensordaten einlesen, verarbeiten und Stellbefehle ausgeben, Zeitmessungen Leistungsnachweis Vortrag und mündliche Prüfung Voraussetzungen Module: Elektronik/Steuerungstechnik und GDV Workload 150 h / 5 Credits (30 Std/Credit) Vorlesung: 30 h Praktikum: 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h Einordnung 1. oder 2. Semester Empfohlene Literatur KIernighan/Ritchie: Programmieren in C, Hanser-Verlag Schaaf, B.-D., Mikrocomputertechnik, Hanser-Verlag Feger, Die Mikrocontroller-Familie, Markt&Technik Starke, Mikroprozessorlehre, franfurter fachverlag Koch, J. Der Mikrocontroller PCB 83C552, Valvo/Philips 34

35 9M1W5 Korrosionsschutz Credits: 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Institut für Werkstoffanwendung Prof. Dr. Hagen Prof. Dr. Hagen Die Studierenden lernen die Begriffe der Korrosion sowie die verschiedenen Korrosionserscheinungsformen und deren Entstehungsmechanismen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Korrosionssystemen (Werkstoff/Medium). Dabei wird auch auf Methodiken der Korrosionsprüfung- und - Untersuchung eingegangen. Es werden den Studierenden die Möglichkeiten des werkstoff-, medium- und phasengrenzseitiger Korrosionsschutzes sowie deren Einsatzbereiche und -grenzen unter Berücksichtigung technischer, wissenschaftlicher und ökologischer Gesichtspunkte aufgezeigt. Modulinhalte: Begriffe, Erscheinungsformen, Messgrößen Korrosionsvorgänge ohne Einfluss mechanischer Belastungen Korrosionsvorgänge mit Einfluss mechanischer Belastungen Korrosionsvorgänge bei thermischer Belastung (Hochtemperaturkorrosion) Methoden des Korrosionsschutzes Lehrmethoden / Lehrformen: Leistungsnachweis: Voraussetzungen: Literaturempfehlung: Workload / Credits: (30 Std/Credit) Empfohlene Einordnung: Vorlesung, Übung, Seminar Klausur 120 Min. Modul Werkstofftechnik (Grundlagen) Schütze, M.: Corrosion and Environmental Degradation Vol. I and II, WILEY-VCH, Std / 5 ECTS Vorlesung: 30 h Übung/Seminar 30 h Vor- und Nachbereitung: 90 h 2. Semester 35

36 9M1W7 Instationäre Strömungen Credits: 5 Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Josef Hochstatter Dozent/innen: Prof. Dr.-Ing. Josef Hochstatter Modulziele: Die Studierenden können beurteilen, ob in einem Rohrleitungssystem mit unzulässigen dynamischen Druckänderungen zu rechnen ist, beispielsweise - wenn eine Pumpe durch Stromausfall abgeschaltet wird, - wenn der Generator einer Turbine vom Netz getrennt wird - wenn eine Armatur geöffnet oder geschlossen wird. Sie sind in der Lage, Rechenprogramme zu entwickeln, mit denen die dynamischen Druck- und Durchflußänderungen in einfachen Rohrleitungssystemen simuliert werden können. Sie können die Ergebnisse von Druckstoßberechnungen, die mit einem geeigneten Softwarepaket durchgeführt werden, interpretieren, die erforderlichen Maßnahmen zur Dämpfung von Druckstößen festlegen und deren Wirksamkeit nachweisen. Fachliche Kompetenz: Anwendung der naturwissenschaftlichen Grundlagen am Beispiel komplexer Strömungsverhältnisse. Systematische Kompetenzen: Die in Rohrleitungssystemen auftretenden dynamischen Druckänderungen sowie die daraus resultierenden maschinentechnischen Probleme sollen sicher erkannt, beschrieben, bewertet und gelöst werden und daraus fundierte eigene Urteile abgeleitet werden. Modulinhalte: Lehrmethoden/ Lehrformen: Grundlagen für die Berechnung instationärer Strömungen inkompressibler Fluide in unelastischen Rohrleitungen Grundlagen für die Berechnung instationärer Strömungen kompressibler Fluide in elastischen Rohrleitungen Graphisches Verfahren nach Schnyder-Bergeron Charakteristikenverfahren Impedanzmethode Praktika im Strömungsmaschinenlabor 1. Messung der Druckstöße beim Öffnen und Schließen von Ventilen 2. Messungen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Druckwellen Praktika im GDV-Labor 3. Entwicklung von Rechenprogrammen zur Simulation dynamischer Druck und Durchflußänderung und Vergleich von Messergebnissen mit Rechenergebnissen. 4. Simulation dynamischer Vorgänge in Pumpenanlagen mit Hilfe geeigneter Software. Vorlesung 50% Übungen 25 % Praktikum 25 36

37 Leistungsnachweis: Klausur Praktikum mit Anerkennung Voraussetzungen: Strömungslehre I Literaturempfehlung Vorlesungsunterlagen mit ausführlicher Literaturliste, z. B. DVGW-Arbeitsblatt W 303: Dynamische Druckänderungen in Wasserversorgungsanlagen. Streeter, Wylie: Fluid Transients, Mc Graw Hill Inc. Zielke: Elektronische Berechnung von Rohr- und Gerinneströmungen, Erich Schmitt Verlag. Workload: (30 Std/Credit) 150 h / 5 Credits Vorlesung: 30 h Übung: 15 h Praktikum: 15 h Vor- und Nachbereitung: 90 h Empfohlene Einordnung: 1. oder 2.. Semester 37

38 9M1W8 Credits: 5 Verantwortlich: Dozent/innen: Modulziele: Modulinhalte: Lehrmethoden/ Lehrformen: Regelungstechnik II Prof. Dr.-Ing. Ratjen Prof. Dr.-Ing. Ratjen Die Studierenden kennen und verstehen die wesentlichen Methoden zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens technischer Systeme im Zeit- und Frequenzbereich beherrschen die Asymptotenkonstruktion zur Frequenzgangdarstellung im Bode-Diagramm können Stabilitätsanalysen, Bestimmung von Amplitudenund Phasenreserve und den Reglerentwurf im Frequenzbereich durchführen kennen und verstehen die Vorteile unterschiedlicher Regelkreisstrukturen können ihr Wissen auf reale Systeme anwenden, insbesondere bezüglich Modellbildung, Modellvereinfachung und Reglerentwurf Bezüglich der übergeordneten Ausbildungsziele bedeutet dies: vertiefte Methodenkompetenz Fähigkeit zur Analyse komplexer technischer Systeme Fähigkeit zur Weiterbildung anhand anspruchsvoller Veröffentlichungen in der Regelungstechnik aufgrund vertiefter Kenntnis der fachlichen Grundlagen Anwendungsprojekt: komplexes elektromechanisches oder hydraulisches Antriebssystem Zeitverhalten linearer Systeme: stabile und instabile Verzögerungsglieder n-ter Ordnung, differenzierende und integrale Übertragungsglieder mit Verzögerung, Bedeutung der Glättung Behandlung linearer Systeme im Frequenzbereich: Frequenzgang, Ortskurve, Bode-Diagramm, Laplace- Transformation, komplexe Übertragungsfunktion Blockschaltalgebra (Rechnen mit dem Signalflussplan) Stabilitätsanalyse und Reglerentwurf im Frequenzbereich: Nyquist-Kriterium, Amplituden- und Phasenreserve, Kompensationsregler, Reglerentwurf nach gestufter Dämpfung und symmetrischem Optimum, Regelung schwachgedämpfter und instabiler Strecken Regelkreisstrukturen, insbesondere: Führungs- und Rückführregler, Kaskadenregelung, Stör- und Führungsgrössenaufschaltung, Vorsteuerung, Regler + Beobachter Vorlesung (50%), Übung (25%), Praktikum (25 %) Praktikumsversuche: Analyse des Zeitverhaltens ; Frequenzgang; Gleichstrommotor mit Strom-Drehzahlregelung und an- 38