1 B 1 Mathematik A 1 - Mechatronik Bachelor
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Modulhandbuch Mechatronik (Stand: 30.09.2012, Modulhandbuch_MECH_11) 0 Übersicht Bachelorstudium Mathematik A 1 B1 Übung Mathematik A 2 B2 Übung B3 Mathematik A 3 B4 Grundlagen der Elektrotechnik I B5 Grundlagen der Elektrotechnik II B6 Grundlagen der Elektrotechnik III B7 Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik B8 Statik und Festigkeitslehre B9 Dynamik starrer Körper Grundlagen der Informatik B 10 Übung B 11 Systemnahe Programmierung in C B 12 Eingebettete Systeme B 13 Digitaltechnik B 14 Werkstoffkunde B 15 Praktikum Mechatronische Systeme B 16 Grundlagen der Messtechnik B 17 Produktionstechnik I und II B 18 Halbleiterbauelemente B 19 Schaltungstechnik Technische Darstellungslehre 1 B 20 Technische Darstellungslehre 2 B 21 Grundlagen der Produktentwicklung Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik B 22 Praktikum Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik B 23 Einführung in die Systemtheorie B 24 Regelungstechnik A (Grundlagen) B 25 Sensorik B 26 1. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) B 27 2. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) B 28 nichttechnische Wahlmodule B 29 Berufspraktische Tätigkeit (Praktikum) Bachelorarbeit B 30 Hauptseminar Masterstudium M1 Vertiefungsrichtung 1 M2 Vertiefungsrichtung 2 M3 1. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) M4 2. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) M5 3. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) M6 Technische Wahlmodule M7 Nichttechnische Wahlmodule M8 2 Hochschulpraktika M9 2 Hauptseminare M 10 Berufspraktische Tätigkeit M 11 Masterarbeit Vertiefungsrichtungen des Masterstudims Mechatronik 1 Qualitätsmanagement und Messtechnik 2 Sensorik 3 Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik 4 Regelungstechnik 5 Technische Mechanik 6 Fertigungstechnologie 7 Rechnerunterstützte Produktentwicklung 8 Produktionssysteme 9 Entwurf Integrierter Schaltungen Digital 1) 10 Entwurf, Modellierung und Simulation von analog-digitalen Schaltungen und Systemen 11 Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit 1) 12 Mikroproduktionstechnik und MID 13 Hochfrequenztechnik und Photonik 14 Verteilte eingebettete Systeme 15 Simulation und Visualisierung 1) 16 Software Engineering 1) 1) Diese Vertiefungsrichtungen können nur von Studierenden belegt werden, die bis einschl. WS 2010/11 bereits Module in diesen Vertiefungsrichtungen belegt haben. 0 Übersicht 1 1 B 1 Mathematik A 1 8 2 B 2 Mathematik A 2 10 3 B 3 Mathematik A 3 12 4 B 4 Grundlagen der Elektrotechnik I 14 5 B 5 Grundlagen der Elektrotechnik II 15 6 B 6 Grundlagen der Elektrotechnik III 17 7 B 7 Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 19 8 B 8 Statik und Festigkeitslehre 21 9 B 9 Dynamik starrer Körper 23 10 B 10 Grundlagen der Informatik 25 11 B 11 Systemnahe Programmierung in C 26 12 B 12 Eingebettete Systeme 28 13 B 13 Digitaltechnik 30 14 B 14 Werkstoffkunde 31 15 B 15 Praktikum Mechatronische Systeme 33 16 B 16 Grundlagen der Messtechnik 34 17 B 17 Produktionstechnik I und II 36 18 B 18 Halbleiterbauelemente 38 19 B 19 Schaltungstechnik 40 20 B 20 Technische Darstellungslehre 1/ Technische Darstellungslehre 2 41 21 B 21 Grundlagen der Produktentwicklung 43 22 B 22 Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik 45 23 B 22 Praktikum Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik 47 24 B 23 Einführung in die Systemtheorie 48 25 B 24 Regelungstechnik A (Grundlagen) 49 26 B 25 Sensorik 50 27 B 26 – B27 Wahlpflichtmodule (aus Katalog) 52 27.1 Vertiefungsrichtung Qualitätsmanagement und Messtechnik 52 27.1.1 Fertigungs- und Prozessmesstechnik 52 27.1.2 Strategische Ausrichtung des praktischen Qualitätsmanagements in der produzierenden Industrie 54 27.1.3 Qualitätsmanagement 56 27.1.4 Mikro-, Nano- und rechnergestützte Messtechnik 58 27.1.5 Praktische Anwendungen von Qualitätsmanagementinstrumenten zur Erreichung strategischer Unternehmensziele 60 27.1.6 Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen 62 27.2 Vertiefungsrichtung Sensorik 27.2.1 27.2.2 27.2.3 27.2.4 27.2.5 27.2.6 27.2.7 Computerunterstützte Messdatenerfassung CAE von Sensoren und Aktoren Seminar Ausgewählte Kapitel der angewandten Sensorik Sensoren und Aktoren der Mechatronik Technische Akustik / Akustische Sensoren Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen 27.2.8 Seminar Sensorik und regenerative Energien 64 64 66 68 70 72 74 75 77 27.3 Vertiefungsrichtung Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik 80 27.3.1 Elektrische Antriebe 27.3.2 Elektrische Antriebstechnik I 27.3.3 Elektrische Antriebstechnik II 27.3.4 Elektrische Maschinen I 27.3.5 Elektrische Maschinen II 27.3.6 Elektrische Kleinmaschinen 27.3.7 Leistungselektronik 27.3.8 Leistungshalbleiter Bauelemente 27.3.9 Hochleistungsstromrichter für die EEV 27.3.10 Linearantriebe 27.3.11 Elektromagnetische Verträglichkeit 27.3.12 Pulsumrichter für elektrische Antriebe 27.3.13 Berechnung und Auslegung Elektrischer Maschinen 27.3.14 Schaltnetzteile 27.3.15 Elektromobilität – Architekturen und Komponenten 80 82 84 86 87 89 90 92 94 96 98 100 102 104 106 27.4 Vertiefungsrichtung Regelungstechnik 27.4.1 27.4.2 27.4.3 27.4.4 27.4.5 27.4.6 27.4.7 27.4.8 27.4.9 Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) Modellbildung in der Regelungstechnik Mehrgrößen-Zustandsregelung Nichtlineare Systeme Digitale Regelung Regelung nichtlinearer Systeme Optimalsteuerung Ereignisdiskrete Systeme Regelung verteilt-parametrischer Systeme 27.5 Vertiefungsrichtung Technische Mechanik 27.5.1 27.5.2 27.5.3 27.5.4 27.5.5 108 108 110 111 112 113 115 116 117 118 120 Mehrkörperdynamik Lineare Kontinuumsmechanik Methode der Finiten Elemente Technische Schwingungslehre Nichtlineare Kontinuumsmechanik 120 122 124 126 128 27.6 Vertiefungsrichtung Fertigungstechnologie 130 27.6.1 Lasertechnik 130 27.6.2 Sensorik in der Laserbearbeitung Sensorik in der Laserbearbeitung WS: V Sensorik in der Laserbearbeitung 27.6.3 Maschinen und Werkzeuge der Umformtechnik 27.6.4 Kunststoff-/Fertigungstechnik 27.6.5 Umformtechnik 27.6.6 Mikroproduktionstechnik 27.6.7 Laserbasierte Prozesse in Industrie und Medizin 27.6.8 Lasersystemtechnik II 27.6.9 Sonderthemen der Umformtechnik 27.6.10 Technologie der Verbundwerkstoffe 132 132 132 134 135 136 138 140 142 144 145 27.7 Vertiefungsrichtung Rechnerunterstützte Produktentwicklung146 27.7.1 Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren 27.7.2 Integrierte Produktentwicklung 27.7.3 Technische Produktgestaltung 27.8 Vertiefungsrichtung Produktionssysteme 27.8.1 27.8.2 27.8.3 27.8.4 27.8.5 27.8.6 27.8.7 Produktion in der Elektronik - Siliciumtechnologie Produktion in der Elektronik – Produktionsprozesse Automatisierte Produktionsanlagen Technik der Halbleiterfertigungsgeräte Systemtechnik Handhabungs- und Montagetechnik Produktionssystematik 146 148 149 151 151 152 154 156 158 159 161 27.9 Vertiefungsrichtung Entwurf Integrierter Schaltungen Digital 162 27.9.1 27.9.2 27.9.3 27.9.4 27.9.5 27.9.6 Entwurf integrierter Schaltungen I Entwurf integrierter Schaltungen II Hardware-Beschreibungssprache VHDL Elektronik programmierbarer Digitalsysteme Architekturen der digitalen Signalverarbeitung Test Integrierter Schaltungen 162 164 165 166 168 170 27.10 Vertiefungsrichtung Entwurf, Modellierung und Simulation von analog-digitalen Schaltungen und Systemen 172 27.10.1 Analoge Elektronische Systeme 27.10.2 Modellierung und Simulation von Schaltungen und Systemen 27.10.3 Signalkonditionierung in integrierten Analogschaltungen 27.10.4 Integrierte Schaltungen für Funkanwendungen 27.10.5 Digitale Elektronische Systeme 27.10.6 Test Integrierter Schaltungen 27.10.7 Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer 172 174 176 178 180 182 184 27.11 Vertiefungsrichtung Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit 186 27.11.1 Zuverlässigkeit und Fehleranalyse integrierter Schaltungen 27.11.2 Technologie integrierter Schaltungen 27.11.3 Prozessintegration und Bauelementarchitekturen 27.11.4 Halbleiter- und Bauelementemesstechnik 27.11.5 Nanoelektronik 27.11.6 Elektromobilität – Architekturen und Komponenten 27.12 186 187 189 191 193 195 Vertiefungsrichtung Mikroproduktionstechnik und MID 197 27.12.1 Kunststoffe und ihre Eigenschaften 27.12.2 Kunststoffverarbeitung 27.12.3 Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren 27.12.4 Technologie integrierter Schaltungen 27.12.5 Mikroproduktionstechnik 27.12.6 Produktion in der Elektronik – Produktionsprozesse 27.12.7 MIDFLEX – Molded Interconnect Devices und flexible Schaltungsträger 27.13 Vertiefungsrichtung Verteilte eingebettete Systeme 27.14.1 Echtzeitsysteme 27.14.2 Reconfigurable Computing Ü: Exercises to Reconfigurable Computing 27.14.3 Cyberphysical Systems 27.14.4 Hardware-Software-Co-Design 27.14.5 Verteilte Systeme 27.14.6 Parallele Systeme 27.15 Vertiefungsrichtung Simulation und Visualisierung 27.15.1 Simulation und wissenschaftliches Rechnen 27.15.2 Simulation and Modelling I 27.15.3 Applied Visualization 27.16 206 Vertiefungsrichtung Hochfrequenztechnik und Photonik 207 27.13.1 Photonik 1 27.13.2 Photonik 2 27.13.3 Hochfrequenztechnik 27.13.4 Komponenten optischer Kommunikationssysteme 27.13.5 Passive Bauelemente und deren HF-Verhalten 27.14 197 198 199 200 202 204 Vertiefungsrichtung Software Engineering 27.16.1 Seminar Software Engineering 27.16.2 Software Verification and Validation 27.16.3 Software Engineering in der Praxis 27.16.4 Fehlertolerierende Softwarearchitekturen 27.16.5 Grundlagen des Software Engineering 27.16.6 Softwarezuverlässigkeit 207 209 211 213 215 217 217 219 219 221 223 225 226 228 228 230 232 233 233 234 236 238 240 242 28 B 28 Nichttechnische Wahlmodule 244 29 B 29 Berufspraktische Tätigkeit (Praktikum) 245 30 B 30 Bachelorarbeit / Hauptseminar 246 31 M 1 Vertiefungsrichtung 1 247 32 M 2 Vertiefungsrichtung 2 247 33 M 3 1. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) 248 34 M 4 2. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) 248 35 M 5 3. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) 248 36 M 6 Technische Wahlmodule 249 37 M 7 Nichttechnische Wahlmodule 249 38 M 8 2 Hochschulpraktika 250 39 M 9 2 Hauptseminare 251 40 M 10 Berufspraktische Tätigkeit 252 41 M 11 Masterarbeit 253 1 B 1 Mathematik A 1 1 Modulbezeichnung Mathematik A 1 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V: Mathematik für Ingenieure A1 (4 SWS) 5,0 ECTS Ü: Übungen zur Mathematik für Ingenieure A1(2 SWS) 2,5 ECTS Dozenten der Angewandten Mathematik 4 Modulverantwortlicher Inhalt Dr. Michael J. Fried Lernziele und Kompetenzen Die Studierenden lernen - grundlegende Begriffe und Strukturen der Mathematik - Aufbau des Zahlensystems - sicheren Umgang mit Vektoren und Matrizen - Lösungsmethoden zu linearen Gleichungssystemen - Grundlagen der Analysis und der mathematischen exakten Analysemethoden - grundlegende Beweistechniken in o.g. Bereichen Schulwissen in Mathematik 5 6 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote Grundlagen: Aussagenlogik, Mengen, Relationen, Abbildungen Zahlensysteme: natürliche, ganze, rationale und reelle Zahlen, komplexe Zahlen Vektorräume: Grundlagen, Lineare Abhängigkeit, Spann, Basis, Dimension, euklidische Vektor- und Untervektorräume, affine Räume Matrizen, Lineare Abbildungen, Lineare Gleichungs-systeme: Matrixalgebra, Lösungsstruktur linearer Gleichungssysteme, GaußAlgorithmus, inverse Matrizen, Matrixtypen, lineare Abbildungen, Determinanten, Kern und Bild, Eigenwerte und Eigenvektoren, Basis, Ausgleichsrechnung Grundlagen Analysis einer Veränderlichen: Grenzwert, Stetigkeit, elementare Funktionen, Umkehrfunktionen Ab Studiensemester 1 Studierende von „EEI, IuK, Mech, CE“ Pflichtmodul Vorlesung: 90minütige Abschlussklausur Übung: erfolgreiche Teilnahme V: 100% der Modulnote Ü: 0% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 90 h Eigenstudium: 135 h 1 Semester deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 7,5 ECTS 16 Vorbereitende Literatur Skripte des Dozenten A. Hoffmann, B. Marx, W. Vogt, Mathematik für Ingenieure 1, Pearson K. Finck von Finckenstein, J. Lehn et. al., Arbeitsbuch für Ingenieure, Band I, Teubner 2 B 2 Mathematik A 2 1 Modulbezeichnung Mathematik A 2 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V: Mathematik für Ingenieure A2 (5 SWS) 6,25 ECTS Ü: Übungen zur Mathematik für Ingenieure A2(3 SWS) 3,75 ECTS Dozenten der Angewandten Mathematik 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 10,0 ECTS Dr. Michael J. Fried Differentialrechnung einer Veränderlichen: Ableitung mit Rechenregeln, Mittelwertsätze, L’Hospital, TaylorFormel, Kurvendiskussion Integralrechnung einer Veränderlichen: Riemann-Integral, Hauptsatz der Infinitesimalrechnung, Mittelwertsätze, Partialbruchzerlegung, uneigentliche Integration Folgen und Reihen: reelle und komplexe Zahlenfolgen, Konvergenzbegriff und – sätze, Folgen und Reihen von Funktionen, gleichmäßige Konvergenz, Potenzreihen, iterative Lösung nichtlinearer Gleichungen Grundlagen Analysis mehrerer Veränderlicher: Grenzwert, Stetigkeit, Differentiation, partielle Ableitungen, totale Ableitung, allgemeine Taylor-Formel, Extremwertaufgaben, Extremwertaufgaben mit Nebenbedingungen, Theorem über implizite Funktionen 1 Gewöhnliche Differentialgleichungen: Explizite Lösungsmethoden, Existenz- und Eindeutungssätze, Lineare Differentialgleichungen, Systeme von Differentialgleichungen, Eigen- und Hauptwertaufgaben, Fundamentalsysteme, Stabilität 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 8 9 Die Studierenden lernen - Beherrschung der Differential- und Integralrechnung einer reellen Veränderlichen - Umgang mit mathematischen Modellen - Konvergenzbegriff bei Folgen und Reihen - Rechnen mit Grenzwerten - grundlegende Eigenschaften bei mehrdimensionalen Funktionen - grundlegende Beweistechniken in o.g. Bereichen - Typen von gewöhnlichen Differentialgleichungen - elementare Lösungsmethoden - allgemeine Existenz- und Eindeutigkeitsresultate - Zusammenhang mit linearer Algebra - Anwendungen in Ingenieurswissenschaften Besuch der Vorlesung Mathematik für Ingenieure I Ab Studiensemester 2 Studierende von „EEI, IuK, Mech, CE“ Pflichtmodul 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote Vorlesung: 120minütige Abschlussklausur Übung: erfolgreiche Teilnahme V: 100% der Modulnote Ü: 0% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 112 h Eigenstudium: 188 h 14 Dauer des Moduls 1 Semester + 1/3 Semester deutsch Skripte des Dozenten A. Hoffmann, B. Marx, W. Vogt, Mathematik für Ingenieure 1, 2, Pearson K. Finck von Finckenstein, J. Lehn et. al., Arbeitsbuch für Ingenieure, Band I und II, Teubner H. Heuser, Gewöhnliche Differentialgleichungen, Teubner 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 3 B 3 Mathematik A 3 1 Modulbezeichnung Mathematik A 3 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Mathematik für Ingenieure A3 (2 SWS) Ü: Übungen zur Mathematik für Ingenieure A3 (2 SWS) Dozenten der Angewandten Mathematik 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote Dr. Michael J. Fried - Funktionentheorie: Elementare Funktionen komplexer Variablen, holomorphe Funktionen, Integralsatz von Cauchy, Residuentheorie - Vektoranalysis: Potentiale, Volumen-, Oberflächen- und Kurvenintegrale, Parametrisierung, Transformationssatz, Integralsätze, Differentialoperatoren Die Studierenden lernen - elementare komplexe Funktionen - Eigenschaften von diesen und Unterschiede zu reellen Funktionen - sicheren Umgang mit dem Integralsatz von Cauchy - Bedeutung der Residuentheorie - grundlegende Integrationstechniken über mehrdimensionale Bereiche - Zusammenhänge zwischen Volumen-, Oberflächen- und Kurvenintegralen - grundlegende Differentialoperatoren und Zusammenhänge zwischen diesen - grundlegende Beweistechniken in o.g. Bereichen Besuch der Vorlesung Mathematik für Ingenieure I und II Ab Studiensemester 3 Studierende von EEI, IuK, Mech, CE, ET, Medizintechnik Pflichtmodul Vorlesung: 60minütige Abschlussklausur V: 100% der Modulnote Ü: 0% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 2/3 Semester deutsch Skripte des Dozenten A. Hoffmann, B. Marx, W. Vogt, Mathematik für Ingenieure 1, 2, Pearson K. Finck von Finckenstein, J. Lehn et. al., Arbeitsbuch für Ingenieure, Band I und II, Teubner 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 4 B 4 Grundlagen der Elektrotechnik I 1 Modulbezeichnung Grundlagen der Elektrotechnik I 7,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten Grundlagen der Elektrotechnik I(4 SWS) Übungen zu Grundlagen der Elektrotechnik I (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. M. Albach 4 Modulverantwortlicher Inhalt Prof. Dr.-Ing. M. Albach 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Die Studierenden - werden vertraut mit dem Begriff des Feldes, - lernen die passiven Bauelemente Kondensator, Widerstand, Induktivität und Transformator kennen, - können Gleich- und Wechselstromnetzwerke berechnen, - sind vertraut mit den Begriffen: Resonanzerscheinungen, Schwingkreis, Energie und Leistung bei Wechselspannung, Leistungsanpassung, Blindstromkompensation, Drehstromsystem Keine 5 8 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur - Grundlegende Einführung in das elektrostatische Feld, das stationäre elektrische Strömungsfeld, das stationäre Magnetfeld und das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld - einfache Gleichstromnetzwerke - komplexe Wechselstromrechnung, Ortskurven Ab Studiensemester 1 Studierende im Studiengang Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Pflichtmodul) Studierende im Studiengang Mechatronik (Pflichtmodul) V + Ü: schriftliche Prüfung, 120 Minuten Klausurergebnis: 100% der Modulnote 1 Jährlich, jeweils im WS Präsenzzeit: 63 h Eigenstudium: 63 h 1 Semester deutsch Lehrbücher: Grundlagen der Elektrotechnik 1/2 M. Albach, 2004/5, Pearson-Verlag Übungen im Downloadbereich auf der Homepage des Lehrstuhls K. Finck von Finckenstein, J. Lehn et. al., Arbeitsbuch für Ingenieure, Band I und II, Teubner H. Heuser, Gewöhnliche Differentialgleichungen, Teubner 5 1 2 3 4 5 B 5 Grundlagen der Elektrotechnik II Modulbezeichnung ETechnik2 Lehrveranstaltungen ETechnik2 V ETechnik2 Ü Dozenten Grundlagen der Elektrotechnik II 5,0 ECTS Grundlagen der Elektrotechnik 2 (2SWS) Übungen zu Grundlagen der Elektrotechnik 2 (2SWS) 2,5 ECTS 2,5 ECTS Modulverantwortlicher Inhalt Prof. Dr.-Ing. L.-P. Schmidt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand Prof. Dr.-Ing. L.-P. Schmidt Dipl.-Ing. S. Methfessel + Tutoren - Zeitharmonische Signale (komplexe Darstellung) - Quelle und Last; Ersatzquellen; gesteuerte Quellen - Methoden und Theoreme zur Berechnung einfacher Schaltungen - Analyse von umfangreichen linearen Netzwerken (Maschenstromverfahren, Knotenpotenzialverfahren) - Zweipole ( komplexe Frequenz; Eigenschaften der Zweipolfunktion; Zweipolsynthese und Netzwerkvarianten) - Mehrpolige Netzwerke - Zweitore (Matrixform; Ersatzschaltungen; Zusammenschaltungen, Betriebsverhalten; Frequenzverhalten) - Nicht sinusförmige periodische Erregung von Netzwerken (Fourierreihe; stationäre Reaktion auf periodische Erregung) - Nichtlineare Zweipole Die Studierenden - erwerben fundierte Kenntnisse über die Analyse elektrischer Grundschaltungen und Netzwerke aus konzentrierten Bauelementen bei sinus- und nichtsinusförmiger harmonischer Erregung - sind in der Lage, die Funktion einfacher elektrischer Netzwerke zu analysieren und die Eigenschaften einfacher Schaltungen bei sinusund nichtsinusförmiger harmonischer Erregung zu berechnen - Grundlagen der Elektrotechnik 1 - Mathematik I - Mathematik II (begleitend) Ab Studiensemester 2 - Bachelorstudium EEI - Studium Lehramt an beruflichen Schulen - Bachelorstudium Mechatronik - Bachelorstudium CE - Nebenfach Informatik - Nebenfach Physik, Mathematik, Technomathematik 90-minütige Abschlussklausur 100% Note der Abschlussklausur 1 Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch - Grundlagen der Elektrotechnik 1, Albach, M., 2004 - Grundlagen der Elektrotechnik 2, Albach, M., 2004 - Grundlagen der Elektrotechnik 3, Schmidt, L.-P., Schaller, G., Martius, S., 2006 6 B 6 Grundlagen der Elektrotechnik III 1 Modulbezeichnung Grundlagen der Elektrotechnik III 2 Lehrveranstaltungen Grundlagen der Elektrotechnik III (2 SWS) 2,5 ECTS Übungen zu Grundlagen der Elektrotechnik III (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. R. Lerch 4 Modulverantwortlicher Inhalt Prof. Dr.-Ing. R. Lerch 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Diese Vorlesung stellt den dritten Teil der dreisemestrigen Pflichtlehrveranstaltung über Grundlagen der Elektrotechnik für Studenten der Mechatronik sowie der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik im Grundstudium dar. Die Hauptlernziele bestehen im Verständnis von Analyseverfahren für lineare und nichtlineare Netzwerke sowie der Messtechnik elektrischer und nichtelektrischer Größen. Zunächst wird die Laplacetransformation erläutert, um damit einfache lineare zeitinvariante Netzwerke mit beliebiger Erregung analysieren zu können. Im zweiten Teil werden Schaltungen mit nichtlinearen Bauelementen vertieft. Im Kapitel "Meßverstärker" sollen zunächst die Funktionsweise und die Einsatzmöglichkeiten des Operationsverstärkers anhand von messtechnischen Grundschaltungen verstanden werden. Danach folgt eine umfassende Einführung in die Grundlagen der el. Messtechnik. Abschließend werden wichtige Wechselwirkungen und physikalische Wandlungsprinzipien zur Messung elektrischer und nichtelekrischer Größen vorgestellt und anhand von Beispielen geübt. Grundlagen der Elektrotechnik I und II 5 8 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand 5,0 ECTS - Umfang und Bedeutung der elektrischen Messtechnik - Die Grundlagen des Messens - Ausgleichsvorgänge, Frequenz-Transformation und VierpolÜbertragungsverhalten - Nichtlineare Bauelemente, Schaltungen und Systeme - Messverstärker und Messbrücken 3. Studiensemester Studierende EEI Studierende Mechatronik Studierende CE 90-minütige schriftliche Abschlussklausur Note der Abschlussklausur Jährlich im WS Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch Lehrbuch: „Elektrische Messtechnik“, R. Lerch, 3. Aufl. 2006 Übungsbuch: „Elektrische Messtechnik – Übungen“, R. Lerch, M. Kaltenbacher, F. Lindinger, A. Sutor, 2. Aufl. 2005 7 1 2 3 4 5 B 7 Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik Modulbezeichnung 11 PR GET I-III Lehrveranstaltungen PR GET I PR GET II PR GET III Dozenten Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik Modulverantwortlicher Inhalt Prof. Dr.-Ing. M. Albach 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 8 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 2,5 ECTS SS+WS Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik I Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik II Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik III Prof. Dr.-Ing. M. Albach Prof. Dr.-Ing. L.-P. Schmidt Prof. Dr.-Ing. R. Lerch Teil I: - Wickelkondensator, Magnetfeldmessung - Transformator, Schwingkreis Teil II: - Ohmsche Netze; Zweitore - Quelle und Last; reaktiver Zweipol; Bode-Diagramm - Schaltungssimulation - Nichtsinusförmige periodische Signale und Fourierreihen Teil III: - Einschwingvorgang, Messschaltung, nichtlineares Bauteil, Brückenschaltung Die Studierenden - lernen den Umgang mit den grundlegenden Messgeräten wie z.B. Multimeter, Sinusgenerator, Oszilloskop - üben den Umgang mit realen Komponenten, indem sie einen Kondensator und einen Transformator selber herstellen - entwerfen und bauen einfache Schaltungen auf und messen deren elektrisches Verhalten im Vergleich zum berechneten bzw. simulierten Verhalten - lernen parasitäre Eigenschaften von Bauelementen kennen, indem sie berechnete und gemessene Ergebnisse vergleichen - lernen den Umgang mit nichtsinusförmigen periodischen Signalen Vorheriger Besuch der jeweiligen Vorlesung Ab Studiensemester 2 Pflichtmodul in den Studiengängen - Elektrotechnik- Elektronik-Informationstechnik - Mechatronik - Energietechnik (mit geändertem Teil III) - Medizintechnik Unbenoteter Schein SS oder WS, abhängig vom Studiengang 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit pro Teil: 12 h Vorbereitungszeit pro Teil: 13 h 3 Semester Deutsch Versuchsbeschreibungen der beteiligten Lehrstühle 8 B 8 Statik und Festigkeitslehre 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. S. Leyendecker Prof. Dr.-Ing. habil. K. Willner Dipl.-Ing. Volker Barth 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. K. Willner 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Kraft- und Momentenbegriff; Axiome der Statik; - ebene und räumliche Statik; - Flächenmomente 1. und 2. Ordnung; - Tribologie; - Arbeit; - Spannung, Formänderung, Stoffgesetz; - überbestimmte Stabwerke; Balkenbiegung - Torsion; Querkraftschub; - Energiemethoden der Elastostatik; - Stabilität; - Elastizitätstheorie und Festigkeitsnachweis Die Studierenden - sind vertraut mit den grundlegenden Begriffen und Axiomen der Statik und - können Lager-, Gelenk- und Zwischenreaktionen ebener und räumlicher Tragwerke bestimmen; - erhalten mit den Grundlagen der linearen Thermo-Elastizität (verallgemeinertes Hooke'sches Stoffgesetz) die Befähigung, die Beanspruchung und Deformation in Fachwerken zu ermitteln; - beherrschen die Berechnung der Flächenmomente 1. und 2. Ordnung und - sind befähigt, die Deformationen und Beanspruchungen räumlicher Tragwerke mittels Energiemethoden der Elastostatik (Mohr'sches Verfahren, Castigliano/Menabrea) zu bestimmen; - können über Festigkeitshypothesen den Festigkeitsnachweis unter Einbeziehung von Stabilitätskriterien erbringen. keine 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote Statik und Festigkeitslehre (Statics and Strength of Materials) WS/SS: V: Statik und Festigkeitslehre (3 SWS) Ü: Statik und Festigkeitslehre (2 SWS) T: Statik und Festigkeitslehre (2 SWS) 7,5 ECTS 7,5 ECTS Ab Studiensemester 1 Studierende CBI, ET, LSE, WING, WW, MT: Pflichtmodul (WS) Studierende Mechatronik: Pflichtmodul (SS) schriftliche Prüfung (90 min) Prüfung 100% der Modulnote 12 Turnus des Angebots jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 90 h Eigenstudium: 135 h 1 Semester Deutsch - Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik 1. Berlin: Springer-Verlag, 2006. - Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik 2. Berlin: Springer-Verlag, 2007. 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 9 B 9 Dynamik starrer Körper 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Dynamik starrer Körper (Dynamics) WS V: Dynamik starrer Körper (3 SWS) Ü: Dynamik starrer Körper (2 SWS) T: Dynamik starrer Körper (1 SWS) 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. S. Leyendecker 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. S. Leyendecker 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen Die Studierenden - sind vertraut mit den grundlegenden Begriffen und Axiomen der Dynamik; - können die Bewegungen von Massenpunkten und starren Körpern in verschiedenen Koordinatensystemen beschreiben; - können die Bewegungsgleichungen von Massenpunkten und starren Körpern mittels der Newton’schen Axiome oder mittels der Lagrange’schen Gleichungen aufstellen; - können die Bewegungsgleichungen für einfache Stossprobleme lösen; - können die Bewegungsgleichungen für einfache Schwingungsprobleme analysieren; 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse aus dem Modul „Statik, Elastostatik und Festigkeitslehre“ bzw. „Statik und Festigkeitslehre“ 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 3 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 7,5 ECTS 7,5 ECTS - Kinematik von Punkten und starren Körpern; - Relativkinematik von Punkten und starren Körpern; - Kinetik des Massenpunktes; - Newton’sche Axiome; - Energiesatz; - Stossvorgänge; - Kinetik des Massenpunktsystems; - Lagrange’sche Gleichungen 2. Art; - Kinetik des starren Körpers; - Trägheitstensor; - Kreiselgleichungen; - Schwingungen; Studierende MB, MECH, WING: Pflichtmodul Studierende Technomathematik: Wahlpflichtmodul schriftliche Prüfung (90 min) Prüfung 100% der Modulnote jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: 90 h Eigenstudium: 135 h 1 Semester Deutsch - Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik 3. Berlin: Springer-Verlag, 2006. 10 B 10 Grundlagen der Informatik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Grundlagen der Informatik (Computer Science for Engineers) Grundlagen der Informatik (3 SWS) Übungen zu Grundlagen der Informatik (3 SWS) Prof. Dr.-Ing. E. Nöth Dipl.-Inf. M. Prümmer Dipl.-Inf. F. Jäger 7,5 ECTS 4,0 ECTS 3,5 ECTS Prof. Dr.-Ing. E. Nöth - Einführung in UNIX/Linux - Einführung in die Programmierung mit Java Grundlagen der Rechnerarchitektur - Programmiersprachen: von der Maschinensprache zur Objektorientierung - Objektorientierte Programmierung - Datenstrukturen und Algorithmen: Suchen und Sortieren, Listen, Keller, Bäume - Internet, Verteilte Systeme Die Studierenden - erwerben fundierte Kenntnisse der objektorientierten Programmierung - einführende Kenntnisse über Rechnerarchitektur, Programmiersprachen, Datenstrukturen und Algorithmen - sind in der Lage, Programmieraufgaben selbstständig zu lösen keine Ab Studiensemester 1 - Studierende Elektrotechnik, Mechatronik, Linguistische Informatik, Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Werkstoffwissenschaften und Chemie- und Bioingenieurwesen 10 Studien- und Prüfungsleistungen Die Modulprüfung besteht aus unbenotetem Schein, erworben durch erfolgreiche Teilnahme an den Übungen Klausur von 90 Minuten 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Klausur: 100% der Modulnote 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 90 h Eigenstudium: 135 h 1 Semester Deutsch - Siehe Folien im Internet sowie dort angegebene Literatur 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Halbjährlich 11 B 11 Systemnahe Programmierung in C 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand Systemnahe Programmierung in C (Systems Programming in C) V: Systemnahe Programmierung in C (2 SWS) Ü: Übung zu Systemnahe Programmierung in C (2 SWS) P: Rechnerübung zu Systemnahe Programmierung in C (freiw. Ergänzung) Dr.-Ing. Jürgen Kleinöder Dr.-Ing. Daniel Lohmann 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS Dr.-Ing. Jürgen Kleinöder - Systemarchitekturen, Betriebssysteme, Mikrocontroller - Einführung in die Programmiersprache C - Vom C-Quellcode zum laufenden Programm - Mikrocontroller-Programmierung am Beispiel AVR - Zeiger, Felder und Strukturen in C - Nebenläufigkeit und Interrupts - Programme und Prozesse - Dateisysteme - Prozesse und Signale - Threads, Koordinierung Die Studierenden - lernen die Grundkonzepte der Programmierung auf einer Mikrocontrollerplattform im Vergleich zur Programmierung an der Schnittstelle eines Betriebssytems - erlernen hierbei beispielhaft die systemnahe Programmiersprache C - verstehen die grundlegenden Probleme von Nebenläufigkeit durch Interrupts oder Parallelverarbeitung - lernen grundlegende Betriebssystemabstraktionen wie Prozesse, Threads oder Dateien kennen. Modul „Grundlagen der Informatik“ Studiensemester 2 Pflichtmodul des Bachelorstudiengangs Mechatronik Klausur, 90 Minuten Die Rahmen der Übungen gestellten Übungsaufgaben können abgegeben werden und werden in diesem Fall bewertet. Auf Basis des Ergebnisses dieser Bewertungen können bis zu 10% Bonuspunkte erworben werden, die zu dem Ergebnis einer bestandenen Klausur hinzugerechnet werden und damit die Klausurnote verbessern können. Klausurnote zu 100% Jeweils im Sommersemester Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch - Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie. The C Programming Language. Prentice Hall. - Richard M. Stallman. Using GCC: The GNU Compiler Collection Manual. GNU Press. 12 B 12 Eingebettete Systeme 1 Modulbezeichnung Eingebettete Systeme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Eingebettete Systeme (2 SWS) Ü: Eingebettete Systeme (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. J. Teich und Mitarbeiter 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. J. Teich 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen Unter eingebetteten Systemen versteht man Rechensysteme, die auf einen Anwendungsbereich zugeschnitten (z.B. mobile Kommunikationsgeräte, Chipkartensysteme, Industriesteuerungen, Unterhaltungselektronik, Medizintechnik) und in einen technischen Kontext eingebunden sind. Das große Interesse am systematischen Entwurf von heterogenen eingebetteten Systemen ist verursacht durch die steigende Vielfalt und Komplexität von Anwendungen für eingebettete Systeme, die Notwendigkeit, Entwurfs- und Testkosten zu senken sowie durch Fortschritte in Schlüsseltechnologien (Mikroelektronik, formale Methoden). Die Inhalte sind: 1. Eigenschaften eingebetteter Systeme 2. Entwurfsmethodik 3. Spezifikation eingebetteter Systeme 4. Ablaufplanungsverfahren (Scheduling) 5. Architektursynthese heterogener Multiprozessorsysteme 6. Echtzeitbetriebssysteme Die Studierenden erwerben fundierte Kenntnisse für den Entwurf und die Implementierung eingebetteter Systeme unter Einsatz formaler Methoden und rechnergestützter Entwurfsverfahren. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 5. Semester Bachelorstudium Informatik: Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design Bachelorstudium Mechatronik: Pflichtmodul Masterstudium Informatik: Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design der Säule der systemorientierten Vertiefungsfächer 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Benoteter Leistungsnachweis durch 90minütige Klausur 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester 14 Dauer des Moduls 100% der Note des Leistungsnachweises Jährlich 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Deutsch 13 1 B 13 Digitaltechnik 2 Modulbezeichnung EEI - 20 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Sprechstunde Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Digitaltechnik 5,0 ECTS Digitaltechnik (Vorl., 2 SWS) Übungen zu Digitaltechnik (Übg., 2 SWS) Prof. Dr.-Ing. S. Sattler Dipl.-Ing. J. Frickel 2,5 ECTS 2,5 ECTS Prof. Dr.-Ing. S. Sattler n.V. – Zahlendarstellung – Der Universalrechner nach John von Neumann – Mathematische Grundlagen und Anwendungen der Schaltalgebra – Minimierungsverfahren für (kombinatorische) Schaltnetze – Entwurf von (sequentiellen) Schaltwerken – Elektronische Grundschaltungen mit MOS-Transistoren – Impulstechnik – Standardlösungen und -schaltungen Die Studierenden - erwerben Grundkenntnisse über digitale Schaltungen und Systeme - können digitale Grundschaltungen, insbesondere Schaltnetze und Schaltwerke entwerfen und minimieren - keine EEI: im 3. Semester Mech, IuK: im 1. Semester EEI, IuK, Mech: Pflicht im BSc Techno-Mathematik: Nebenfach 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots Schriftliche Klausur (90 Min.) 14 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 30 h Vorl. + 30 h Übung 90 h Eigenstudium 1 Semester Deutsch Skript Digitaltechnik – Prof. Dr.-Ing. W. Glauert 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Klausurnote 3 x pro Jahr Jährlich, im WS 14 B 14 Werkstoffkunde 1 Modulbezeichnung Werkstoffkunde 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS: Werkstoffkunde 1 (4 SWS) 5,0 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. D. Drummer Prof. Dr.-Ing. A. Roosen Dr.-Ing. S. Rosiwal Dr.-Ing. H. Höppel 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. D. Drummer 5 Inhalt - Wissensvermittlung zu Grundlagen der Werkstoffkunde - Werkstofftechnik, Werkstoffanwendungen, Werkstoffauswahl, Normung und Bezeichnung - Metallurgie, Kunststofftechnik, Keramik, Verbundwerkstoffe 6 Lernziele und Kompetenzen - Einführung der kristallinen Werkstoffe, der Polymere, der Gläser und der Keramiken. - Erlernen von Zustandsdiagrammen mit besonderer Betonung des Eisen-Kohlen-Stoff-Zustandsdiagrammes. - Im Rahmen der Vorlesung werden die verschiedenen metallischen Werkstoffgruppen wie Stahl, Gußeisen, Leichtmetalle (Aluminium, Magnesium, Titan) und Superlegierungen behandelt. Es erfolgt eine Untergliederung in die Einzelkapitel Erzeugung, Verarbeitung, wichtige Legierungen und Anwendung. - Im Bereich der Kunststoffe werden neben den wichtigsten Polymerisationsverfahren die Stuktur-Eigenschaftsbezie-hungen von armorphen und teilkristallinen Polymeren und deren Einfluss auf das mechanische Verhalten erläutert. Das Verformungsverhalten von Polymerwerkstoffen wird anhand von Modellen und molekularen Verformungsmechanismen für die verschiedenen Zustandsbereiche beschrieben, wobei auch auf heterogene Werkstoffe wie Faserverbunde eingegangen wird. Außerdem wird ein Überblick über den Abbau und die Alterung von Kunststoffen gegeben. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Grundkenntnisse aus der Chemie und Physik, insbesondere Mechanik 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls ab Studiensemester 3 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots - Studierende der Mechatronik im Grundstudium - Vorlesung: 120-minütige Abschlussklausur Abschlussklausur jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch eigene Skripten 15 B 15 Praktikum Mechatronische Systeme 1 Modulbezeichnung Praktikum Mechatronische Systeme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Praktikum Mechatronische Systeme (4 SWS) 5,0 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr. rer. nat. L. Frey Dr.-Ing. T. Dirnecker e.a. 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. rer. nat. L. Frey 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Einführung in die interdisziplinäre Produktentwicklung - Anwendung des Grundlagenwissens aus dem Maschinenbau und der Elektrotechnik durch die Erarbeitung einer Lösung und deren praktische Umsetzung anhand einer konkreten Aufgabenstellung - Förderung der Teamfähigkeit durch teamorientierte Bearbeitung der Aufgabenstellung - Förderung des Zeitmanagements durch projektbezogene Bearbeitung der Aufgabenstellung - Kenntnisse über Herangehensweise an interdisziplinäre Projekte - Kenntnisse über Methoden zum Vorgehen für die Problemlösung - Kenntnisse über Grundlagen des Gestaltens - Kenntnisse über Kostenerkennung - Erlangung der Fähigkeit zur Teamarbeit, zur Präsentation technischer Ergebnisse und zum Zeitmanagement Grundlagen der Produktentwicklung, Grundlagen der Elektrotechnik, Grundlagen der Antriebstechnik, Grundlagen der Informatik, Sensorik 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Ab Studiensemester 5 Studierende Maschinenbau: eines von 26 Basismodulen 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots P: unbenoteter Schein 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Nach Absprache in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Es wird keine Note vergeben Jährlich 16 1 2 B 16 Grundlagen der Messtechnik Modulbezeichnung Grundlagen der Messtechnik - GMT Lehrveranstaltungen Vorlesung im SS (2 SWS): Grundlagen der Messtechnik - GMT Übung im SS (2 SWS): Grundlagen der Messtechnik - GMT Ü 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 8 Voraussetzungen für Teilnahme Einpassung Musterstudienplan die in ∑ 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS Allgemeine Grundlagen - Wesen des Messens - Messprinzipien, Messmethoden und Messverfahren - Statistik – Auswertung von Messreihen - Messabweichungen und Messunsicherheitsberechnung Messgrößen des SI Einheitensystems - Elektrische Größen (inkl. Messelektronik und A/D-Umsetzung), optische Größen, Temperatur, Zeit (und Frequenz), Länge - Winkel und Neigung, Kraft und Masse Teilgebiete der industriellen Messtechnik - Prozessmesstechnik - Fertigungsmesstechnik - Mikro- und Nanomesstechnik Lernziele - Basiswissen zu Grundlagen der Messtechnik, messtechnischen Tätigkeiten, Beschreibung der Eigenschaften von Messeinrichtungen und Messprozessen, Internationales Einheiten¬system und Rückführung von Messergebnissen. - Grundkenntnisse zur methodisch-operativen Herangehensweise an Aufgaben des Messens statischer Größen, Lösen einfacher Messaufgaben und Ermitteln von Messergebnissen aus Messwerten Kompetenzen - Bewertung von Messeinrichtungen, Messprozessen und Messergebnissen sowie Durchführen einfacher Messungen statischer Größen. Kenntnisse in Physik, Mathematik und Statistik Ab Studiensemester 5 Bachelor Verwendbarkeit des Moduls Pflichtmodul für Ba MB, Ba ME, Ba ET, Ba MT, Ba BPT Wahlpflichtmodul für Ba/Ma WING 10 StudienPrüfungsleistungen 60-minütige Modulabschlussklausur 11 Berechnung Modulnote Vorlesung und Übung jeweils 50% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h; Eigenstudium 90 h 14 Dauer des Moduls 1 Semester 15 Unterrichtssprache Deutsch Vorbereitende Literatur - Internationales Wörterbuch der Metrologie; Hrsg. DIN Deutsches Institut für Normung; Beuth-Verlag, Berlin 2012 - Hoffmann, J.: Handbuch der Messtechnik. 4. Auflage, München: Hanser, 2012 - Profos, P.; Pfeifer, T.: Handbuch der industriellen Messtechnik, Oldenbourg-Verlag, München, 2002 - Weckenmann, A.; Gawande, B.: Koordinatenmeßtechnik, Carl Hanser 9 16 und Verlag, München 2012 17 B 17 Produktionstechnik I und II 1 Modulbezeichnung Produktionstechnik I und II 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Produktionstechnik I für Mechatronik 2,5 ECTS Produktionstechnik 2 (2SWS) 2,5 ECTS Zusätzlich: WS/SS Tutorium Produktionstechnik I und II (freiwillig) Prof. Dr.-Ing. M. Schmidt Prof. Dr.-Ing. J. Franke Prof. Dr.-Ing. M. Merklein Prof. Dr.-Ing. D. Drummer 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 5,0 ECTS Prof. Dr.-Ing. M. Schmidt Prof. Dr.-Ing. J. Franke Prof. Dr.-Ing. M. Merklein Prof. Dr.-Ing. D. Drummer Basierend auf der DIN 8580 werden in dieser Vorlesung die aktuellen Technologien sowie die dabei eingesetzten Maschinen in den Bereichen Urformen, Urformen, Trennen und Fügen behandelt. Im Rahmen dieser Vorlesung wird aufbauend auf die DIN 8580 ein Überblick über die unterschiedlichen Prozesse und Maschinen der Verfahrensgruppen Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern vermittelt. Teil 1: Die Studierenden erwerben Wissen über die Grundlagen der Produktionsverfahren (Schwerpunkte: Urformen, Umformen, Fügen, Trennen). können geeignete Fertigungsverfahren zur Herstellung technischer Produkte bestimmen. Teil 2: Die Studierenden erwerben fundierte Kenntnisse über Verfahren und Konzepte der Kunststofftechnik, der Zerspannung, des Fügens, der Elektronikproduktion sowie der Produktionssystematik Besuch der Vorlesungen zur Werkstoffkunde, Technischen Mechanik und Konstruktionstechnik Ab Studiensemester 2 Studierende Maschinenbau, Mechatronik, Wirtschaftsingenieurwesen sowie Werkstoffkunde und Informatik (Nebenfach) 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Gemeinsame schriftliche Prüfung (LFT/FAPS), Dauer: 120 min. Schriftliche Prüfung 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 2 SWS = 30 h Freiwilliges Tutorium: 1 SWS = 15 h 9 Jährlich Eigenstudium: 30 h 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 2 Semester; für MECH 1 Semester Deutsch Nicht erforderlich 18 B 18 Halbleiterbauelemente 1 Modulbezeichnung Halbleiterbauelemente 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten Halbleiterbauelemente (4 SWS) Vorlesung 2 SWS, Übung 2 SWS Prof. Dr. rer. nat. L. Frey 4 Modulverantwortlicher Sprechstunde Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Prof. Dr. rer. nat. L. Frey Nach einer Einleitung werden Bewegungsgleichungen von Ladungsträgern im Vakuum sowie die Ladungsträgeremission im Vakuum und daraus abgeleitete Bauelemente besprochen. Anschließend werden Ladungsträger im Halbleiter behandelt: Hier werden die wesentlichen Aspekte der Festkörperphysik zusammengefasst, die zum Verständnis moderner Halbleiterbauelemente nötig sind. Darauf aufbauend werden im Haupt-teil der Vorlesung die wichtigsten Halbleiterbauelemente, d.h. Dioden, Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren detail-liert dargestellt. Einführungen in die wesentlichen Grundlagen von Leistungsbauelementen und optoelektronischen Bauele-menten runden die Vorlesung ab. Die Studierenden - erwerben die physikalischen Grundlagenkenntnisse über die Funktionsweise moderner Halbleiterbauelemente - verstehen, ausgehend von den wichtigsten Bauelementen, wie Dioden, Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren die Weiterentwicklung dieser Bauelemente für spezielle Anwendungsgebiete wie für Leistungselektronik oder Optoelektronik Grundlagen der Elektrotechnik I Ab Studiensemester 3 Bachelor-Studiengang Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik; Bachelor-Studiengang Mechatronik 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch - R. Müller: Grundlagen der Halbleiter-Elektronik, Band 1 der Reihe Halbleiter-Elektronik, Springer-Verlag, Berlin, 2002 - D.A. Neamen: Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, McGraw-Hill (Richard D. Irwin Inc.), 2002 - Th. Tille, D. Schmitt-Landsiedel: Mikroelektronik, Springer-Verlag, 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Modulnote entspricht Klausurnote Jedes Semester Berlin, 2004 - S.K. Banerjee, B.G. Streetman: Solid State Electronic De-vices, Prentice Hall, 2005 19 B 19 Schaltungstechnik 1 Modulbezeichnung Schaltungstechnik EEI 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Schaltungstechnik Ü: Schaltungstechnik V: Dr.-Ing. A. Kölpin Ü: Dipl.-Ing. S. Zorn, Dipl.-Ing. J. Rascher 4 Modulverantwortlicher V: Dr.-Ing. A. Kölpin Ü: Dipl.-Ing. S. Zorn 5 Inhalt - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Halbleiter-Bauelemente der Schaltungstechnik Grundschaltungen Verstärker Schaltungsmolule Operationsverstärker, Aufbau und Anwendung Gatter, innerer Aufbau AD- und DA-Umsetzer Die Studierenden lernen, einfache elektrische Schaltungen zu analysieren, zu simulieren und zu entwerfen. Sie werden mit Grundschaltungen vertraut gemacht und lernen die Eigenschaften von Funktionsgruppen kennen. Anwendungen der analogen Schaltungstechnik werden behandelt Grundlagen der Elektrotechnik 4. Semester Studierende EEI, Pflichtfach Studierende Mechatronik, Pflichtfach Studierende Informatik, Wahlfach 90 min Klausur Modulnote = Klausurnote 2 jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 20 B 20 Technische Darstellungslehre 1/ Technische Darstellungslehre 2 1 Modulbezeichnung Technische Darstellungslehre 1 Technische Darstellungslehre 2 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten WS - P: Technische Darstellungslehre I (2 SWS) SS - P: Technische Darstellungslehre II (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Dr.-Ing. S. Tremmel Dipl.-Ing. T. Sander 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Dr.-Ing. S. Tremmel 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Technische Darstellungslehre, Technische Zeichnungen, weitere Bestandteile technischer Dokumentationen, Normung, Grundlagen des Austauschbaus, Gestaltung von technischen Gegenständen; Erstellung von Stücklisten und Zusammenstellungszeichnungen - Aufbau und Funktionsstruktur eines 3D CAD-Systems, Modellierung von Volumen-Konstruktionselementen und Einzelteilen im CAD-System, Einsatz von Standardkonstruktionselementen im CAD-System, Erstellung von Baugruppenmodellen, Erstellung von Einzelteil- und Baugruppenzeichnungen im CAD-System - Kenntnis über die bildliche Darstellung technischer Gegenstände sowie über nichtbildliche Informationen in technischen Zeichnungen. Fertigkeit in der Anfertigung von technischen Skizzen. Fähigkeiten in der Gestaltung technischer Gegenstände, dabei Fertigkeit in der Festlegung von Maßen, Toleranzen, Oberflächen. Fähigkeiten in der Erstellung von Zusammenbauzeichnungen und Stücklisten. Einblick in die Normung und Fähigkeiten in der funktionellen Anwendung von genormten Maschinenelementen - Grundlegende Kenntnisse über Aufbau und Funktionsstruktur eines vollparametrisierten 3D-CAD-Systems. Fähigkeit zur Erstellung von Einzelteilen mittels CAD-System als Volumenmodell mit unterschiedlichen Methoden. Fähigkeit zur Ableitung von funktions- und fertigungsgerechten Teilezeichnungen aus CAD-Systemen. Keine 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 1 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote P: unbenoteter Schein 9 Studierende Mechatronik: Pflichtmodul Es wird keine Note vergeben 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 2 Semester Deutsch - Einführung in die DIN-Normen, Klein, Teubner Verlag, 2001 - Technisches Zeichnen, Labisch/Weber, Vieweg Verlag, 2005 - Tabellenbuch Metall, Europa-Fachbuchreihe für Metallberufe, Europa Lehrmittel Verlag, 2006 - Pro/ENGINEER-Praktikum, Köhler, Vieweg Verlag, 2005 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 21 B 21 Grundlagen der Produktentwicklung 1 Modulbezeichnung Grundlagen der Produktentwicklung 7,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten Grundlagen der Produktentwicklung (4 SWS) Übung zu Grundlagen der Produktentwicklung (2 SWS) Dr.-Ing. S. Tremmel 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen Dr.-Ing. S. Tremmel - Maschinenelemente als Teil komplexer technischer Systeme und Konstruieren als methodischer Prozess - Überblick zu Konstruktionswerkstoffen als Grundlage für die Auswahl geeigneter Werkstoffe bzw. Werkstoffpaarungen bei der Entwicklung von Maschinen und Komponenten - Festigkeitslehre als wesentliche Grundlage für die Dimensionierung und Nachrechnung mechanischer Komponenten und Maschinenelemente - Grundlagen des Gestaltens und der Formgebung technischer Objekte im Hinblick auf Fertigung, Montage und Sicherheit sowie Design - Überblick über Funktion, Herstellung, konstruktive Gestaltung und Berechnung von stoffschlüssigen Verbindungen (Schweißen, Löten, Kleben) - Überblick über Funktion, Herstellung, konstruktive Gestaltung und Berechnung von formschlüssigen Verbindungen - Überblick über Funktion, Herstellung, konstruktive Gestaltung und Berechnung von reibschlüssigen Verbindungen - Überblick über Funktion, Herstellung, konstruktive Gestaltung und Berechnung von reib- und formschlüssigen Verbindungen (insbesondere Schrauben) - Grundlagen zur Beeinflussung von Reibung und Verschleiß in technischen Systemen - Überblick Funktion und konstruktive Gestaltung von Elementen zum statischen und dynamischen Dichten - Überblick über Elemente zur Erzeugung von Kraft und Bewegung - Grundlagen zu Funktion, Herstellung, konstruktive Gestaltung und Berechnung von Elementen zur Übertragung von Drehbewegung (Kupplungen, Zahnradgetriebe, Hüllgetriebe) - Grundlagen zu Funktion, konstruktive Gestaltung und Berechnung von Elementen zum Aufnehmen/Speichern/Abgeben/Wandeln von Energie (Dämpfer, Federn, Bremsen) Die Studierenden - erwerben einen funktionsorientierten Überblick über die Maschinenenlemente - dabei werden Grundkenntnissen über alle Maschinenelemente in einer vermittelt, wobei der Schwerpunkt weniger in der Detaillierung als vielmehr im gesamtheitlichen Überblick liegt - werden zu einfachen Auswahlrechnungen bzw. zur Einschätzung und Bewertung von konstruktiven Lösungen befähigt 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Technische Darstellungslehre, Statik, Festigkeitslehre 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 5 9 MECH, WING 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V+Ü: 120-minütige Abschlussklausur 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 90 h Eigenstudium: 135 h 1 Semester Deutsch - Maschinenelemente und Konstruktion: - Muhs, u. a.: Roloff/Matek: Maschinenelemente. Normung, Berechnung, Gestaltung. Vieweg, 2005 - Haberhauer, Bodenstein: Maschinenelemente. Gestaltung, Berechnung, Anwendung. Springer, 2004 - Steinhilper, Sauer: Konstruktionselemente des Maschinenbaus. Springer, 2005 - Niemann, Winter, Höhn: Maschinenelemente. Konstruktion und Berechnung. Springer, 2005 Maschinenbau, allgemein: - Grote, Feldhusen: Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau. Springer, 2004 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur V+Ü: 100% der Modulnote Jährlich 22 B 22 Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik 1 Modulbezeichnung Grundlagen der elektrischen B22 neu Antriebstechnik 2 Lehrveranstaltungen Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik (3 SWS) Vorlesung 2 SWS, Übung 1 SWS, Praktikum Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik 3 Dozenten 17 Modulverantwortlicher Sprechstunde 18 Inhalt 5 ECTS 3,5 ECTS 1,5 ECTS Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Nach Vereinbarung Vorlesung und Übung Einleitung: Grundlagen: Leistung und Wirkungsgrad, Physikalische Grundgesetze, Induktivitäten Gleichstromantriebe: Gleichstrommotor, Konventionelle Drehzahlstellung, Elektronische Drehzahlstellung Drehstromantriebe: Grundlagen und Drehfeld, Synchronmaschine, Asynchronmaschine, Konventionelle Drehzahlstellung, Elektronische Drehzahlstellung Praktikum Die Studierenden führen im Labor drei Versuche durch: V1 Gleichstromantrieb V2 Asynchronmaschine am Pulsumrichter V3 Asynchronmaschine stationäres Betriebsverhalten. Vor dem jeweiligen Versuch bereiten die Teilnehmer sich anhand der Unterlagen des Moduls „Grundlagen der Antriebstechnik“ und spezieller Unterlagen zum Versuch vor. Nach dem Versuch ist eine Ausarbeitung anzufertigen. 19 Lernziele und Kompetenzen Vorlesung und Übung Kenntnisse und Verständnis der grundsätzlichen Funktionsweise elektrischer Maschinen, des stationären Betriebs, der konventionellen (verlustbehafteten) Drehzahlstellung und einfache Grundlagen der elektronischen Drehzahlstellung Praktikum Die Grundkenntnisse aus Vorlesung und Übung „Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik“ sollen gefestigt und erweitert werden. Der praktische Umgang mit elektrischen Antrieben und der zugehörigen Messtechnik soll erlernt werden 20 Voraussetzungen für die Teilnahme 21 Einpassung in Musterstudienplan Grundlagen der Elektrotechnik I und II Vorlesung und Übung 3. Semester Bachelor-Studiengang Mechatronik Praktikum 4. Semester Bachelor-Studiengang Mechatronik 22 Verwendbarkeit Studierende im Bachelor-Studiengang Mechatronik im 3. und 4. Semester des Moduls Andere Studiengänge auch in anderen Semestern 23 Studien- und 90-minütige Klausur ,Teile der Prüfung werden im Prüfungsleistungen Antwort-Wahl-Verfahren durchgeführt unbenoteter Schein für Praktikum 24 Berechnung Modulnote = Klausurnote Modulnote 25 Wiederholung von 2 Prüfungen 26 Turnus des Vorlesung und Übung jährlich, jeweils im Wintersemester Angebots Praktikum jährlich, jeweils im Sommersemester 27 Arbeitsaufwand Vorlesung und Übung Präsenzzeit: 45 h Eigenstudium: 60 h Praktikum Präsenzzeit 15 h Eigenstudium 30 h 28 Dauer des Moduls 2 Semester 29 Unterrichtssprache Deutsch 30 Vorbereitende Skript zur Vorlesung Unterlagen zum Praktikum Literatur 31 Stand 31.08.2012 23 1 B 22 Praktikum Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik Praktikum Grundlagen der Antriebstechnik 2 Modulbezeichnung B23 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. B. Piepenbreier 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. B. Piepenbreier 5 Inhalt Die Studierenden führen im Labor drei Versuche durch: V1 Gleichstromantrieb V2 Asynchronmaschine am Pulsumrichter V3 Asynchronmaschine stationäres Betriebsverhalten. Vor dem jeweiligen Versuch bereiten die Teilnehmer sich anhand der Unterlagen des Moduls „Grundlagen der Antriebstechnik“ und spezieller Unterlagen zum Versuch vor. Nach dem Versuch ist eine Ausarbeitung anzufertigen. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Grundkenntnisse aus dem Modul „Grundlagen der Antriebstechnik“ sollen gefestigt und erweitert werden. Der praktische Umgang mit elektrischen Antrieben und der zugehörigen Messtechnik soll erlernt werden. Modul „Grundlagen der Antriebstechnik“ 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Wiederholung von Prüfungen Turnus des Angebots 9 10 11 12 13 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur 2,5 ECTS Praktikum Grundlagen der Antriebstechnik (2 SWS) 4. Semester Bachelor-Studiengang Mechatronik Studierende im Bachelor-Studiengang Mechatronik im 4. Semester unbenotete Studienleistung entfällt entfällt jährlich, jeweils im Sommersemester Präsenzzeit: 15 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester Deutsch Skript zum Modul „Grundlagen der Antriebstechnik“, Versuchsunterlagen. 24 B 23 Einführung in die Systemtheorie 1 Modulbezeichnung Einführung in die Systemtheorie 2 Lehrveranstaltungen Vorlesung + Übung (je 2 SWS) im SS 3 Dozenten Prof. Roppenecker + Übungsassistenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Roppenecker 5 Inhalt - Einführung der Begriffe System und Modell - System- und Signaleigenschaften, Systemklassifizierung - Ein-Ausgangsbetrachtung linearer zeitinvarianter Eingrößensysteme (zeitkontinuierlich und zeitdiskret) - Zustandsraumbetrachtung linearer zeitinvarianter Eingrößensysteme (zeitkontinuierlich und zeitdiskret) 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Studierenden - erwerben Grundkenntnisse der Systemtheorie am Beispiel linearer zeitinvarianter Eingrößensysteme - beherrschen die grundlegenden Möglichkeiten zur zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Beschreibung solcher Systeme durch Ein-Ausgangsbeziehungen sowie durch Zustandsgleichungen - können solche Systeme auf ihre dynamischen Eigenschaften hin untersuchen (insbesondere auf Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit) Mathematik I-III + Laplace-Transformation 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 5,0 ECTS ab 4. Studiensemester Pflichtmodul im BA-Studium Mechatronik 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots schriftliche Prüfung / 90 min 14 Arbeitsaufwand Präsenzzeit in Vorlesungen und Übungen: 60 h eigene Vor- und Nachbereitung der V+Ü: 90 h 1 Semester deutsch R. Unbehauen: Systemtheorie 1, Oldenbourg-Verlag 1997. Kapitel I, II, V und VI 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Modulnote = Prüfungsnote 2 jährlich 25 B 24 Regelungstechnik A (Grundlagen) 1 Modulbezeichnung Regelungstechnik A (Grundlagen) 2 Lehrveranstaltungen Vorlesung + Übung (je 2 SWS) im SS 3 Dozenten Prof. Roppenecker + Übungsassistenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Roppenecker 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Einführung des Regelkreises und Regelkreis-Anforderungen - Beschreibung linearer Eingrößenregelungen mittels Übertragungsfunktionen und Strukturbild-Darstellung - Regelkreis-Analyse (Führungs- und Störverhalten, stationäre Genauigkeit und Stabilität) - Regelkreis-Synthese (Reglertypen, Reglerparameterwahl, Entwurf im Bode-Diagramm, Führungs- und Störgrößen- aufschaltung, Kaskadenregelung) - analoge und digitale Reglerrealisierung Die Studierenden - erwerben die Grundlagen zur Steuerung und Regelung linearer Eingrößensysteme auf Basis der Übertragungsfunktionsbeschreibung - sind in der Lage, für solche Systeme geeignete Steuerungs- und Regelungsstrukturen auszuwählen und zu entwerfen - können die entworfenen Regelungen realisieren Kenntnis der Systemtheorie linearer zeitkontinuierlicher Systeme (inkl. Laplace-Transformation) 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 5,0 ECTS ab 5. Studiensemester Pflichtmodul im BA-Studium EEI Pflichtmodul im BA-Studium Mechatronik 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots schriftliche Prüfung / 90 min 14 Arbeitsaufwand Präsenzzeit in Vorlesungen und Übungen: 60 h eigene Vor- und Nachbereitung der V+Ü: 90 h 1 Semester deutsch O. Föllinger: Regelungstechnik, Hüthig-Verlag 1994. Kapitel 1-7 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Modulnote = Prüfungsnote 2 jährlich 26 B 25 Sensorik 1 Modulbezeichnung Sensorik 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten Sensorik (2SWS) Übungen zu Sensorik (2SWS) Prof. Dr.-Ing. R. Lerch 4 Modulverantwortlicher Sprechstunde Inhalt Prof. Dr.-Ing. R. Lerch 6 Lernziele und Kompetenzen Die Studierenden sollen die grundlegenden Verfahren bei der Messung nicht-elektrischer Größen mit Hilfe elektrischer Sensoren kennenlernen und verstehen, wie diese bei Aufgaben aus dem Bereich der modernen industriellen Prozeßmeßtechnik angewandt werden. Dazu werden zunächst die wichtigsten in der Sensorik verwendeten Prinzipien zur Wandlung physikalischer und chemischer Größen in elektrische Signale behandelt. Danach werden die zur technischen Realisierung von Sensoren eingesetzten Technologien vertiefen. Schwerpunktmäßig wird auf die anwendungstechnischen Gesichtspunkte von Sensoren und Schaltungen zur Messung elektromechanischer Größen in mechatronischen Komponenten und Systemen eingegangen. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 5 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache Einführung in die Sensorik. Wandlerprinzipien. Sensor-Parameter. Sensor-Technologien. Messung mechanischer Größen. 5. Studiensemester Studierende EEI Studierende Mechatronik Studierende Maschinenbau Studierende CE 90-minütige schriftliche Abschlussklausur Note der Abschlussklausur Jährlich im WS Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester Deutsch 17 Vorbereitende Literatur B 26 – B27 27 27.1 Vertiefungsrichtung Qualitätsmanagement und Messtechnik 27.1.1 1 Wahlpflichtmodule (aus Katalog) Fertigungs- und Prozessmesstechnik ∑ 5,0 ECTS Modulbezeichnung Fertigungs- und Prozessmesstechnik [FMT u. PTMT] 2 Lehrveranstaltungen Vorlesung im WS (2 SWS): 2,5 ECTS Fertigungsmesstechnik [FMT] Vorlesung im WS (2 SWS): 2,5 ECTS Prozess- und Temperatur-messtechnik [PTMT] 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 5 6 7 8 9 Fertigungsmesstechnik - Modellgestützte Prüftechnik zur Produktverifikation [FMT] - Grundlagen, Begriffe, Größen und Aufgaben der Produktverifikation in der Fertigung, Funktionsorientierung Geometrische Produktspezifikation und Prinzipien und Messverfahren für deren Prüfung, Messergebnisse als Qualitätsinformationen - Organisatorische Einbindung des Prüfwesens in den Betrieb und Inhalt Realisierung der Rückführung Prozess- und Temperaturmesstechnik [PTMT] - Temperaturmesstechnik (Messgröße Temperatur, Prinzipielle Einteilung der Temperaturmessverfahren, Temperaturskalen, Statik und Dynamik thermischer Sensoren) - Druck- und Durchflussmesstechnik - Füllstand und Grenzstand - Messumformertechnik Lernziele Wissen um die operative Herangehensweise an Aufgaben der messtechnischen Erfassung von dimensionellen und geometrischen Größen an Werkstücken sowie von nicht-geometrischen Prozessgrößen. Lernziele und Kompetenzen Kompetenzen Beschreiben von Messaufgaben, Durchführen, Auswerten von Messungen, Bewerten von Messergebnissen aus den Bereichen der Fertigungs- und Prozessmesstechnik Voraussetzungen für die Kenntnisse in Physik, Mathematik und Statistik; Der Besuch der Lehrveranstaltung "Grundlagen der Messtechnik" wird empfohlen Teilnahme Einpassung in Ab Studiensemester 5 Bachelor Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Wahlpflichtmodul für Ba/Ma MB, Ba/Ma MECH 10 StudienPrüfungsleistungen 120-minütige Modulabschlussklausur über beide Lehrveranstaltungen 11 Berechnung Modulnote FMT und PTMT jeweils 50% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h; Eigenstudium 90 h 14 Dauer des Moduls 1 Semester 15 Unterrichtssprache Deutsch Vorbereitende Literatur - Weckenmann, A.; Gawande, B.: Koordinatenmeßtechnik, Carl Hanser Verlag, München 2012 - Curtis, M. A.: Handbook of dimensional measurement, Industrial Press, New York 2007 - Hoffmann, J.: Handbuch der Messtechnik. 4. Auflage, München: 16 und Hanser, 2012 - Freudenberg, A.: Prozessmesstechnik. Vogel Buchverlag, 2000 27.1.2 Strategische Ausrichtung des praktischen Qualitätsmanagements in der produzierenden Industrie 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt Strategische Ausrichtung des praktischen 2,5 ECTS Qualitätsmanagements in der produzierenden Industrie WS: Strategische Ausrichtung des praktischen 2,5 ECTS Qualitätsmanagements in der produzierenden Industrie Dr.-Ing. Heiner Otten Entscheidungswege für die strategische und operative Ausrichtung von Unternehmen Wie kann das Qualitätsmanagement diese Entscheidungsprozesse positiv begleiten und beeinflussen? Wie sieht auf der strategischen Ebene ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess aus? Ableitung der wirtschaftlichen Erfolgsfaktoren eines Unternehmens Markt, Produkte, Produktion, Organisation, Controlling-System, Aufgabe und praktische Einbindung des QM-Systems, Einflussfaktor Mensch in der Organisation. Erarbeitung wesentlicher Erfolgsfaktoren in Industrieunternehmen Definition von Erfolgsparametern, Ableitung von Erfolgsparametern, Mitarbeiterakzeptanz, Betriebswirtschaftliche Analyse von Verbesserungsprozessen. Aufgabe des Qualitätsmanagements Was verlangt die DIN/ISO? Was braucht das Unternehmen? Welche Qualifikation braucht der Qualitätsmanager? Planspiel 'Kontinuierliche Verbesserungsprozesse an einem Beispiel“ Gruppenarbeit. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen Ab Studiensemester 5 Bachelor - Bachelor Maschinenbau - Master Maschinenbau - Bachelor Mechatronik - Master Mechatronik - Bachelor Wirtschaftsingenieurwesen Benoteter Schein 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur jährlich Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester Deutsch 27.1.3 1 2 Qualitätsmanagement Modulbezeichnung Qualitätsmanagement [QM I u. QM II] Lehrveranstaltungen Vorlesung im WS Qualitätsmanagement I [QM I] Vorlesung im SS Qualitätsmanagement II [QM II] 3 Dozenten N.N. 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 8 9 Voraussetzungen für Teilnahme Einpassung Musterstudienplan die in ∑ 5,0 ECTS (2 SWS): (2 SWS): 2,5 ECTS 2,5 ECTS Qualitätsmanagement I Qualitätstechniken für die Produktentstehung [QM I] - Motivation, Ziele, Grundsätze und Strategien des prozess-orientierten Qualitätsmanagements, Verantwortung für Qualität - Grundlegende, allgemeine Werkzeuge des Qualitätsmanagements und Techniken in der Produktentstehung - Anforderungen, Aufbau, Einführung und Anwendung von Qualitätsmanagementsystemen Qualitätsmanagement II Phasenübergreifendes Qualitätsmanagement [QM II] - Normgerechte Gestaltung, Zertifizierung, Akkreditierung und Auditierung von Qualitätsmanagementsystemen - Business Excellence, Total Quality Management und kontinuierlicher Verbesserungsprozess im Unternehmen - Interaktion von Qualitätsmanagement mit Recht, Sicherheit, Umwelt, Wirtschaftlichkeit und Software Lernziele - Basiswissen zur Motivation und Bedeutung des prozessorientierten Qualitätsmanagements, Qualitätsforderungen an die geometrische Genauigkeit von Werkstücken und der messtechnischen Beschaffung von rückgeführten Qualitätsinformationen in der Fertigung - Wissen zu Qualitätsmanagement als unternehmens- und produktlebenszyklusübergreifende Strategie für die Produktion Kompetenzen - Auswahl und Anwendung von grundlegenden Werkzeugen und phasenbezogenen Techniken des Qualitätsmanagements - Defizit- und Situationserkennung, Ableiten von Handlungsgrundlagen hinsichtlich Motivations- und Organisationsverbesserung, Problemund Konfliktlösung Kenntnisse in Physik, Mathematik und Statistik Ab Studiensemester 3 Bachelor Verwendbarkeit des Moduls Wahlpflichtmodul für Ba/Ma MB/MECH/WING 10 StudienPrüfungsleistungen 120-minütige Modulabschlussklausur über beide Lehrveranstaltungen 11 Berechnung Modulnote QM I und QM II jeweils 50% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h; Eigenstudium 90 h 14 Dauer des Moduls 2 Semester 15 Unterrichtssprache Deutsch 16 Vorbereitende Literatur - Kamiske, G. F.; Brauer, J.-P.: Qualitätsmanagement von A - Z, Carl Hanser Verlag, München 2005 - Masing, W.; Ketting M.; König. W.; Wessel, K.-F.: und Qualitätsmanagement – Tradition und Zukunft, Carl Hanser Verlag, München 2003 27.1.4 Mikro-, Nano- und rechnergestützte Messtechnik Mikro-, Nano- und rechnergestützte Messtechnik ∑ 5,0 ECTS [MNMT u. RMT] Vorlesung im SS (2 SWS): 2,5 ECTS Mikro- und Nanomesstechnik [MNMT] Vorlesung im SS (2 SWS): 2,5 ECTS Rechnergestützte Messtechnik [RMT] 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. T. Hausotte 5 6 7 8 9 Mikro- und Nanomesstechnik [MNMT] Gerätetechnische Grundlagen (Positioniersysteme, Längenmesssysteme, metrologische Kette) Antastprinzipien und Messgeräte (optische Antastung, Elektronenmikroskope, Rastertunnelmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie, Nahfeldmikroskope, taktile Antastung) Mikround Nanokoordinatenmessgeräte (Metrologische Rasterkraftmikroskope, Mikro-Koordinatenmessgeräte, Inhalt Nanomessmaschinen) Rechnergestützte Messtechnik [RMT] - Rechnergestützte Auswertung, Darstellung, Visualisierung und Analyse von Messwerten und Messergebnissen - Sensoren und Multisensornetzwerke, Methoden, Modelle und Anwendungsgebiete der Datenfusion - Darstellung, Beschreibung, Verarbeitung und Analyse digitaler statischer und dynamischer Signale Lernziele - Überblick zur Gerätetechnik der Mikro- und Nanomesstechnik sowie deren Funktionsweise und Einsatzgebiete - Wissen zu rechnergestützter Messdatenerfassung, -auswertung, -analyse und -visualisierung als Grundlage für zielorientierte, effiziente Entw. und für kontinuierliche Produkt- und Prozessverbesserung Lernziele und Kompetenzen Kompetenzen - Bewertung und Auswahl von Messverfahren zur Erfassung dimensioneller Größen an Mikro- und Nanostrukturen - Bewertung und Auswahl rechnergestützter Werkzeuge für die Messdatenerfassung, -auswertung, -analyse und -visualisierung, Verstehen von Konzepten zur Sensor-Integration und Datenfusion Voraussetzungen für die Kenntnisse in Physik, Mathematik und Statistik; Der Besuch der Lehrveranstaltung "Grundlagen der Messtechnik" wird empfohlen Teilnahme Einpassung in Ab Studiensemester 6 Bachelor Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Wahlpflichtmodul für Ba/Ma MB, Ba/Ma MECH 10 StudienPrüfungsleistungen 120-minütige Modulabschlussklausur über beide Lehrveranstaltungen 11 Berechnung Modulnote MNMT und RMT jeweils 50% der Modulnote 12 Turnus des Angebots Jährlich 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h; Eigenstudium 90 h 14 Dauer des Moduls 1 Semester 15 Unterrichtssprache Deutsch Vorbereitende Literatur - Bhushan, B. (Ed.): Springer Handbook of Nanotechnology, Springer Verlag, ISBN-13: 978-3642025242 - Hausotte, T.: Nanopositionier- und Nanomessmaschinen, Pro BUSINESS, 2011, ISBN-13: 978-3-86805-948-9 - Lerch, R.: Elektrische Messtechnik. Analoge, digitale und 16 und computergestützte Verfahren. Berlin, Heidelberg: Springer, 4. Auflage, 2007 - Hoffmann, J.: Handbuch der Messtechnik. München: Hanser, 2012 27.1.5 Praktische Anwendungen von Qualitätsmanagementinstrumenten zur Erreichung strategischer Unternehmensziele 1 Modulbezeichnung Praktische Anwendungen von Qualitätsmanagementinstrumenten zur Erreichung strategischer Unternehmensziele 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten SS: Praktische Anwendungen von Qualitätsmanagementinstrumenten zur Erreichung strategischer Unternehmensziele Dr.-Ing. Heiner Otten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 2,5 ECTS Vorstellung eines virtuellen Unternehmens, das als Basis für die Durchführung von QM-Verbesserungsmaßnahmen herangezogen wird Darstellung der technischen Parameter Vorstellung der betriebswirtschaftlichen Parameter Allgemeine Erarbeitung möglicher Schwachstellen des Unternehmens (qualitative Erfassung der Schnittstellen, betriebswirtschaftliche Bewertung der Schwachstellen) Durchführung eines Verbesserungsprogrammes zur Optimierung des Unternehmens anhand der ermittelten Schwachstellen (QFD, FMEA ect.) Erarbeitung einer prinzipiellen Vorgehensweise zur Einführung des QM-Verbesserungsprogrammes Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung ist die regelmäßige Teilnahme an der Vorlesungsveranstaltung! - Bachelor Maschinenbau (Wahlfach) - Master Maschinenbau (Wahlfach) - Bachelor Mechatronik (Wahlpflichtfach) - Master Mechatronik (Wahlpflichtfach) - Bachelor Wirtschaftsingenieurwesen (Wahlfach) Benoteter Schein jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester deutsch 60 h 90 h 27.1.6 Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen WS: Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen Prof. Dr.-Ing. Klaus-Dieter Sommer 2,5 ECTS - Darstellung der Einheiten Kilogramm, Mol, Newton u. a. Einheiten, Überblick über die physikalischen Prinzipien der Massemessung, Massenormale und Normale der Stoffmenge - Elektronische Waagen: physikalische Prinzipien, Eigenschaften, Anwendung (Messbereiche: Milligramm bis Tonnen), Kalibrierung, Weitergabe der Masseeinheit - Elektrische Kraftaufnehmer und Wägezellen: Grundlagen (Spannung, Dehnung, Verformung), Prinzipien (Kraftkomponensation, DMS, piezoelektrisch, optisch/interferenzoptisch, Kreisel u. a.), Eigenschaften, Anendung - Dynamische Kraftmess- und Wägetechnik: Dynamik von Kraftmess- und Wägezellen (Modelle, Differentialgleichungen), Kraft-Massemessung in der Mikrosystemtechnik - Druckmessung und Drucksensoren: Normale, klassische Messprinzipien, piezoelektrische und piezoresistive Drucksensoren - Messung der Dichte von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen: Prinzipien (Schwinger, Ultraschall u. a.), Anwendung (Labor, Prozess) - Verfahren und Sensoren zur Messung von Massestrom, mechanischer Arbeit und Drehmoment (klassisch und für Mikrosystemtechnik) - Rechnergestützte Messunsicherheitsbestimmung von Kraft, Masse- und Druckmessungen - Vermittlung des Grundwissens über moderne Prinzipien und Verfahren der Messung von Kraft, Masse und anderen wichtigen, davon abgeleiteten Größen - Ergänzung der Ausbildung in der Sensorik, Mechatronik und Fertigungsmesstechnik; Vermittlung dafür relevanter Kenntnisse über die Messung mechanischer Größen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls MECH 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Benoteter Schein 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur jährlich 60 h 90 h 27.2 Vertiefungsrichtung Sensorik 27.2.1 Computerunterstützte Messdatenerfassung 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Computerunterstützte Messdatenerfassung (CM) Computer Aided Data Acquisition WS – VL: Computerunterstützte Messdatenerfassung (2 SWS) WS – UE: Übungen zu Computerunterstützte Messdatenerfassung (2 SWS) VL: Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch UE: Wiss. Ass. 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Buch: "Elektrische Messtechnik", 4. Aufl. 2007, Springer Verlag, Kap. 11 und Kap. 13 bis 20 • Analoge Messschaltungen • Digitale Messschaltungen • AD-/DA-Wandler • Messsignalverarbeitung und Rauschen • Korrelationsmesstechnik • Rechnergestützte Messdatenerfassung • Bussysteme • Grundlagen zu LabVIEW und CoDeSys Die Studierenden sollen zunächst die grundlegenden Konzepte und Schaltungen bei der Messung elektrischer Größen kennenlernen, um die entsprechenden Verfahren und Geräte bei praktischen Problemstellungen anwenden zu können. Dabei werden prinzipielle Methoden der Elektrischen Messtechnik, wie die Ausschlagmethode, Kompensationsverfahren und Korrelationsmesstechnik, erläutert. Mit der Schaltungstechnik soll der Grundstein für Mess- und Auswerteschaltungen gelegt werden, die im Bereich Sensorik und Prozessmesstechnik standardmäßig eingesetzt werden. Weiterhin werden Hard- und SoftwareKomponenten zur rechnergestützten Messdaterfassung erläutert. Die Kapitel zur Messsignalverarbeitung behandeln analoge und digitale Verfahren zur Auswertung und Konditionierung von Messsignalen. Es werden beispielhaft komplette Messdatenerfassungssysteme für die Laborautomation und die Prozesstechnik besprochen. Keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 90-minütige schriftliche Abschlussklausur Wahlpflichtmodul: EEI, Mechatronik Wahlmodul: Medizintechnik, CE, Maschinenbau, EEI 100% - Note der Abschlussklausur 12 Turnus des Angebots Jährlich im WS 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Lerch, R.; Elektrische Messtechnik; 4. Aufl. 2007, Springer Verlag Lerch, R.; Elektrische Messtechnik - Übungsbuch; 2. Aufl. 2005, Springer Verlag. 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 27.2.2 CAE von Sensoren und Aktoren 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt CAE von Sensoren und Aktoren ohne Praktikum (CAE) CAE of Sensors and Actuators without Practical Tutorials (CAE) WS – VL: CAE von Sensoren und Aktoren (2 SWS) 5,0 ECTS WS – Ü: Übungen zu CAE von Sensoren und Aktoren (2 SWS) VL: Andreas Hauck UE: Wiss. Ass. 2,5 ECTS Andreas Hauck - - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 2,5 ECTS Grundlagen der Finite-Elemente-Methode physikalische Modellierung des elektromagnetischen, mechanischen, akustischen und thermischen Feldes auf der Basis von partiellen Differentialgleichungen praktischen Beispiele: Wirbelstromsensor, Magnetventil, Oberflächenwellenfilter, Ultraschall-Distanzsensor, Schallschutz, usw. Die Studierenden - erhalten das grundlegende Verständnis für die physikalischen Effekte in elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Feldern - - erhalten Kenntnisse zur Durchführung von Finite-ElementeSimulationen, wie er im Designprozess von modernen Sensoren und Aktoren benötigt wird. Ab 1. Fachsemester - Computational Engineering: Wahlpflichtmodul - Technomathematik: Wahlpflichtmodul - sonstige Studierende: Wahlmodul - EEI, Mechatronik, Maschinenbau, Medizintechnik: Wahlmodul - Vorlesung: 30-minütige mündliche Prüfung - Übung: 3 - 4 benotete Übungsaufgaben V: 60% der Modulnote Ü: 40% der Modulnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Englisch - Kaltenbacher, M.: Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators, Springer, 2nd. Edition, 2007´ - Lerch, R.; Sessler, G.; Wolf, D.: Technische Akustik, Springer 2009 - Ida, N.; Bastos, J. P. A.: Electromagnetics and, Calculation of - Field, Springer 1997 Ziegler, F.: Mechanics of Solids and Fluids, Springer, 1995 27.2.3 Seminar Ausgewählte Kapitel der angewandten Sensorik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Haupt-Seminar - Ausgewählte Kapitel der angewandten Sensorik 2,5 ECTS Seminar on Applied Sensor Technologies WS – Seminar: Ausgewählte Kapitel der angewandten 2,5 ECTS Sensorik (2 SWS) SS – Seminar: Ausgewählte Kapitel der angewandten Sensorik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch 5 Inhalt Behandelt werden aktuelle Problemstellungen aus dem Bereich Sensorik und Aktorik. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls Beispiele: - Piezoaktoren für den Audiobereich. - Ultraschall-Rotations-Motoren auf Basis piezoelektrischer Wandler. - Piezoelektrische Stapelaktoren. - Piezoelektrische Folienwerkstoffe. - Piezoaktoren für den Ultraschall. - Sensoren für die Medizintechnik - Optische Messtechnik In dieser Lehrveranstaltung werden die Studierenden an aktuelle Problemstellungen aus dem Bereich der Sensorik herangeführt. Dabei sollen sie Lösungsvorschläge für kleinere aktuelle Projekte erarbeiten, was teilweise in Teamarbeit erfolgt. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt in Form eines wissenschaftlichen Vortrages mit anschließender Diskussion. Keine Ab erstem Fachsemester Studierende EEI Studierende Mechatronik Studierende Maschinenbau Studierende CE Benoteter Abschlussvortrag 80 % Vortrag 20 % Diskussion Nicht möglich 2 x jährlich im SS und WS Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Deutsch Lerch, R.: Elektrische Messtechnik, 4. Aufl. 2007, Springer –Verlag. Lerch, R.; Kaltenbacher, M.; Lindinger, F.; Sutor, A.: Elektrische Messtechnik - Übungsbuch, 2. Aufl. 2005, Springer-Verlag. Lerch, R.; Sessler, G.; Wolf, D.: Technische Akustik, 1. Aufl. 2009, Springer-Verlag. 27.2.4 Sensoren und Aktoren der Mechatronik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Sensoren und Aktoren der Mechatronik (SAM) Sensors and Actuators of Mechatronics SS – VL: Sensoren und Aktoren der Mechatronik (2 SWS) SS – UE: Übungen zu Sensoren und Aktoren der Mechatronik (2 SWS) VL: Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch UE: Wiss. Ass. 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen • Strömungsmesstechnik • Durchflussmessung • Temperaturmessung (Strahlungsthermometer) • Feuchtemessung • Messung chemischer Größen (Chemische Sensoren) • Messung der mechan. Leistung • Messung von Masse, Dichte und mechanischer Härte • Magnetfeld-Sensoren • Piezoaktoren • Elektromagnetische Aktoren In dieser Lehrveranstaltung werden die Studierenden an moderne Sensorkonzepte der industriellen Prozessmess-technik herangeführt. Dabei werden aktuelle Themenbereiche aus der Strömungs- (z.B. Drucksonden, Laser-2Fokus-Anemometrie), Durchfluss- (z.B. Ultraschall-durchflussmesser, Laser-DopplerAnemometrie), Temperatur- (Spektralpyro-meter, Thermographie), Magnetfeld- (Flux-Gate-Magneto-meter) und Feuchtigkeitsmesstechnik (kapazitive Sensoren) behandelt sowie verschiedene Ausführungen von piezo-elektrischen (Stapelwandler, Bimorph-Schwinger) und elektromagnetischen Aktoren (Stellelemente in Positionier-antrieben) erläutert. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Die Studierenden erwerben dabei grundlegende Kenntnisse auf dem Gebiet der angewandten Sensorik und sind damit in der Lage, diese bei der Umsetzung in praktische Messaufgaben zu nutzen. Keine Ab 1. Fachsemester Studierende EEI Studierende Mechatronik Studierende Maschinenbau Studierende CE Studierende Medizintechnik 90-minutige schriftliche Abschlussklausur 100 % - Note der Abschlussklausur Jährlich im SS 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Vorlesungsskript LSE 27.2.5 Technische Akustik / Akustische Sensoren 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Technische Akustik/Akustische Sensoren (TeAk/AkSen) Technical Acoustics/Acoustic Sensors SS – VL: Technische Akustik/Akustische Sensoren (2 SWS) SS – UE: Übungen zu Technische Akustik/Akustische Sensoren (2 SWS) VL: Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch UE: Wiss. Ass. 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme • Grundlagen • Elektromechanische Analogien • Geometrische Akustik • Schallfelder in Gasen und Flüssigkeiten • Schallfelder in festen Medien • Schallerzeugung durch Strömung • Schalldämpfung und Schalldämmung • Schallsensoren • Schallsender • Raumakustik • Akustische Messtechnik • Physiologische und psychologische Akustik Die Studierenden sollen zunächst die physikalischen Grundlagen der Technischen Akustik kennenlernen. Dazu zählen die Erzeugung von akustischen Wellen bei Hör- und Ultraschallfrequenzen sowie deren Ausbreitung in gasförmigen, flüssigen und festen Medien. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt auf dem Gebiet der elektroakustischen Wandler, die als Sensoren und Aktoren eingesetzt werden. Dabei sollen Kenntnisse über die Prinzipien sowie spezielle praktische Anwendungen von akustischen Sensoren bei der Messung nicht-elektrischer Größen vermittelt werden, wie z.B. die akustische Echoortung zur Ultraschallentfernungsmessung und Objekterkennung. Weitere Schwerpunkte liegen im Bereich der medizintechnischen Anwendungen, wie der diagnostischen Ultraschall-Bildgebung, den Hörgeräten oder der therapeutischen Nierenstein-Zertrümmerung mit Hilfe akustischer Stoßwellen. Keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen Ab 1. Fachsemester Studierende EEI Studierende Mechatronik Studierende Maschinenbau Studierende CE Studierende Medizintechnik 90-minütige schriftliche Abschlussklausur 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 100 % - Note der Abschlussklausur 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Vorlesungsskript, LSE 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich im WS 27.2.6 Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler 1 Modulbezeichnung Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler 5,0 ECTS ohne Praktikum (NumSiElWa) Numerical Simulation of Electromechanical Transducers without Practical Tutorials (NumSiElWa) SS – VL: Numerische Simulation Elektromechanischer 2,5 ECTS Wandler (2 SWS) SS – Ü: Übungen zu Numerischer Simulation 2,5 ECTS Elektromechanischer Wandler (2 SWS) VL: Andreas Hauck, Alexander Sutor, Stefan Rupitsch UE: Wiss. Ass. 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Andreas Hauck 5 Inhalt - - - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Numerische Simulation gekoppelter Feldprobleme (MagnetikMechanik, Elektrostatik-Mechanik, Mechanik-Akustik, Piezoelektrik) Effiziente numerische Behandlung von nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen mit der Finite-Elemente-Methode Praktische Beispiele: elektromagnetisches Ventil (Automobiltechnik); piezoelektrischer Stapelaktor (Einspritztechnik); Die Studierenden erhalten - das grundlegende Verständnis für die Lösung von nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen mit der Finite-ElementeMethode - das grundlegende Verständnis für numerische Algorithmen zur Berechnung gekoppelter und nichtlinearer Feldprobleme - die Kenntnisse zur Durchführung von komplexen FiniteElemente-Simulationen für die Analyse und den Entwurf von mechatronischen Sensoren und Aktoren Ab 1. Fachsemester - Computational Engineering: Wahlpflichtmodul - Technomathematik: Wahlpflichtmodul - sonstige Studierende: Wahlmodul - EEI, Mechatronik, Maschinenbau, Medizintechnik: Wahlmodul - Vorlesung: 30-minütige mündliche Prüfung - Übung: 3 - 4 benotete Übungsaufgaben V: 60% der Modulnote Ü: 40% der Modulnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Englisch Kaltenbacher, M.: Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators, Springer, 2nd Edition, 2007 27.2.7 Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen WS: Moderne Verfahren zur Messung von Kraft, Masse und daraus abgeleiteten Größen Prof. Dr.-Ing. Klaus-Dieter Sommer 2,5 ECTS - Darstellung der Einheiten Kilogramm, Mol, Newton u. a. Einheiten, Überblick über die physikalischen Prinzipien der Massemessung, Massenormale und Normale der Stoffmenge - Elektronische Waagen: physikalische Prinzipien, Eigenschaften, Anwendung (Messbereiche: Milligramm bis Tonnen), Kalibrierung, Weitergabe der Masseeinheit - Elektrische Kraftaufnehmer und Wägezellen: Grundlagen (Spannung, Dehnung, Verformung), Prinzipien (Kraftkomponensation, DMS, piezoelektrisch, optisch/interferenzoptisch, Kreisel u. a.), Eigenschaften, Anendung - Dynamische Kraftmess- und Wägetechnik: Dynamik von Kraftmess- und Wägezellen (Modelle, Differentialgleichungen), Kraft-Massemessung in der Mikrosystemtechnik - Druckmessung und Drucksensoren: Normale, klassische Messprinzipien, piezoelektrische und piezoresistive Drucksensoren - Messung der Dichte von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen: Prinzipien (Schwinger, Ultraschall u. a.), Anwendung (Labor, Prozess) - Verfahren und Sensoren zur Messung von Massestrom, mechanischer Arbeit und Drehmoment (klassisch und für Mikrosystemtechnik) - Rechnergestützte Messunsicherheitsbestimmung von Kraft, Masse- und Druckmessungen - Vermittlung des Grundwissens über moderne Prinzipien und Verfahren der Messung von Kraft, Masse und anderen wichtigen, davon abgeleiteten Größen - Ergänzung der Ausbildung in der Sensorik, Mechatronik und Fertigungsmesstechnik; Vermittlung dafür relevanter Kenntnisse über die Messung mechanischer Größen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls MECH 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Benoteter Schein 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur jährlich 60 h 90 h 27.2.8 Seminar Sensorik und regenerative Energien 1 Modulbezeichnung Seminar Sensorik und regenerative Energien (SER) 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Seminar on Sensors and Renewable Energies SS – SEM: Seminar Sensorik und regenerative Energien (2 SWS) 3 Dozenten SEM: Felix Wolf 4 Modulverantwortlicher Felix Wolf 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Das Seminar wendet sich an alle interessierten Studierenden, vor allem aus der Elektrotechnik. Ziel ist es, zwei Bereiche, nämlich die Sensorik und die Nutzung regenerativer Energie intensiver zu betrachten und ihre Verbindungen aufzuzeigen. Dabei bietet gerade das Gebiet der regenerativen Energien die nötige Vielfalt, um ein breites Spektrum von Sensoren ansprechen zu können. Deshalb soll immer erst die spezielle Energienutzungsform (z.B. Windenergie) in einem Vortrag näher dargestellt werden. Im unmittelbar nachfolgenden Beitrag werden dann ausgewählte Sensoren näher behandelt, die in der vorher dargestellten Energienutzungsart Anwendung finden (können). Beim oben angesprochenen Beispiel Windenergienutzung sind dies z.B. Windmesser, Luftströmungsmesssensoren (wie etwa Hitzdrahtoder Flügelradanemometer). In dieser Lehrveranstaltung soll erreicht werden, dass die Teilnehmer/innen nach Abschluss des Seminars sowohl mit den Begriffen aus der Welt der Sensoren als auch mit denen der regenerativen Energien tiefergehende Vorstellungen und Kenntnisse verbinden. Jeder Student erarbeitet eine Thematik im Selbststudium und präsentiert sie den Kommilitonen. Keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Wiederholung von Prüfungen 13 Turnus des Angebots 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache Ab 1. Fachsemester Studierende EEI Studierende Mechatronik Studierende Maschinenbau Studierende CE Benoteter Abschlussvortrag 100 % Abschlussvortrag Erneute Teilnahme Jährlich im SS Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 50 h 1 Semester Deutsch 2,5 ECTS 17 Vorbereitende Literatur U. a. M. Kaltschmitt, A. Wiese (Ed.), Erneuerbare Energien, Springer Verlag, Berlin, 1995. H.-R. Tränkler, E.,Obermeier (Hrsg.), Sensortechnik, Springer Verlag, Berlin, 1998. 27.3 Vertiefungsrichtung Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik 27.3.1 Elektrische Antriebe 1 Modulbezeichnung Elektrische Antriebe 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten WS: Elektrische Antriebe (2SWS) Übungen zu Elektrische Antriebe (2SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Dr.-Ing. Lothar Sack 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Elektrische Antriebe Einleitung: Generelle Aspekte, Folgerungen für die Vorlesung Elektrische Antriebstechnik, Blockschaltbild eines Drehstromantriebssystems Grundlagen: Motor und Lastmaschine, Rechnen mit normierten Größen, Übersicht der elektrischen Antriebe Stromrichter für Gleichstromantriebe: Stromrichter für Antriebe an Gleichstromquellen, Stromrichter für Antriebe am Drehstromnetz Stromrichter für Drehstromantriebe: Übersicht, Stromrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis, IGBT und Elko Digitale Steuerung und Regelung (Hardware): Blockschaltbild, Microcontroller, PLD, FPGA, ASIC, Zeitscheiben und Interrupt, Abtastung Drehzahl- und Positionsgeber: Analogtacho, Impulsgeber, Resolver Steuerung und Regelung: Übersicht, Regelung von Gleichstromantrieben, U/F-Steuerung für Drehstromantriebe, Feldorientierte Regelung allgemein, Feldorientierte Regelung für Antriebe mit Asynchronmaschinen Mechatronische Antriebssysteme: Motivation und Beispiele, Probleme durch Kombination/Integration Die Kenntnisse aus der Vorlesung „Grundlagen der Antriebstechnik“ sollen vertieft und erweitert werden im Bereich der Umrichter für DC-Antriebe und AC-Antriebe mit Spannungszwischenkreis. Am Beispiel der Asynchronmaschine soll in die feldorientierte Regelung von elektrischen Antrieben eingeführt werden und die dazu notwendigen Komponenten wie digitale Hardware und Drehzahl- und Positionsgeber behandelt werden. Abschließend können die neu gewonnenen Kenntnisse auf mechatronische Antriebssysteme angewendet werden. Vorlesung Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen MECH Benotete Studienleistung 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semeter Deutsch Skript 27.3.2 Elektrische Antriebstechnik I 1 Modulbezeichnung Elektrische Antriebstechnik I 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Wissenschaftliche Mitarbeiter des Lehrstuhls EAM 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einleitung: Generelle Aspekte, Folgerungen für die Vorlesung Elektrische Antriebstechnik, Blockschaltbild eines Drehstromantriebssystems Grundlagen: Motor und Lastmaschine, Übersicht der elektrischen Antriebe Stromrichter für Gleichstromantriebe an Gleichstromquellen Übersicht Drehstromantriebe Stromrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis (Drehstrom): Konstante Zwischenkreisspannung und sinusförmiger Motorstrom, Konstante Zwischenkreisspannung und blockförmiger Motorstrom Netzgeführte Stromrichter: Netzgeführte Stromrichter für Gleichstromantriebe, Netzgeführte Stromrichter für Drehstromantriebe: Stromrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis, Direktumrichter Andere Topologien: Matrixumrichter, Doppeltgespeiste Asynchronmaschine Digitale Regelung und Steuerung (Hardware): Blockschaltbild, 8.2 Microcontroller, PLD, FPGA, ASIC, Zeitscheiben und Interrupt, Abtastung Drehzahl- und Positionsgeber: Analogtacho, Impulsgeber, Revolver Die Hörer sollen den Aufbau und Wirkungsweise Elektrischer Antriebe mit den oben genannten Topologien verstehen. Sie sollen das Zusammenspiel zwischen Leistungselektronik, Steuerungselektronik, Gebern und den Motoren erlernen. Schließlich sollen die Erkenntnisse auch auf neue, unbekannte Antriebssysteme übertragen werden können. Vorlesung und Übung „Leistungselektronik“ sehr empfohlen. 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 2 In allen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.3 Elektrische Antriebstechnik II 1 Modulbezeichnung Elektrische Antriebstechnik II 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 3,75 ECTS 1,25 ECTS 3 Dozenten V WS: (3 SWS) Ü WS: (1 SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Wissenschaftliche Mitarbeiter des Lehrstuhls EAM 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Regelung Regelung drehzahlveränderbarer Antriebe (Übersicht) Regelung der Gleichstrommaschine U/f-Steuerung von Drehstromantrieben Regelung von Drehstromantrieben: Feldorientierte Regelung mit Geber, Asynchronmaschine, Permanenterregte Synchronmaschine mit Sinusstrom, Elektrisch erregte Synchronmaschine, Direktumrichter, Stromrichtermotor, Permanenterregte Synchronmaschine mit Blockstrom Vergleich der Eigenschaften von Antrieben mit Pulsumrichter und Asynchronmaschine und elektr./perm. erregter Synchronmaschine Digitale Feldbusse: Einleitung, Grundlegende Eigenschaften Beispiele: Aktor-Sensor-Interface (ASi), 6.3.2 Controller-AreaNetwork (CAN), PROFIBUS-DP, European Installation Bus (EIB), Local Operating Network (LON),INTERBUS Vorlesung und Übung gliedern sich in zwei Hauptabschnitte: Regelung und Digitale Feldbusse. Im Abschnitt „Regelung“ sollen die Studierenden einige Prinzipien zur Regelung elektrischer Antriebe kennen und verstehen lernen. Dabei steht das relativ komplexe Thema der „Feldorientierten Regelung mit Geber“ im Vordergrung. Schließlich sollen die Erkenntnisse auch auf neue, unbekannte Antriebssysteme übertragen werden können. Im Abschnitt „Digitale Feldbusse“ sollen die Studierenden zunächst die grundlegenden Eigenschaften von Feldbussen kennen und verstehen lernen. Die Grundlagen werden durch die Behandlung von Feldbussen für verschiedene Anwendungen vertieft. Vorlesung und Übung „Leistungselektronik“ empfohlen. Vorlesung und Übung „Elektrische Antriebstechnik I“ sehr empfohlen Ab 1. Fachsemester In allen Studiengängen 90-minütige Klausur Modulnote = Klausurnote Jährlich 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur 2 Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.4 Elektrische Maschinen I 1 Modulbezeichnung Elektrische Maschinen I 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V WS: (2 SWS) Ü WS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einleitung Gleichstrommotoren: Aufbau und Wirkungsweise, Spannung, Drehmoment und Leistung, Kommutierung und Wendepole, Ankerrückwirkung und Kompensationswicklung, Permanenterregte Gleichstrommaschine, Schaltungen und Betriebsverhalten Drehstrommotoren: Allgemeines zu Drehfeldmaschinen, Drehfeldtheorie, Asynchronmaschine mit Schleifring- und Käfigläufer, Elektrisch erregte Synchronmaschine, Permanenterregte Synchronmaschine Die Kenntnisse und das Verständnis aus der Vorlesung „Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik“ sollen vertieft und erweitert werden im Bereich der Motoren. Bei den DC-Motoren steht die Erweiterung der Theorie auf dem Gebiet der Kommutierung und der Ankerrückwirkung im Vordergrund; bei den Drehstrommotoren der Einfluss der Oberfelder und -wellen auf das Betriebsverhalten. Vorlesung: Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik Übung: Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur In allen technischen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.5 Elektrische Maschinen II 1 Modulbezeichnung Elektrische Maschinen II 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 5 Inhalt Grundlagen: Physikalische Grundlagen; elektromechanische Energieumformung; Kraft- und Drehmomenterzeugung; Energieeffizienz; Wirkungsgrad; Elektromagnetisch gekoppelte Spulen als Elementarmaschine; Aufbau allgemeiner Maschinenmodelle aus Elementarmaschinen; Netzwerktheorie für Maschinenmodelle; Matrizendarstellung; Betriebsverhalten: Grundwellenbetrachtung; Berücksichtigung höherer Harmonischer; stationäres Betriebsverhalten; dynamisches Betriebsverhalten; Umrichterspeisung; dynamische Simulation; numerische Methoden zur dynamischen Simulation; 6 7 Lernziele und Kompetenzen Voraussetzungen für die Teilnahme Industrieller Entwicklungs- und Fertigungsprozess Die Studierenden sollen... ... das Wissen über das stationäre Betriebsverhalten elektrischer Maschinen erweitern. ... das dynamische Betriebsverhalten elektrischer Maschinen kennen lernen. ... den Entwicklungsprozess und die Fertigungstechnologien elektrischer Maschinen kennen lernen. Vorlesung: Elektrische Maschinen I Übung: Elektrische Maschinen I 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 2. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache In allen technischen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 17 Vorbereitende Literatur Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.6 Elektrische Kleinmaschinen 1 Modulbezeichnung Elektrische Kleinmaschinen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V WS: (2 SWS) Ü WS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 5 Inhalt 6 7 Lernziele und Kompetenzen Voraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen: Definitionen, Kraft-/Drehmomenterzeugung, elektromechanische Energiewandlung Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten von: Universalmotor, Glockenankermotor, PM-Synchronmaschine, Spaltpolmotor, Kondensatormotor, geschalteter Reluktanzmaschine, Schrittmotoren, Klauenpolmotor, elektrodynamischen Antrieben, Magnetlager Die Studierenden erhalten … einen Überblick über Elektrische Kleinmaschinen, deren Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten sowie Anwendungsgebiete. Keine 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur In allen technischen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.7 Leistungselektronik 1 Modulbezeichnung Leistungselektronik 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V WS: Leistungselektronik (2 SWS) Ü WS: Leistungselektronik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. M. Albach, Prof. Dr.-Ing. B. Piepenbreier Wissenschaftliche Mitarbeiter der Lehrstühle EAM und EMF 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. M. Albach, Prof. Dr.-Ing. B. Piepenbreier 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 5,0 ECTS Leistungselektronik Einleitung (EMF): Anwendungsbereiche für leistungselektronische Schaltungen, Zielsetzung bei der Optimierung der Schaltungen DC/DC-Schaltungen (EMF): Grundlegende Schaltungen für die Gleichspannungswandlung, Funktionsweise, Pulsweitenmodulation, Dimensionierung, Einfluss der galvanischen Trennung zwischen Ein- und Ausgang AC/DC-Schaltungen (EMF): Energieübertragung aus dem 230VNetz, unterschiedliche Schaltungsprinzipien, Einfluss einer Energiezwischenspeicherung, Netzstromverformung MOSFET-Schalter (EMF): Kennlinien, Schaltverhalten, Sicherer Arbeitsbereich, Grenzwerte und Schutzmaßnahmen Dioden (EMF): Schaltverhalten der Leistungsdioden, Verlustmechanismen Induktive Komponenten (EMF): Ferritkerne und –materialien, Dimensionierungsvorschriften, nichtlineare Eigenschaften, Kernverluste, Wicklungsverluste Netzgeführte Stromrichter (EAM): Dioden, Thyristoren, einphasige und dreiphasige Gleichrichterschaltungen mit verschiedenen Belastungen Pulsumrichter AC/AC (EAM): Übersicht, Blockschaltbild, netzseitige Stromrichter, lastseitiger Pulswechselrichter, SinusDreieck- und Raumzeigermodulation, U/f-Steuerung für einen Antrieb, Dreipunktwechselrichter IGBT, Diode und Elko (EAM): IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) und Diode: Durchlass- und Schaltverhalten, Kurzschluss, Ansteuerung, Schutz, niederinduktive Verschienung, Entwärmung; Elko: Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren, Brauchbarkeitsdauer, Impedanz Unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS) (EAM): Zweck, Topologien: Offline, Line-interactive, On-line; Komponenten, Batterien, Anwendungen Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) (EAM): Motivation, Blockschaltbild, Funktion, sechs- und zwölfpulsig, Aufbau Verständnis für die Betriebsweise grundlegender Spannungswandlerschaltungen ohne bzw. mit galvanischer Trennung, Dimensionierung dieser Schaltungen, Spezielle Eigenschaften der Halbleiterschalter sowie der induktiven Komponenten im Hinblick auf Zuverlässigkeit der Schaltungen und maximalen Wirkungsgrad 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Die Vorlesung Leistungselektronik wird etwa zu gleichen Teilen vom Lehrstuhl für Elektromagnetische Felder (EMF) und dem Lehrstuhl für Elektrische Antriebe und Maschinen (EAM) durchgeführt. Die Zuordnung ist aus dem Inhaltsverzeichnis ersichtlich. Ab 1. Fachsemester In allen Studienrichtungen 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V + Ü: schriftliche Prüfung, 90 Minuten 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Klausurergebnis: 100% der Modulnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Skript zur Vorlesung, Ausgearbeitete Übungen mit Lösungen 27.3.8 Leistungshalbleiter Bauelemente 1 Modulbezeichnung Leistungshalbleiter Bauelemente 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Leistungshalbleiter Bauelemente (4SWS) Vorlesung: (2 SWS), Übung: (2 SWS) 5,0 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr. phil. nat. Michael Stoisiek 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. phil. nat. Michael Stoisiek 5 Inhalt Moderne Geräte und Anlagen der Leistungselektronik sind nur möglich durch die Verfügbarkeit einer großen Palette unterschiedlicher aktiver Leistungshalbleiterbauelemente mit einer Spannungsfestigkeit im Bereich von 10 V bis 10 kV bzw. Stromtragfähigkeit von 0.1 A bis > 3 kA. In der Vorlesung werden die Grundlagen zum Verständnis dieser Bauelemente sowie die unterschiedlichen technischen Realisierungsformen behandelt. Die Vorlesung beginnt mit einer detaillierten Darstellung der für alle Leistungshalbleiterbauelemente maßgeblichen bauelementphysikalischen Grundphänomene, die die Spannungsfestigkeit im ausgeschalteten Zustand, Spannungsabfall und Stromtragfähigkeit im eingeschalteten Zustand und Schaltdynamik beim Umschalten vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand und umgekehrt bestimmen. Darauf aufbauend werden Grundprinzip, technische Ausgestaltung, Herstellungsverfahren und typische Leistungsdaten der wichtigsten Bauelementklassen behandelt. Neben der Diskussion der "klassischen" Leistungshalbleiterbauelemente Hochspannungsdiode, Thyristor, GTO und Bipolarer Leistungstransistor wird ausführlich auf moderne MOS-gesteuerte Leistungshalbleiterbauelemente wie Leistungs MOSFETs und IGBTs eingegangen. Aktuelle Entwicklungstrends werden diskutiert. 6 Lernziele und Kompetenzen Erlangung des Verständnisses der allen Leistungshalbleiterbauelementen gemeinsamen bauelementphysikalischen Grundprinzipien Kennenlernen von Aufbau und Herstellung, Funktionsweise und elektrischen Eigenschaften der wichtigsten Leistungshalbleiterbauelemente: Leistungsdiode, LeistungsBipolartransistor, Leistungs-MOS-Transistor, LIGBT, und Thyristor. Erlangung des Verständnisses für das Zusammenwirken von Bauelementeigenschaften und Eigenschaften der das Bauelement umgebenden leistungselektronischen Schaltung Erlangung einer kritischen Beurteilungsfähigkeit gegenüber aktuellen und zukünftigen Leistungshalbleiterbauelementen - 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - - Grundkenntnisse über Aufbau und Funktionsweise von Halbleiterbauelemente (z.B. aus der entsprechenden Pflichtvorlesung des Bachelorstudienganges EEI) Mathematik-, Physik-, und Grundlagen der Elektrotechnik im Umfang der entsprechenden Pflichtvorlesung des Bachelorstudienganges EEI 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Ab 1. Fachsemester Kernmodul der Studienrichtung Leistungselektronik im Bachelor/Masterstudiengang EEI Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik im Bachelor/Masterstudiengang Mechatronik Vorlesung/Übung: 30 Minuten mündliche Prüfung 100% der Note der mündlichen Prüfung Jährlich 2 Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch B. J. Baliga, Power Semiconductor Devices, PWS Publishing Company, 1995 S. Linder, Power Semiconductors, EPFL Press, Lausanne, 2006 27.3.9 Hochleistungsstromrichter für die EEV 1 Modulbezeichnung Hochleistungsstromrichter für die EEV 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Vorlesung 2 SWS Übung 2 SWS Prof. Dr.-Ing. Gerhard Herold 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Gerhard Herold 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 5,0 ECTS Netzgeführte Stromrichter – Dreipulsiger Elementarstromrichter: Schaltung, Betriebszustände, stationärer Betrieb – Sechs-, zwölf- und höherpulsige Stromrichter: Ströme und Spannungen, Schaltungen und Anwendungen, Betriebszustände Beschreibung von Stromrichtersystemen im Zustandsraum – Stationärer Betrieb von sechs- und zwölfpulsigen Stromrichtern Netzgeführte Drehstromsteller – Leistungselektronische Stellglieder: Einsatzorte, netzgeführte Stromrichter – Drehstromsteller im induktiven Betrieb: Grundschaltungen, gesteuerte Drosselspule, gesteuerter Drehstromsteller – Einfluß des Nullsystems: Ersatzschaltung, variable Nullimpedanz und Beeinflussung des Nullsystems, charakteristische Kenngrößen – Drehstromsteller im schwingungsfähigen System: Dynamische Reihen- und Parallelkompensation – Spezielle Anwendungen: Dynamischer Zwischenphasenregler, dynamische Symmetrierung, Thyristorsteller in Mantelstromkreisen Selbstgeführte Stromrichter – Grundschaltungen: Schaltelemente, Spannungs- und Stromumrichter, Zwischen- und Ausgangsstromkreise – Steuerung von Spannungsumrichtern: Anforderungen an die Ausgangsgrößen, ein- und dreiphasige Grundfrequenzsteuerung, Steuerung über Trägerverfahren, Raumzeigermodulation, Pulsmuster, stufige Ausgangsspannungen – Stationärer Betrieb in Drehstromnetzen: Netznachbildung, zwölfpulsiger selbstgeführter Spannungsumrichter, Betrieb bei hoher Schaltfrequenz, vollständige Lastflußsteuerung Die Übung begleitet die einzelnen Kapitel thematisch und führt zur Wissensvertiefung anhand praktischer Rechenbeispiele. Kenntnisse und Verständnis: – der Stromrichterschaltungen und ihrer Betriebszustände, – der Beschreibung von Stromrichtersystemen mit Raumzeigern, – der netzgeführten Drehstromsteller und ihrer Anwendungen in Drehstromnetzen, – der selbstgeführten Stromrichter und ihre Anwendungen in Drehstromnetzen empfohlen: Grundlagen der elektrischen Energieversorgung 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Prüfung 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur in allen Studiengängen auch im Bachelorstudium 100% jährlich im WS Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Lehrbuch: G. Herold: Elektrische Energieversorgung V, 2009 27.3.10 Linearantriebe 1 Modulbezeichnung Linearantriebe 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Wissenschaftliche Mitarbeiter des Lehrstuhls EAM 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Motivation Bauformen: Kurzstator, Langstator, Einzelkamm-Stator, Doppelkamm-Stator, Solenoidmotor Arten von elektrischen Linearmotoren: Gleichstrom-Linearmotor, Drehstrom-Linearmotor: - Überleitung vom Motor mit rotierendem Läufer zum Linearmotor - Verteilte Zweischichtwicklung bei Linearmotoren (Primärteil - Spannungsgleichungen des Stators - Zahnspulenwicklungen - Nutrastkräfte, Nutrastung - Asynchroner Linearmotor - Synchroner Linearmotor - Synchroner Linearmotor mit konstantem Luftspalt - Synchroner Linearmotor mit nicht konstantem Luftspalt Regelung: Stromregelung des Gleichstrom-Linearmotors mit konstantem Fluss, U/f-Steuerung für Drehstrom-Linearmotoren mit konstantem Fluss, Stromregelung der Drehstrom Linearmotoren - Prinzip der feldorientierten Regelung - Feldorientierte Regelung des permanenterregten Synchronmotors Vertikale Kräfte, Randeffekte Positionsmessung (Lage) Die Studierenden sollen zunächst die wesentlichen Unterschiede zwischen Motoren runder Bauform mit rotierendem Läufer und Linearmotoren kennen lernen und verstehen. Darauf aufbauend werden die einzelnen Inhalte vertieft. Zusammen mit der Übung soll erreicht werden, dass die Studierenden ähnliche Aufgabenstellungen selbständig analysieren und lösen können. Grundlagen der Elektrischen Antriebstechnik 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der 2 In allen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich Prüfung 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.11 Elektromagnetische Verträglichkeit 1 Modulbezeichnung Elektromagnetische Verträglichkeit 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Manfred Albach Wissenschaftliche Mitarbeiter des Lehrstuhls 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Manfred Albach 5 Inhalt Diese Vorlesung dient als Einführung in die grundlegende Problematik der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Es werden sowohl die Störemissionen, d.h. die Störaussendung auf Leitungen und als Abstrahlung als auch die Empfindlichkeit von elektronischen Geräten gegenüber den von außen kommenden Störungen betrachtet. Ausgehend von den in den unterschiedlichen Frequenzbereichen maximal zugelassenen Störpegeln werden neben den jeweils anzuwendenden Messverfahren insbesondere die technischen Möglichkeiten im Vordergrund stehen, die zur Reduzierung der Störemissionen bzw. zur Erhöhung der Störfestigkeit von Schaltungen beitragen. In der begleitenden Übung werden konkrete Fragestellungen der EMV, wie z.B. Störpegel auf Leitungen, Koppelmechanismen, Störpegel von abgestrahlten Feldern u.s.w. berechnet und aus den Ergebnissen Maßnahmen zur Verbesserung der EMV-Situation abgeleitet. Neben den Rechenübungen werden zu den folgenden Themen praktische Messungen vorgenommen: - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Symmetrische und asymmetrische Störströme Ersatzschaltbilder von Filterkomponenten Netzfilterdämpfung Koppelmechanismen Reduzierung von Feldern durch Schirmung / Spiegelung Verständnis für die unterschiedlichsten Koppelmechanismen, grundlegendes Verständnis für die Besonderheiten der EMVMesstechnik und der Normensituation, Umfassendes Wissen zu den Möglichkeiten der Schaltungsentstörung Module EMF I und II wären hilfreich, aber nicht zwingend notwendig 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V + Ü: schriftliche Prüfung, 90 Minuten 13 Wiederholung W der 2 Kernmodul in den Studienrichtungen Allgemeine Elektrotechnik Leistungselektronik Klausurergebnis: 100% der Modulnote Jährlich Prüfung 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Skript zur Vorlesung, Ausgearbeitete Übungen mit Lösungen auf der Lehrstuhlhomepage 27.3.12 Pulsumrichter für elektrische Antriebe 1 Modulbezeichnung Pulsumrichter für elektrische Antriebe 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier Wissenschaftliche Mitarbeiter des Lehrstuhls EAM 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Piepenbreier 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einleitung Bauelemente: IGBTs und Dioden, Entwärmung, Kondensatoren, Neue Leistungshalbleiter aus Silizium-Carbid (SiC) Gleichstromsteller: Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller, Zweiquadrantensteller, Vierquadrantensteller Dreiphasige Pulsumrichter: eingangsseitige Gleichrichter, Bremschopper, Thyristorbrücke mit Rückspeisung, Selbstgeführte Netzstromrichter, Pulsumrichter für permanenterregte Synchronmaschinen mit Blockstrom, Motorseitiger Wechselrichter, Pulsumrichter für sinusförmigen Strom Unerwünschte Effekte: Niederfrequente Netzharmonische, Ableitströme und Funkstörspannung, Kabel, Reflexion, erhöhte Motorspannungen, Lagerströme Die Studierenden sollen zunächst die wesentlichen Bauelemente, die in Pulsumrichtern verwendet werden, kennen lernen und verstehen. Darauf aufbauend werden Gleichstromsteller und dreiphasige Pulsumrichter vertieft behandelt. Weiterhin sollen die Studierenden erkennen, dass es neben den vorher besprochen positiven Eigenschaften der Pulsumrichter auch unerwünschte Effekte existieren, die besondere Maßnahmen zur Beherrschung erfordern. Zusammen mit der Übung soll erreicht werden, dass die Studierenden in Verbindung mit Datenblättern der Leistungshalbleiter selbständig Pulsumrichter auslegen können. Vorlesung und Übung Leistungselektronik dringend empfohlen 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache In allen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 17 Vorbereitende Literatur Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.13 Berechnung und Auslegung Elektrischer Maschinen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 5 Inhalt 6 7 Lernziele und Kompetenzen Voraussetzungen für die Teilnahme Berechnung und Auslegung elektrischer Maschinen V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Ingo Hahn 2,5 ECTS 2,5 ECTS Berechnungsmethoden: Physikalische Vorgänge in elektrischen Maschinen; Maxwellsche Gleichungen in integraler und differentieller Form; Mechanismen der Krafterzeugung; einfaches Spulenmodell als elektrische Elementarmaschine; Wicklungsanalyse; Wicklungsentwurf; Nutenspannungsstern; Magnetkreisanalyse; magnetisches Netzwerk; magnetische Widerstände und Leitwerte; Streuleitwerte; Finite-Differenzen-Methode; Finite-Elemente-Methode; Thermisches Verhalten; Entwurf und Auslegung: Strombelag; Luftspaltflußdichte; Kraftdichte; Entwurfsmodell für elektrische Maschinen; Wachstumsgesetze; Auslegung elektrischer Maschinen; Analytisch-numerische Methoden; Optimierungsmethoden Die Studierenden sollen... ... die grundsätzlichen Methoden zur Berechnung und Auslegung elektrischer Maschinen kennenlernen und anwenden können. Vorlesung: Elektrische Maschinen I Übung: Elektrische Maschinen I 8 Einpassung in den Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 2. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 90-minütige Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 5,0 ECTS In allen technischen Studiengängen Modulnote = Klausurnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 17 Vorbereitende Literatur Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben. 27.3.14 Schaltnetzteile 1 Modulbezeichnung Schaltnetzteile 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V SS: (2 SWS) Ü SS: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Thomas Dürbaum Wissenschaftliche Mitarbeiter des Lehrstuhls 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Thomas Dürbaum 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme In dieser Vorlesung werden die Grundprinzipien der hochfrequent getakteten leistungselektronischen Schaltungen behandelt. Neben den unterschiedlichen Netzteiltopologien werden insbesondere die verschiedenen durch die hochfrequente Betriebsweise entstehenden Probleme behandelt. Die Übung vermittelt Methoden zur Berechnung der grundlegenden Schaltnetzteilfamilien, zur Ermittlung von Schaltverlusten, zum Design von Entlastungsnetzwerken sowie ein erstes Konzept zur regelungstechnischen Beschreibung von Netzteilen mit PWMRegelung. - Kenntnis der Basistopologien und deren Betriebsarten - Fähigkeit, die Funktionsweise PWM-geregelter Topologien zu erarbeiten und die zugehörigen Kennwerte zu berechnen - Kenntnis der Notwendigkeit von Netztrennung, möglicher Maßnahmen zur Erlangung derselben sowie einiger netzgetrennter Topologien samt Berechnungsverfahren - Fähigkeit zur Einschätzung von Schaltverlusten sowie deren Reduzierung mit Hilfe von Entlastungsnetzwerken - Fähigkeit der regelungstechnischen Beschreibung PWMgetakteter Konverter im kontinuierlichen Betrieb mittels der Methode des ‚In-Circuit-Averaging’ Modul Leistungselektronik 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Masterstudiengang Elektrotechnik, Elektronik, und Informationstechnik Masterstudiengang Mechatronik 100% Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Begleitende Arbeitsblätter samt Literaturangabe, Fundamentals of Power Electronics, Erickson W. Robert, Springer Verlag 27.3.15 Elektromobilität – Architekturen und Komponenten 1 Modulbezeichnung Elektromobilität – Architekturen und Komponenten 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Architekturen und Systemtechnik für Elektromobilität (VL: 1,5 SWS, Ü: 0,5 SWS; WS) Automobilelektronik (VL: 1,5 SWS, Ü: 0,5 SWS, SS) Dr.-Ing. Martin März 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Dr.-Ing. Martin März 5 Inhalt Architekturen und Systemtechnik für Elektromobilität Elektromobilität (mögliche „Kraftstoffkonzepte“ mit deren Vor- und Nachteilen; Netzintegration von Elektrofahrzeugen (vehicle-to-grid)) Elektrofahrzeuge (Fahrzeug- und Antriebsstrangkonzepte; Ladekonzepte und Ladetechnologien; Modellierung des elektrischen Antriebsstrangs, Betriebsstrategien; Leistungselektronische Systeme im Antriebsstrang: Basistopologien, Schaltungsauslegung) Innerhalb der angegebenen 2 SWS sind Übungseinheiten zur Vertiefung und Festigung des Vorlesungsstoffes vorgesehen. Automobilelektronik Kfz-Niederspannungsbordnetz (Struktur des Niederspannungsbordnetzes; Generator, Batterie; Spannungsverhalten; Elektrische, mechanische und klimatische Anforderungen; Normen, Test- und Prüfverfahren Geschützte Leistungsschalter (Smart-Power) (Grundlagen; Aufbau von geschützten Halbleiterschaltern; Schaltungsblöcke; Funktionsweise; Betriebseigenschaften; Schalten von Lasten mit hohem Einschaltstrom; Schalten induktiver Lasten) Leistungselektronische Anwendungen in Kraftfahrzeugen (Sicherheitselektronik; Karosserieelektronik; Motorsteuerung und Zündung; Ausgewählte Beispiele zur Schaltungsauslegung, Dimensionierungsbeispiele) Aufbau- und Entwärmungstechniken für Leistungselektronik im Auto (Substrattechnologien und deren Eigenschaften; Leistungshalbleitergehäuse und deren thermische Eigenschaften) Bauelemente unter Hochtemperaturbelastung (Ausfallmechanismen bei aktiven und passiven Bauelementen; Probleme der Aufbautechnik; Aktive und passive Temperaturwechsel; Lebensdauerbetrachtungen) Elektrisch-thermische Modellierung (Grundlagen zur Beschreibung des thermischen Verhaltens eines Systems mittels elektrischer Ersatzschaltbilder; Eigenschaften verschiedener Ersatzschaltbilder; Parameterisierung der Elemente thermischer Ersatzschaltbilder; Anwendungsbeispiele) 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Innerhalb der angegebenen 2 SWS sind Übungseinheiten zur Vertiefung und Festigung des Vorlesungsstoffes vorgesehen. Die Studierenden - erwerben ein Grundverständnis der Anforderungen an Leistungselektronik für Kraftfahrzeuge, - lernen die wichtigsten Bauelemente, Grundschaltungen sowie Aufbau- und Entwärmungstechniken kennen, und - verstehen die mit elektrifizierten Antriebssträngen (Hybridbzw. Elektrofahrzeuge) verbundenen Zielsetzungen und Basiskonzepte sowie die Grundlagen der dazu erforderlichen leistungselektronischen Systeme. keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 5 des Bachelorstudiums Ab Studiensemester 1 des Masterstudiums - Vertiefungsmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Bachelor-/Masterstudiengang EEI - Wahlpflichtmodul im Studiengang Bachleor-/Master Mechatronik 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 60-minütige Klausur (über beide Lehrveranstaltungen) Modulnote entspricht Klausurnote 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 2 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung (das Skript enthält Hinweise auf weiterführende Literatur) 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich 27.4 Vertiefungsrichtung Regelungstechnik 27.4.1 Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) 1 Modulbezeichnung Regelungstechnik B (Zustandsraummethoden) 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Regelungstechnik B (2 SWS) Ü Regelungstechnik B (2 SWS) Prof. Roppenecker Übungsassistent 4 5 Modulverantwortlicher Prof. Roppenecker Inhalt Vorlesung - Beweggründe zur Verwendung von Zustandsraummethoden - Streckenmodellierung mittels Zustandsgleichungen und deren Linearisierung - Analyse linearer, zeitinvarianter Eingrößenstrecken auf Basis ihrer Zustandsraumdarstellung (Nullstellen, Steuer- und Beobachtbarkeit, Stabilität) - Entwurf der Vorsteuerung zur Einstellung des Sollverhaltens - Entwurf der Zustandsregelung zur Bekämpfung der Störeinwirkung (Entwurf durch Eigenwert-Vorgabe, Realisierung unter Verwendung eines Beobachters, Entwurf im Frequenzbereich) - Störgrößenaufschaltung zur Kompensation messbarer Störungen 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 5,0 ECTS Übung - Anwendung der Vorlesungsinhalte auf technische Beispielsysteme - eigenständige Weiterentwicklung von Ansätzen aus der Vorlesung - Erwerb umfassender Kenntnisse zu Modellbildung, Analyse und Lernziele und Entwurf linearer Eingrößensysteme in Zustandsraumdarstellung Kompetenzen - Fähigkeit zum selbständigen Steuerungs- und Regelungsentwurf für solche Systeme - grundlegende Kenntnisse zu Modellbildung, Analyse und Entwurf Voraussetzungen für linearer Eingrößensysteme in Frequenzbereichsdarstellung die Teilnahme - Kenntnis der Vektor- und Matrizenrechnung ab 1. Fachsemester Einpassung in Masterstudienplan - EEI: Kernmodul in der Studienrichtung Automatisierungstechnik + Verwendbarkeit des Vertiefungsmodul in den Studienrichtungen Elektrische EnergieModuls und Antriebstechnik, Leistungselektronik - Mechatronik: Wahlpflichtmodul + Vertiefungsmodul in der Vertiefungsrichtung Regelungstechnik - allgemein: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 min Studien- und Prüfungsleistungen Modulnote = Prüfungsnote Berechnung Modulnote Turnus des Angebots jährlich im Wintersemester W 2 Wiederholung der Prüfung - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h Arbeitsaufwand - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 1 Semester Dauer des Moduls Deutsch Unterrichtssprache Eine Literaturübersicht wird in der ersten Vorlesung gegeben Vorbereitende Literatur 27.4.2 Modellbildung in der Regelungstechnik 1 Modulbezeichnung Modellbildung in der Regelungstechnik (MRT) 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Ereignisdiskrete Systeme (2 SWS) Ü Ereignisdiskrete Systeme (2 SWS) Prof. Dr. Thomas Moor 4 5 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas Moor - Gewöhnliche Differentialgleichungen als mathematische Inhalt Modelle dynamischer Systeme - Zustandsraumdarstellung, Linearisierung, Übertragungsfunktionen - Regelungstechnische Modelle mechanischer Systeme - Regelungstechnische Modelle chemischer Prozesse - Numerische Verfahren zur Simulation Die Teilnehmer erlernen grundlegende Vorgehensweisen zur Lernziele und Modellierung dynamischer Wirkzusammenhänge als Kompetenzen Ausgangspunkt für moderne Reglerentwurfsverfahren. Die Methodik wird anhand von mechanischen Systemen und chemischen Prozessen illustriert und weiter vertieft. Die Teilnehmer erfahren, dass sie als Regelungstechniker bei der Modellbildung auf die jeweils relevante Disziplin angewiesen sind. Ebenso Gegenstand der Veranstaltung ist das Umformen von Modellen in die in der Regelungstechnik typischen Darstellungsformen sowie Grundlagen der Numerik gewöhnlicher Differentialgleichung zur Simulation. Grundlagen der Analysis und linearen Algebra, wie sie z.B. in den Voraussetzungen für Veranstaltungen „Mathematik für Ingenieure“ angeboten werden. die Teilnahme Ab 1. Fachsemester Einpassung in Bachelorstudienplan - Studierende EEI mit Studienrichtung Verwendbarkeit des Automatisierungstechnik: Wahlpflichtmodul Moduls - Studierende CE mit TAF Regelungstechnik: Wahlpflichtmodul - sonstige Studierende: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 min Studien- und Prüfungsleistungen Modulnote = Prüfungsnote Berechnung Modulnote Turnus des Angebots jährlich im Wintersemester 2 Wiederholung der Prüfung - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h Arbeitsaufwand - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 1 Semester Dauer des Moduls Deutsch Unterrichtssprache - Lehrbuch: Woods et al, Modeling and Simulation of Vorbereitende Dynamic Systems, Pearson, 1997. Literatur - Lehrbuch: Bequette, Prozess Dynamics, Prentice Hall 1998. 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 5,0 ECTS 27.4.3 Mehrgrößen-Zustandsregelung 1 Modulbezeichnung Mehrgrößen-Zustandsregelung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Mehrgrößen-Zustandsregelung (2 SWS) Ü Mehrgrößen-Zustandsregelung (2 SWS) Dr.-Ing. J. Deutscher Übungsassistent 4 5 Modulverantwortlicher Dr.-Ing. J. Deutscher Inhalt Vorlesung - Zwei-Freiheitsgrade-Regelung im Zustandsraum 5,0 ECTS - Entwurf der modellgestützten Vorsteuerung: Stabilisierung im Zustandsraum, Führungs- und Störgrößenaufschaltung, Ein-/ Ausgangsentkopplung, flachheitsbasierter Steuerungsentwurf - Entwurf des Ausgangsfolgereglers: Zustandsrückführung, Beobachter voller und reduzierter Ordnung, robuste asymptotische Störkompensation 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Übung - Anwendung der Vorlesungsinhalte auf technische Beispielsysteme - eigenständige Weiterentwicklung von Ansätzen aus der Vorlesung - Erwerb umfassender Kenntnisse zum Steuerungs- und Lernziele und Regelungsentwurf für lineare Mehrgrößensysteme Kompetenzen - grundlegende Kenntnisse zu Modellbildung, Analyse und Entwurf Voraussetzungen für linearer Eingrößensysteme in Zustandsraum die Teilnahme ab 1. Fachsemester Einpassung in Masterstudienplan - EEI: Vertiefungsmodul in der Studienrichtung AutomatisierungsVerwendbarkeit des technik Moduls - Mechatronik: Wahlpflichtmodul + Vertiefungsmodul in der Vertiefungsrichtung Regelungstechnik - allgemein: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 min Studien- und Prüfungsleistungen Modulnote = Prüfungsnote Berechnung Modulnote Turnus des Angebots jährlich im Wintersemester W 2 Wiederholung der Prüfung - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h Arbeitsaufwand - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 1 Semester Dauer des Moduls Deutsch Unterrichtssprache Eine Literaturübersicht wird in der ersten Vorlesung gegeben Vorbereitende Literatur 27.4.4 Nichtlineare Systeme 1 Modulbezeichnung Nichtlineare Systeme 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Nichtlineare Systeme (3 SWS) Ü Nichtlineare Systeme (1 SWS) Prof. Roppenecker Übungsassistent 4 5 Modulverantwortlicher Prof. Roppenecker Inhalt Vorlesung - Definition und Beschreibung nichtlinearer Systeme - Übertragungsstabilität nichtlinearer Eingrößensysteme - Stabilität der Ruhelagen nichtlinearer Systeme im Zustandsraum (Ljapunovscher Stabiltätsbegriff, Stabiltätsanalyse in der Phasenebene sowie mittels direkter Methode, Methode der ersten Näherung und Methode der Zentrumsmannigfaltigkeit) - Analyse der Ruhelagen-Stabilität nichtlinearer EingrößenRegelkreise mittels Popov- und Kreiskriterium - Untersuchung nichtlinearer Eingrößen-Regelkreise auf Grenzschwingungen mittels Harmonischer Balance - Berücksichtigung von Stellbegrenzungen beim Regelungsentwurf für lineare Eingrößenstrecken 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 5,0 ECTS Übung - Anwendung der Vorlesungsinhalte auf Beispielsysteme - Erwerb umfassender Kenntnisse zur Stabiltätstheorie nichtlinearer Zustandssysteme und nichtlinearer Eingrößen-Regelkreise - Fähigkeit zur selbständigen Durchführung von Stabilitätsanalysen für solche Systeme - grundlegende Kenntnisse zu Modellbildung, Analyse und Entwurf Voraussetzungen für linearer Eingrößensysteme in Frequenzbereichsdarstellung die Teilnahme - Kenntnis der Zustandsraumdarstellung dynamischer Systeme ab 1. Fachsemester Einpassung in Masterstudienplan - EEI: Vertiefungsmodul in der Studienrichtung AutomatisierungsVerwendbarkeit des technik Moduls - Mechatronik: Wahlpflichtmodul + Vertiefungsmodul in der Vertiefungsrichtung Regelungstechnik - allgemein: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 min Studien- und Prüfungsleistungen Modulnote = Prüfungsnote Berechnung Modulnote Turnus des Angebots jährlich im Wintersemester W 2 Wiederholung der Prüfung - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h Arbeitsaufwand - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 1 Semester Dauer des Moduls Deutsch Unterrichtssprache Eine Literaturübersicht wird in der ersten Vorlesung gegeben Vorbereitende Literatur Lernziele und Kompetenzen 27.4.5 Digitale Regelung 1 Modulbezeichnung Digitale Regelung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Digitale Regelung (2 SWS) Ü Digitale Regelung (2 SWS) Dipl.-Ing. A. Michalka Übungsassistent 4 5 Modulverantwortlicher Prof. Roppenecker Inhalt Vorlesung Es werden Aufbau u. mathematische Beschreibung digitaler Regelkreise sowie Verfahren zu deren Analyse und Synthese betrachtet: - quasikontinuierliche Beschreibung und Regelung der Strecke unter Berücksichtigung der DA- bzw. AD-Umsetzer - zeitdiskrete Beschreibung der Regelstrecke, zTransformation - Analyse von Abtastsystemen, Stabilität - Regelungssynthese: - Frequenzkennlinienverfahren - Zustandsregelung - Störungen im Regelkreis - Regelung mit mehreren Abtastfrequenzen Übung Es werden die einzelnen Kapitel der Vorlesung anhand von Anwendungsbeispielen vertieft. - Erlangung grundlegender Kenntnisse über Aufbau und Lernziele und mathematische Beschreibung digitaler Regelkreise Kompetenzen - Fähigkeit zur selbstständigen Analyse von Abtastsystemen und zur Konzeption digitaler Regelungssysteme - vertiefte Kenntnisse der Synthesemethoden für digitale Regelungen und ihrer Anwendung - grundlegende Kenntnisse zu Modellbildung, Analyse und Voraussetzungen für Entwurf linearer Eingrößensysteme in die Teilnahme Frequenzbereichsdarstellung - Kenntnis der Zustandsraumdarstellung dynamischer Systeme ab 2. Fachsemester Einpassung in Musterstudienplan - EEI: Vertiefungsmodul in den Studienrichtungen AutomatisieVerwendbarkeit des rungstechnik, Elektrische Energie- und Antriebstechnik, Moduls Leistungselektronik - Mechatronik: Wahlpflichtmodul + Vertiefungsmodul in der Vertiefungsrichtung Regelungstechnik - CE: Technisches Anwendungsfach zur Regelungstechnik - allgemein: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 Minuten Studien- und Prüfungsleistungen Modulnote = Prüfungsnote Berechnung Modulnote Turnus des Angebots jährlich im Sommersemester 2 Wiederholung der Prüfung - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h Arbeitsaufwand - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungs- 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5,0 ECTS 15 16 17 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur vorbereitung): 90 h 1 Semester Deutsch Eine Literaturübersicht wird in der ersten Vorlesung gegeben. 27.4.6 Regelung nichtlinearer Systeme 1 Modulbezeichnung Regelung nichtlinearer Systeme 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Regelung nichtlinearer Systeme (3 SWS) Ü Regelung nichtlinearer Systeme (1 SWS) Dr.-Ing. J. Deutscher Übungsassistent 4 5 Modulverantwortlicher Dr.-Ing. J. Deutscher Inhalt Vorlesung - Exakte Ein-/Ausgangslinearisierung: Berechnung des E/Alinearisierenden Stellgesetzes, Frobenius-Theorem, ByrnesIsidori-Normalform, Ausgangsfolgeregelung 5,0 ECTS - Exakte Zustandslinearisierung: Nichtlineare Regelungsnormalform, nichtlineare Ackermann-Formel - Flachheitsbasierte Folgeregelung: Flache Systeme, flachheitsbasierter Steuerungs- und Folgereglerentwurf -Nichtlineare Beobachter: nichtlinearer Arbeitspunktbeobachter, nichtlinearer Folgebeobachter 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Übung - Anwendung der Vorlesungsinhalte auf technische Beispielsysteme - eigenständige Weiterentwicklung von Ansätzen aus der Vorlesung - Erwerb umfassender Kenntnisse zum Steuerungs- und Lernziele und Regelungsentwurf für nichtlineare Ein- und Mehrgrößensysteme Kompetenzen - grundlegende Kenntnisse zu Modellbildung, Analyse und Entwurf Voraussetzungen für linearer Eingrößensysteme in Zustandsraum die Teilnahme ab 2. Fachsemester Einpassung in Masterstudienplan - EEI: Vertiefungsmodul in der Studienrichtung AutomatisierungsVerwendbarkeit des technik Moduls - Mechatronik: Wahlpflichtmodul + Vertiefungsmodul in der Vertiefungsrichtung Regelungstechnik - allgemein: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 min Studien- und Prüfungsleistungen Modulnote = Prüfungsnote Berechnung Modulnote Turnus des Angebots jährlich im Sommersemester W 2 Wiederholung der Prüfung - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h Arbeitsaufwand - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 1 Semester Dauer des Moduls Deutsch Unterrichtssprache Eine Literaturübersicht wird in der ersten Vorlesung gegeben Vorbereitende Literatur 27.4.7 Optimalsteuerung 1 Modulbezeichnung Optimalsteuerung (OPT) 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Optimalsteuerung (2 SWS) Ü Übung zur Optimalsteuerung (2 SWS) Prof. Dr. Thomas Moor 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas Moor 5 Inhalt 5,0 ECTS - Dynamische Optimierung und das Optimalitätsprinzip nach Bellman - Riccati-Regler und Kalman-Filter - Modelpredictive Control (MPC) - Zeitoptimale Regelung 6 Lernziele und Kompetenzen Aufbauend auf Grundkenntnisse der klassischen Regelungstechnik erlernen die Teilnehmer Methoden zum Reglerentwurf, welche für den geschlossenen Regelkreis ein Kostenfunktional minimieren. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Grundlagen der Analysis und Algebra, wie sie z.B. in den Veranstaltungen „Mathematik für Ingenieure“ angeboten werden; Grundlagen der Regelungstechnik, z.B. „Regelungstechnik A und B“. 8 Einpassung in Masterstudienplan Ab erstem Fachsemester 9 Verwendbarkeit des Moduls - Studierende EEI mit Studienrichtung Automatisierungstechnik: Wahlpflichtmodul - Studierende CE mit TAF Regelungstechnik: Wahlpflichtmodul - sonstige Studierende: Wahlmodul 10 Studien- und Prüfungsleistungen schriftliche Prüfung / 90 min 11 Berechnung Modulnote Modulnote = Prüfungsnote 12 Turnus des Angebots jährlich im Wintersemester 13 Wiederholung der Prüfung 2 14 Arbeitsaufwand - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 15 Dauer des Moduls 1 Semester 16 Unterrichtssprache Deutsch 17 Vorbereitende Literatur Lehrbuch: Dynamic Programming and Optimal Control, Bertsekas, 2000 27.4.8 Ereignisdiskrete Systeme 1 Modulbezeichnung Ereignisdiskrete Systeme (DES) 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V Ereignisdiskrete Systeme (2 SWS) Ü Ereignisdiskrete Systeme (2 SWS) Prof. Dr. Thomas Moor 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Thomas Moor 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Einpassung in Masterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 8 9 10 11 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 5,0 ECTS - Automaten und formale Sprachen - Entwurf ereignisdiskreter Regler - Entwurf bei eingeschränkter Beobachtbarkeit - Hierarchische Reglerarchitekturen Die Dynamik ereignisdiskreter Systeme kann z.B. durch endliche Automaten beschrieben werden und setzt sich damit schon durch die der Mathematik entliehenen Sprachmittel von der in der klassischen Regelungstechnik üblichen kontinuierlichen Dynamik ab. Dennoch lässt sich mit der Rückkopplung das Grundkonzept der Regelungstechnik auch auf ereignisdiskrete Systeme anwenden, so dass die Teilnehmer in diesem Modul die Regelungstechnik aus einer alternativen Perspektive kennenlernen und weiter vertiefen können. Grundlagen der Regelungstechnik, z.B. „Einführung in die Regelungstechnik“ oder „Regelungstechnik A“. ab erstem Studiensemester - Studierende CE mit TAF Regelungstechnik: Wahlpflichtmodul - Studierende des Studiengangs EEI in der Studienrichtung Automatisierungstechnik: Wahlpflichtmodul - sonstige Studierende: Wahlmodul schriftliche Prüfung / 90 min Modulnote = Prüfungsnote jährlich im Sommersemester 2 14 Wiederholung der Prüfung Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls - Präsenzzeit (Teilnahme an V+Ü): 60 h - Eigenstudium (Vor-/Nachbereitung zu V+Ü sowie Prüfungsvorbereitung): 90 h 1 Semester 16 Unterrichtssprache Deutsch 17 Vorbereitende Literatur Lehrbuch: Cassandras/Lafortune: Introduction to Discrete Event Systems, 2007 13 27.4.9 Regelung verteilt-parametrischer Systeme 1 Modulbezeichnung Regelung verteilt-parametrischer Systeme 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V: Regelung verteilt-parametrischer Systeme (3 SWS) Ü: Übungen zur Regelung verteilt-parametrischer Systeme (2 SWS) PD Dr.-Ing. habil. Joachim Deutscher Dipl.-Ing. Andreas Mohr 4 Modulverantwortlicher PD Dr.-Ing. habil. Joachim Deutscher 5 Inhalt Verteilt-parametrische Systeme treten bei der Modellierung von Transport- und Ausgleichsvorgängen sowie von Wellenausbreitungen auf. Da bei diesen Vorgängen neben der Zeitabhängigkeit auch die Ortsabhängigkeit der den Prozess beschreibenden Größen eine Rolle spielt, führt die mathematische Modellbildung auf partielle Differentialgleichungen. Beispiele hierfür sind thermische Prozesse in der Stahlindustrie, die Stabilisierung von Reaktoren in der Verfahrenstechnik oder die aktive Schwingungsbedämpfung von Leichtbaustrukturen. In dieser Vorlesung werden die Zustandsraummethoden zum Regelungsentwurf aus den Grundlagenvorlesungen auf den verteiltparametrischen Fall verallgemeinert. Dies ermöglicht es, Regelungsverfahren für verteilt-parametrische Systeme anhand bekannter Vorgehensweisen zu erlernen und zu vertiefen. Gegenstand der Vorlesung ist der Entwurf von Zwei-FreiheitsgradeRegelungen im Zustandsraum. Dies umfasst sowohl die Bestimmung einer Steuerung zur Einstellung des Führungsverhaltens als auch den Ausgangsreglerentwurf zur Festlegung des Störverhaltens. Die vorgestellten Methoden werden für Mehrgrößensysteme formuliert, um einen Einblick in die bei solchen Systemen auftretenden Regelungsprobleme zu geben. Vorlesungsbegleitend wird die Anwendung der theoretischen Verfahren jeweils anhand einfacher technischer Beispielsysteme verdeutlicht. 5,0 ECTS 1. Modellbildung verteilt-parametrischer Systeme Aufstellung von PDglen, Anfangs- und Randbedingungen 2. Analyse verteilt-parametrischer Systeme im Zustandsraum Lösung der Zustandsglen, modale Approximation, exponentielle Stabilität, Beschreibung durch Übertragungsmatrizen und Systeme mit Randeingriff 3. Stabilisierung verteilt-parametrischer Systeme im Zustandsraum Kriterien für Stabilisierbarkeit, Eigenwertvorgabe und deren parametrische Lösung 4. Entwurf von Vorsteuerungen Modellgestützte Vorsteuerung und flachheitsbasierter Arbeitspunktwechsel 5. Entwurf von Ausgangsfolgereglern Early-lumping-Entwurf, endlich-dim. beobachterbasierte Ausgangsrückführung und Entwurf mittels internem Modellprinzip 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls MECH, EEI 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots schriftliche Prüfung / 90 Min. 13 Arbeitsaufwand Präsenszeit 60 h Eigenstudium 90 h 1 Semester Deutsch Deutscher, J.: Zustandsregelung verteilt-parametrischer Systeme. Springer-Verlag, 2011. Franke, D.: Systeme mit verteilten Parametern. Springer-Verlag, 1987. Curtain, R. und Zwart, H.: An introduction to infinite-dimensional linear systems theory. Springer-Verlag, 1995. 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich, nur im SS 27.5 Vertiefungsrichtung Technische Mechanik 27.5.1 Mehrkörperdynamik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. S. Leyendecker 4 Modulverantwortlicher Inhalt Prof. Dr.-Ing. habil. S. Leyendecker 5 Mehrkörperdynamik (Multibody Dynamics) WS V: Mehrkörperdynamik (2 SWS) Ü: Mehrkörperdynamik (2 SWS) 5,0 ECTS 5,0 ECTS Grundlagen der Modellierung - Typische Modellelemente - Grenzen der Modellbildung Kinematik - Koordinatentransformation - Beschreibung großer Rotationen - Bindungen und Lagerungen - Kinematik holonomer Mehrkörpersysteme Kinetik - Klassifizierung von Kräften - Trägheitstensor - Impuls- und Drallsatz Prinzipe der Mechanik - virtuelle Bewegung - Prinzip der virtuellen Arbeit - Prinzip von d’Alembert in der Lagrange’schen Fassung Mehrkörpersysteme - Anwendung des Prinzips von d’Alembert - Newton-Euler-Formalismus - Reaktionsgleichungen - Linearisierung der Bewegungsgleichungen Numerische Lösung der Bewegungsgleichungen - Grundlagen der Zeitschrittintegration - Einschrittverfahren - Numerische Stabilität - Schrittweitensteuerung Die Studierenden - sind vertraut mit den Methoden und den Grenzen der Modellbildung durch Mehrkörpersysteme; - können für holonome Systeme die Bewegungsgleichungen mit dem Newton-Euler-Formalismus aufstellen; - können die Bewegungsgleichungen holonomer Systeme numerisch mittels Zeitschrittintegration lösen; 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse des Moduls „Dynamik starrer Körper“ 8 Einpassung in Musterstudienplan Ab Studiensemester 5 9 Verwendbarkeit des Moduls Studierende MB, MECH: Wahlpflichtmodul Studierende Technomathematik: Wahlpflichtmodul alle Studierende: Wahlmodul 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots schriftliche Prüfung (120 min) 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 30 h 1 Semester Deutsch Schiehlen, Eberhard: Technische Dynamik. Stuttgart: Teubner 2004 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Prüfung 100% der Modulnote jährlich 27.5.2 Lineare Kontinuumsmechanik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher, Inhalt 5 Lineare Kontinuumsmechanik (Linear Continuum Mechanics) WS V: Lineare Kontinuumsmechanik (2 SWS) Ü: Lineare Kontinuumsmechanik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. habil. P. Steinmann 5,0 ECTS 5,0 ECTS Prof. Dr.-Ing. habil. P. Steinmann Grundlagen der geometrisch linearen Kontinuumsmechanik: -Geometrisch lineare Kinematik -Spannungen -Bilanzsätze Anwendung auf elastische Problemstellungen: -Hyperelastizität -Variationsprinzipe -Linearisierung Die Kontinuumsmechanik stellt die Grundlage zur Lösung von vielen mechanischen Ingenieurproblemen wie beispielsweise der Verknüpfung von Beanspruchung und Verformung von Konstruktionselementen dar. Die Vorlesung behandelt daher zentrale Aspekte der geometrisch linearen Kontinuumsmechanik in einer modernen, auf dem Tensorkalkül basierenden Darstellung. Dabei baut die Vorlesung Kontinuumsmechanik einerseits direkt auf den Vorlesungen zur Technischen Mechanik des Grundstudiums auf und versteht sich andererseits als geeignete Ergänzung für die Vorlesung Finite Elemente. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse aus Modul "Statik, Elastostatik und Festigkeitslehre" 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 5 9 Studierende MB, Technomathematik: Wahlpflichtmodul alle Studierende: Wahlmodul 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 120-minütige Abschlussklausur 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60h Eigenstudium: 30h 1 Semester Deutsch Malvern: Introduction to the Mechanics of a Continuous Medium, Prentice-Hall 1969 Gurtin: An Introduction to Continuum Mechanics, Academic Press 1981 Bonet, Wood: Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis, Cambridge University Press 1997 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Empfohlene und weiterführende Literatur Prüfung 100% der Modulnote jährlich Holzapfel: Nonlinear Solid Mechanics, Wiley 2000 27.5.3 Methode der Finiten Elemente 1 Modulbezeichnung Methode der Finiten Elemente (FEM) 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten SS VORL: Methode der Finiten Elemente (2 SWS) SS UE: Übungen zur Methode der Finiten Elemente (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. habil. Kai Willner Dipl.-Ing. Wilhelm Weber 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. Kai Willner Modellbildung und Simulation Inhalt Mechanische und mathematische Grundlagen • Das Prinzip der virtuellen Verschiebungen • Die Methode der gewichteten Residuen Allgemeine Formulierung der FEM • Formfunktionen • Elemente für Stab- und Balkenprobleme • Locking-Effekte • Isoparametrisches Konzept • Scheiben- und Volumenelemente Numerische Umsetzung • Numerische Quadratur • Assemblierung und Einbau von Randbedingungen • Lösen des linearen Gleichungssystems • Lösen des Eigenwertproblems • Zeitschrittintegration Die Studierenden Lernziele und • sind vertraut mit der grundlegenden Idee der FEM und den Kompetenzen wesentlichen Komponenten von FE-Programmen; • können lineare Probleme der Elastostatik und Elastodynamik mit Hilfe der FEM modellieren • und dabei geeignete Elementtypen und Berechnungsverfahren auswählen; • haben einen Einblick in die Grenzen der Methode und die Schwierigkeiten bei spezifischen Problemen; • haben einen Einblick in die Anwendung der FEM auf nichtmechanische Feldprobleme Voraussetzungen für die Teilnahme Einpassung in Masterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots Wiederholung der Prüfung Arbeitsaufwand schriftliche Prüfung 60 min. 100% Präsenszeit 4 SWS 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Eigenstudium 2 SWS 1 Semester • Knothe, Wessels: Finite Elemente, Berlin:Springer • Hughes: The Finite Element Method, Mineola:Dover 27.5.4 Technische Schwingungslehre 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. K. Willner 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. habil. K. Willner 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Charakterisierung von Schwingungen Mechanische und mathematische Grundlagen - Bewegungsgleichungen - Darstellung im Zustandsraum Allgemeine Lösung zeitinvarianter Systeme - Anfangswertproblem - Fundamentalmatrix - Eigenwertaufgabe Freie Schwingungen - Eigenwerte und Wurzelortskurven - Zeitverhalten und Phasenportraits - Stabilität Erzwungene Schwingungen - Sprung- und Impulserregung - harmonische und periodische Erregung - Resonanz und Tilgung Parametererregte Schwingungen - Periodisch zeitvariante Systeme Experimentelle Modalanalyse - Bestimmung der Übertragungsfunktionen - Bestimmung der modalen Parameter - Bestimmung der Eigenmoden Die Studierenden - sind vertraut mit der grundlegenden Darstellung und Charakterisierung von Schwingungssystemen; - sind vertraut mit der Darstellung im Zustandsraum; - können lineare, diskrete Systeme charakterisieren und die Eigenfrequenzen und Eigenformen bestimmen; - können die Lösung für lineare, diskrete Systeme bei typischen Erregungen bestimmen; - haben einen Einblick in das Verhalten parametererregter Systeme; - haben einen Einblick in die Grundlagen und die Anwendung der experimentellen Modalanalyse. Kenntnisse des Moduls „Dynamik starrer Körper“ 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Technische Schwingungslehre (Mechanical Vibrations) SS V: Technische Schwingungslehre (2 SWS) Ü: Technische Schwingungslehre (2 SWS) Ab Studiensemester 5 Studierende MB, MECH: Wahlpflichtmodul Studierende Technomathematik: Wahlpflichtmodul alle Studierende: Wahlmodul 5,0 ECTS 5,0 ECTS 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots schriftliche Prüfung (120 min) 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 30 h 1 Semester Deutsch Magnus, Popp: Schwingungen. Stuttgart: Teubner 2005 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Prüfung 100% der Modulnote jährlich 27.5.5 1 Nichtlineare Kontinuumsmechanik 2 Modulbezeichnung . Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher, Prof. Dr.-Ing. P. Steinmann 5 Inhalt Kinematische Grundlagen des geometrisch nichtlinearen Kontinuums: - Verschiebungen und Deformationen - Feldgrößen und Zeitableitungen - Verzerrungen und Verzerrungsgeschwindigkeiten in LAGRANGEscher und EULERscher Darstellung Bilanzgleichungen - Spannungen in unterschiedlichen Konfigurationen - Bilanzgleichungen Konstitutive Gleichungen - Allgemeine Anforderungen (Prinzipien, Objektivität) - Elastisches Materialverhalten Lösungshinweise - Hinweise zur Lösung mit Hilfe der FEM 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Studierenden - erwerben fundierte Kenntnis über Feldgrößen (Deformation, Verschiebungen, Verzerrungen und Spannungen) als orts- und zeitabhängige Größen im geometrisch nichtlinearen Kontinuum. - verstehen die Zusammenhänge zwischen der LAGRANGEschen und EULERschen Darstellung der kinematischen Beziehungen und Bilanzgleichungen. - können die konstitutiven Gleichungen für elastisches Materialverhalten auf Grundlage thermodynamischer Betrachtungen ableiten. - können die vorgestellten Theorien im Rahmen der finiten Elementmethode für praktische Anwendungen reflektieren. Kenntnisse aus den Modulen „Statik, Elastostatik und Festigkeitslehre" und „Lineare Kontinuumsmechanik“ 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen Nichtlineare Kontinuumsmechanik (Nonlinear Continuum Mechanics) SS V: Nichtlineare Kontinuumsmechanik (2 SWS) Ü: Nichtlineare Kontinuumsmechanik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. habil. P. Steinmann Ab Studiensemester 6 Studierende MB, Technomathematik: Wahlpflichtmodul alle Studierende: Wahlmodul 120-minütige Abschlussklausur 5,0 ECTS 5,0 ECTS 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V: 100% der Modulnote 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60h Eigenstudium: 30h 1 Semester Deutsch Altenbach, J.; Altenbach, H.: Einführung in die Kontinuumsmechanik, Teubner Verlag, 1994. Holzapfel G. A.: Nonlinear Solid Mechanics, Wiley, 2000 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Empfohlene und weiterführende Literatur jährlich 27.6 Vertiefungsrichtung Fertigungstechnologie 27.6.1 Lasertechnik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Lasertechnik (Laser Technology) WS V: Laser Technology 3 Dozenten Ilya Alexeev, Ph.D. 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 5,0 ECTS 5,0 ECTS Die Vorlesung gliedert sich in die Bereiche Grundlagen, Systemtechnik und Materialbearbeitungsverfahren: Zunächst werden die physikalischen Grundlagen der Laserstrahltechnologie wie elektromagnetische Wellen, das Laserprinzip, der Aufbau von Resonatoren sowie die Ausbreitung und die Wechselwirkung des Laserstrahls mit der Materie vermittelt. Der Bereich Systemtechnik beschäftigt sich mit der Realisierung von Laserstrahlquellen und den verschiedenen Komponenten von Lasermaterialbearbeitungsanlagen wie der Stahlführung und formung sowie den Möglichkeiten zur Strahldiagnose. Im Weiteren wird auf die einzelnen Materialbearbeitungsverfahren wie Laserstrahlschneiden, -schweißen, -abtragen und oberflächenbehandlung eingegangen. Dabei werden neben den Prozessmodellen auch die eingesetzten Anlagen und mögliche Anwendungsgebiete beschrieben. Die Studierenden - erwerben Wissen über die Grundlagen der Lasertechnik - können geeignete Fertigungsverfahren zur lasergestützten Herstellung von Produkten bestimmen. Besuch der Vorlesungen zur Werkstoffkunde, Technischen Mechanik, Konstruktionstechnik, Produktionstechnik und insbesondere Optik und optische Technologien Ab Studiensemester 5 Wahlpflicht-, Pflicht- bzw. Ergänzungsfach für Studierende Maschinenbau, Mechatronik, Wirtschaftsingenieurwesen sowie Werkstoffkunde und Informatik (Nebenfach) 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Schriftliche Prüfung, Dauer: 120 min. 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 4 SWS = 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Englisch Nicht erforderlich Ergänzende Literatur: Hügel, H.: Strahlwerkzeug Laser. Stuttgart, Teubner 1992 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Schriftliche Prüfung Jährlich Herziger G.; Loosen, P.: Werkstoffbearbeitung mit Laserstrahlung: Grundlagen - Systeme - Verfahren. München, Wien, Teubner 1993 Allmen, M.v.: Laser Beam Interactions with Materials. Berlin, Springer 1987 27.6.2 Sensorik in der Laserbearbeitung 1 Modulbezeichnung Sensorik in der Laserbearbeitung 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS: V Sensorik in der Laserbearbeitung 2,5 ECTS 3 Dozenten Dr.-Ing. Ralph Hohenstein 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt Die Vorlesung gibt einen Einblick in das Handwerkszeug des Ingenieurs, der mit der Aufgabe betraut ist, Sensorsysteme für Laseranwendungen zu entwickeln, aufzubauen und in ihrer Funktion zu optimieren. Sensoren bilden heute im Zusammenspiel mit Computern die Basis für Forschung und Entwicklung an modernen Systemen der Prozesseinrichtung, -führung, -überwachung, -regelung, Ergebniserfassung und -diagnose. In F&E tätige Ingenieure arbeiten bei Laseranwendern, Laserherstellern und Systemlieferanten gleichermaßen. Sie entwickeln Systeme zur Fehlerprävention, Qualitäts- und Effizienzoder Komfortsteigerung. Überall da, wo Laserstrahlung Materie verändern soll, etwa in medizintechnischen Anwendungen oder Produktion, besteht ein wachsender Bedarf in die zeitliche Domäne der physikalischen Vorgänge mittels Sensor und Computer vorzudringen. Neben den Grundkenntnisse im computerbasierten Umgang mit Signalwerten behandelt die Vorlesung schwerpunktmäßig folgende Themen. 1. Laserbearbeitung aus Sicht der Systemtheorie 2. Einführung in das CAE-Werkzeug Octave/Matlab 3. Systemidentifikation, computerbasierte Modellierung und Regelung 4. Frequenzanalyse, Abtastung, AD-Wandlung, Fensterung, ZeroPadding 5. Sensorgestützte Beobachtung 6. Entwurf eines optischen Positionssensors 6 Lernziele und Kompetenzen Begleitet von einer rasanten Entwicklung in Chip- und elektronischer Bauelementetechnologie und konfrontiert mit einer stetig wachsenden Variantenvielfalt an Lasertypen, Werkstoffen, Spanntechniken, Herstellungsschritten und Bauteilgeometrien, steht das Tätigkeitsfeld des F&E-Ingenieurs vor immer neuen Herausforderungen. Wesentliches Ziel ist daher nicht die Vermittlung konkreter Handlungsanweisungen für ausgewählte Prozesse, sondern die Ausbildung von Fertigkeiten zum Entwurf und Gebrauch eigener Werkzeuge etwa für Messfunktionsbildung und Signalanalyse und weitgehend unabhängig vom verwendeten Laser oder bearbeiteten Material. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots MB, ME, WING Jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch und Englisch 27.6.3 Maschinen und Werkzeuge der Umformtechnik 1 Modulbezeichnung Maschinen und Werkzeuge der Umformtechnik 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten WS: Maschinen und Werkzeuge der Umformtechnik (2SWS) Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Engel 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Im Rahmen der Vorlesung werden die verschiedenen Umformmaschinen und deren spezifischen Kennwerte behandelt. Der Schwerpunkt liegt dabei bei Hämmern, Spindelpressen, mechanischen und hydraulischen Pressen. Außerdem wird die Vorgehensweise zur Auslegung von Umformwerkzeugen aufgezeigt. Dies beinhaltet auch Betrachtungen zur Beanspruchung, Herstellung und der Möglichkeiten zur Verschleißminimierung an Werkzeugelementen. Umformtechnik I Die Vorlesung wendet sich an Studierende des Maschinenbaus und der Werkstoffwissenschaften als Vertiefungsfach oder Wahlfach im Hauptstudium. jährlich Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester deutsch 27.6.4 Kunststoff-/Fertigungstechnik 1 Modulbezeichnung Kunststoff-/Fertigungstechnik 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS: V Kunststoff-/Fertigungstechnik 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. D. Drummer 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. D. Drummer 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Abgeschlossene GOP Prüfung 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Deutsch 27.6.5 Umformtechnik 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Umformtechnik (Metal Forming) SS V: Umformtechnik 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. M. Merklein 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. M. Merklein 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme In der Vorlesung Umformtechnik am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie werden die grundlegenden Kenntnisse zu den verschiedenen Verfahren der Massiv- und Blechumformung vermittelt. Die Vorlesung erstreckt sich über zwei Semester mit jeweils zweistündiger Vorlesung. Zunächst werden die Grundlagen der Werkstoffkunde, der Plastizitätstheorie, der Tribologie und Arbeitsgenauigkeit behandelt, die als Basis für das Verständnis der einzelnen Umformverfahren dienen. Anschließend werden die Verfahren der Massivumformung - Stauchen, Schmieden, Walzen, Durchdrücken und Durchziehen - und der Blechumformung Schneiden, Biegen und Ziehen - vorgestellt. Anhand von Prinzipskizzen und Musterteilen wird vor allem auf die erforderlichen Kräfte und Arbeiten, die Kraft-Weg-Verläufe, die Spannungsverläufe in der Umformzone, die Kenngrößen und Verfahrensgrenzen, die Werkzeug- und Werkstückwerkstoffe, die Werkzeugmaschinen, die Schmierung und die erreichbaren Genauigkeiten eingegangen. Dabei werden neben den Standardverfahren auch Sonderverfahren und aktuelle Trends angesprochen. Neben der Vorlesung sind auch Übungsstunden vorgesehen, in denen das vermittelte Wissen zur Lösung konkreter umformtechnischer Problemstellungen angewandt wird. Die Studierenden - erwerben Wissen über die Grundlagen der Umformverfahren. - können geeignete Fertigungsverfahren zur umformtechnischen Herstellung von Produkten bestimmen. Besuch der Vorlesungen zur Werkstoffkunde, Technischen Mechanik, Konstruktionstechnik und Produktionstechnik 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 5,0 ECTS 5,0 ECTS Ab Studiensemester 4 Wahlpflicht-, Pflicht- bzw. Ergänzungsfach für Studierende Maschinenbau, Mechatronik, Wirtschaftsingenieurwesen sowie Werkstoffkunde und Informatik (Nebenfach) 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Schriftliche Prüfung, Dauer: 120 min. 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 4 SWS = Eigenstudium: 1 Semester Deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache Schriftliche Prüfung Jährlich 60 h 90 h 16 Vorbereitende Literatur Nicht erforderlich Ergänzende Literatur: Lange, K.: Umformtechnik (Band 1-3), Berlin, Heidelberg, New York, Springer 1984 27.6.6 Mikroproduktionstechnik 1 Modulbezeichnung Mikroproduktionstechnik 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 1,25 ECTS 1,25 ECTS 3 Dozenten SS: Mikroumformtechnik (1SWS) SS: Laser in der Mikroproduktionstechnik (1SWS) Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Engel Dr.-Ing. Gerd Eßer 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt Mikroumformtechnik: Einführung Ungebundene Umformung Gebundene Umformung Maschinen & Systeme Laser in der Mikroproduktionstechnik: LMP befasst sich mit den Anwendungen und physikalischen Grundlagen der laserbasierten Erzeugung von Mikrostrukturen für moderne Produkte z.B. aus dem Bereich der Elektronik. Die Vorlesung greift dabei ebenfalls Grundlagen der Lasertechnik auf und eignet sich daher auch für Studierende, die nur sehr wenige Kenntnisse der Lasertechnik mitbringen. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Aufgabengebiet der Mikroproduktion Grundlagen zur Erzeugung und Handhabung von Laserstrahlung Wechselwirkung Laserstrahlung-Materie Mikroproduktionstechnische Anwendungen des Lasers Die Vorlesung ist ein Wahlfach in den Studiengängen MB und WING sowie Teil der Vertiefung "Fertigungstechnologie" im Studiengang Mechatronik. 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 1 Prüfung 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h jährlich 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch 27.6.7 Laserbasierte Prozesse in Industrie und Medizin 1 Modulbezeichnung Laserbasierte Prozesse in Industrie und Medizin 2 Lehrveranstaltungen SS: V Laserbasierte Prozesse in Industrie und Medizin 2,5 ECTS (2 SWS) 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. M. Schmidt 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. M. Schmidt 5 Inhalt Aufbauend auf dem Wissen aus der Grundlagenvorlesung Lasertechnik behandelt LPIM verschiedene Prozesse der LaserMaterialbearbeitung. Dabei werden einige bereits bekannte Themen aufgegriffen und vertiefend betrachtet, sowie neue Bereiche der Laserbearbeitung angesprochen: 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Entwicklung der Lasertechnik und Trends Laserstrahlschweißen und -löten von Metallen Kunststoffschweißen, Additive Verfahren Prozesssimulation in der Lasertechnik Kurze und ultrakurze Laserpulse Mikro- und Nanomaterialbearbeitung Glasmikroschweißen mit Ultrakurzpulslasern Laser in der Medizin: Gewebeerkennung und -bearbeitung, Augenheilkunde MB, ME, WING Jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 2,5 ECTS 1 Semester 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Deutsch 27.6.8 Lasersystemtechnik II 1 Modulbezeichnung Lasersystemtechnik 2 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Lasersystemtechnik 2 2,5 ECTS 3 Dozenten Hon.-Prof. Dr.-Ing. Peter Hoffmann 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt Lasersystemchnik II ergänzt LST I um systemtechnische Inhalte, welche generell für industrielle Fertigungsanlagen von Bedeutung sind. LST II kann unabhängig von LST I belegt und außerdem als Teil der Vertiefung Lasertechnik eingebracht werden. - - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Programmierung von Laseranlagen: Führungsverhalten und Erzeugung von Verfahrbefehlen sowie deren Umsetzung in eine Vorschubbewegung Kommunikationstechniken für die Steuerung und Automatisierung von Laseranlagen Neuere Entwicklungen für “Laserroboter” Spanntechnik für das Laserstrahlschneiden: Konstruktionssystematik im Vorrichtungsbau, Beispiele Spanntechnik für das Laserstrahlfügen Sicherheit von Laseranlagen: Biologische Wirkung von Laserstrahlung, maximal zulässige Bestrahlung (MZB), Grenzwerte zulässiger Strahlung (GZS), Klassifizierung von Laseranlagen MB, MECH, WING Jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch 27.6.9 Sonderthemen der Umformtechnik 1 Modulbezeichnung Sonderthemen der Umformtechnik 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Sonderthemen der Umformtechnik (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Engel 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 1. Sonderverfahren / spezielle Anwendungen: - Thermomechanische Behandlung - Superplastische Umformung - Sinterschmieden - Profilbiegen - Tailored Blanks - Mikroumformtechnik - Wirkmedienunterstütztes Umformen 2. Simulation und Planung: - Physikalische Prozessmodelle - Analytische Prozessmodelle - Numerische Prozessmodelle - Prozesssimulation - Fertigungsvorbereitung Biegen 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots MB, MECH, WING Jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch 27.6.10 Technologie der Verbundwerkstoffe 1 Modulbezeichnung Technologie der Verbundwerkstoffe 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Technologie der Verbundwerkstoffe (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer Dr.-Ing. Thomas Müller 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer 5 Inhalt Aufbauend auf den Eigenschaften der Verbundkomponenten, deren Zusammenwirken, der Verarbeitungstechnik, Prüftechnik, Recycliermöglichkeiten und dem Arbeitsschutz werden die Hintergründe für eine Anwendung dieser besonderen Kunststoffgruppe dargelegt, die überwiegend bei anspruchsvollen Bauteilen eingesetzt wird. Die Faserverbund-Kunststoffe werden selbst als eine Konstruktion aus Fasern und Matrix angesehen. Der Einsatz im gehobenen allgemeinen technischen Bereich setzt jedoch allgemeine werkstofftechnische Kenntnisse voraus, die dem anwendungs- und entwicklungsorientierten Techniker die Grundlagen für seine Arbeit liefern. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Abgeschlossenes Vordiplom, Abgeschlossener Bachelor Bachelor MECH, Master MB, MECH, WING Jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch Ehrenstein, G.W.: Faserverbund-Kunststoffe, München Wien, 2006 Puck, A.: Grundlagen der Faserverbund-Konstruktion, Kassel, 1988 Michaeli, W.; Wegener, M.: Einführung in die Technologie der Faserverbundwerkstoffe, München,1990 Carlsson, L.A.; Pipes, R.B.: Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe, Stuttgart, 1989 27.7 Vertiefungsrichtung Rechnerunterstützte Produktentwicklung 27.7.1 Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Methodisches und Rechnergestütztes Konstruieren WS V: Methodisches und Rechnergestütztes Konstruieren (3 SWS) Ü: Methodisches und Rechnergestütztes Konstruieren (1 SWS) Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Dipl.-Ing. G. Gruber 5,0 ECTS 3,75 ECTS 1,25 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Überblick über den Konstruktionsbereich - Grundlagen der Konstruktionsmethodik - Überblick über allgemein einsetzbare Lösungs- und Beurteilungsmethoden - Vorgehensweise im Konstruktionsprozess - Grundlagen des Rechnereinsatzes in der Konstruktion - Durchgängiger Rechnereinsatz im Produktentstehungsprozess - Datenaustausch - Konstruktionssystem mfk - Einführung von CAD-Systemen uns Systemwechsel - Integrierte Produktentwicklung - Kenntnis über Grundlagen der Konstruktionsmethodik - Erlernen einer methodischen, zielgerichteten Arbeitsweise in der Produktentwicklung - Kenntnisse über methodische Hilfsmittel zur Lösungsfindung mit praktischer Einübung - Überblick über vielfältige Möglichkeiten der Rechnerunterstützung in der Produktentwicklung, Möglichkeiten und Grenzen des Rechnereinsatzes keine 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Ab Studiensemester 4 Studierende Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Mechatronik, Werkstoffkunde (Nebenfach), Informatik (Nebenfach) Studien- und Prüfungsleistungen 10 Berechnung Modulnote 11 Turnus des Angebots V+Ü: 120-minütige Abschlussklausur 12 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester Deutsch 13 Dauer des Moduls 14 Unterrichtssprache V+Ü: 100% der Modulnote Jährlich 60 h 90 h 15 Vorbereitende Literatur Pahl, G.; Beitz, W.: Konstruktionslehre, Springer Verlag, 2005 (6. Auflage) Ehrlenspiel, K.: Integrierte Produktentwicklung, Carl Hanser Verlag, 2006 (3. Auflage) 27.7.2 Integrierte Produktentwicklung 1 Modulbezeichnung Integrierte Produktentwicklung 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS 5,0 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Assistenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack 5 Inhalt 1. Einführung in die Integrierte Produktentwicklung 2. Der Problemlösende Mensch 3. Organisatorische Aspekte 4. Komplexitätsebenen und Komplexitätsmanagement 5. Physikalische Aspekte 6. Risikoanalysen (FMEA und FBA) 7. Simulation 8. Design for X (DfX) 9. Multikriterielle Bewertung 10. Mechatronik 11. Produktdatenmanagement 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Studierenden - erwerben einen funktionsorientierten Überblick über die Maschinenelemente - dabei werden Grundkenntnissen über alle Maschinenelemente in einer vermittelt, wobei der Schwerpunkt weniger in der Detaillierung als vielmehr im gesamtheitlichen Überblick liegt - werden zu einfachen Auswahlrechnungen bzw. zur Einschätzung und Bewertung von konstruktiven Lösungen befähigt keine 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 V: Integrierte Produktentwicklung (4 SWS) Ab Studiensemester 4 Studierende Maschinenbau: Vertiefungsfach 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V+Ü: 120-minütige Abschlussklausur 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 120 h 1 Semester Deutsch Pahl, G.; Beitz, W.: Konstruktionslehre, Springer Verlag, 2005 (6. Auflage) Ehrlenspiel, K.: Integrierte Produktentwicklung, Carl Hanser Verlag, 2006 (3. Auflage) 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur V+Ü: 100% der Modulnote Jährlich 27.7.3 Technische Produktgestaltung 1 Modulbezeichnung Technische Produktgestaltung 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS 5,0 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme (empfohlen) Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls - Wege zum fertigungsgerechten Produkt vor dem Hintergrund der integrierten Produktentwicklung, dem Design for X und der methodischen Produktentwicklung - Fertigungsgerechte Baustrukturen als Ziel der Konzeptphase des Produktentwicklungsprozesses - Fertigungsverfahren und -gerechtheiten (aus den Hauptgruppen Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern) als Randbedingung für das Gestalten von Bauteilen in Entwurfs- und Ausarbeitungsphase des Produktentwicklungsprozesses - Toleranz-, kosten- und umweltgerechtes Konstruieren als Beispiele für weitere Gerechtheiten - Möglichkeiten zur Rechnerunterstützung beim fertigungsgerechten Konstruieren - Erkenntnis zur Bedeutung des fertigungsgerechten Konstruierens im Produktentwicklungsprozess - Vorgehensweisen und Hilfsmittel zum fertigungsgerechten Konstruieren - Kenntnis über die Baustrukturen Differential-, Integral- und Verbundbauweise - Überblick über eine Auswahl von Fertigungsverfahren und daraus abgeleitet über verfahrensspezifische Gestaltungsrichtlinien, die in der Konstruktion zu berücksichtigen sind - Grundlegende Kenntnisse zum toleranz-, kosten- und umweltgerechten Konstruieren - Überblick über Einsatzmöglichkeiten von Software zur Unterstützung des Konstrukteurs beim Fertigungsgerechten Konstruieren Technische Darstellung, Maschinenelemente, Produktionstechnik, Werkstoffkunde 8 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen V: Technische Produktgestaltung (4SWS) Ab Studiensemester 4 Wahlpflicht-, Pflicht- oder Ergänzungsfach aus der Fächergruppe Konstruktionstechnik Studierende Maschinenbau (besonders empfohlen für Studienrichtung RPE; empfohlen für AMB und FT) V: 120-minütige Abschlussklausur 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V: 100% der Modulnote 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Konstruktion und Gestaltung: Bode: Konstruktions-Atlas Dubbel, Beitz, Kuettner: Taschenbuch für den Maschinenbau Hintzen, Laufenberg: Konstruieren und Berechnen Hintzen, Laufenberg: Konstruieren, Gestalten, Entwerfen Pahl, Beitz: Konstruktionslehre Steinhilper, Röper: Maschinen und Konstruktionselemente Fertigungstechnik: Westkämper, Warnecke: Einführung in die Fertigungstechnik Kosten: Ehrlenspiel, Kiewert, Lindemann: Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren Toleranzen: Jorden: Form- und Lagetoleranzen 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich 27.8 Vertiefungsrichtung Produktionssysteme 27.8.1 Produktion in der Elektronik - Siliciumtechnologie 1 Modulbezeichnung Produktion in der Elektronik - Siliciumtechnologie 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Produktion in der Siliciumtechnologie (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt 4 Modulverantwortlicher Inhalt Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Vorlesung „Produktion in der Siliciumtechnologie“ (früher PRIDE 1) behandelt die für die Elektronikproduktion notwendigen Prozesse und Materialien entlang der gesamten reinraumnahen Prozesskette. Dabei wird auf die Bauelementetechnologie und die Prozessschritte zur Fertigung elektronischer Schaltkreise sowie auf die Laserstrahlverfahren Justieren und Trennen/Bohren eingegangen. Die Studierenden - lernen die gängigen Fertigungsschritte für mikro- und nanoelektronische Bauelemente kennen und sind in der Lage, die spezifischen Anforderungen an die Prozessgeräte und die Herstellungsbedingungen für integrierte Schaltungen im Reinraum zu beurteilen. - lernen die in der Elektronikproduktion eingesetzten lasergestützten Fertigungstechnologien Justieren und Trennen/Bohren detailliert kennen und sind in der Lage mit den vermittelten Kenntnissen Konzepte für den Aufbau einer lasergestützten Fertigung von Elektronikkomponenten zu entwickeln. keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 1 des Masterstudiums Ab Studiensemester 5 des Bachelorstudiums - Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung Produktionssysteme im Bachelor-/Masterstudiengang Mechatronik 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 45-minütige Klausur oder mündliche Prüfung 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Modulnote entspricht Klausurnote Jährlich 27.8.2 Produktion in der Elektronik – Produktionsprozesse 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Produktion in der Elektronik – 5 ECTS Produktionsprozesse Vorlesung Produktionsprozesse in der Elektronik (2 5 ECTS SWS) Übung Produktionsprozesse in der Elektronik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Die Vorlesung Produktionsprozesse in der Elektronik behandelt die für die Produktion von elektronischen Baugruppen notwendigen Prozesse, Technologien und Materialien entlang der gesamten Fertigungskette. Dabei wird ausgehend vom Layoutentwurf der Leiterplatte auf die Prozessschritte zur fertigen elektronischen Baugruppe eingegangen. Zudem werden die notwendigen Aspekte der Qualitätssicherung und Materiallogistik und auch das Recycling behandelt. Ergänzend werden die Fertigungsverfahren für MEMS und Solarzellen sowie für flexible und dreidimensionale Schaltungsträger betrachtet. Die Übung findet im Rahmen von mehreren Exkursionen zu verschiedenen Unternehmen der Elektronikproduktion statt. Die Studierenden - lernen die wesentlichen Prozessschritte zur Herstellung elektronischer Baugruppen (von der Leiterplatte bis zum fertigen Produkt) intensiv kennen. - können mit diesem Wissen Konzepte für effiziente Fertigungsketten der Elektronikproduktion unter Berücksichtigung technologischer sowie produktionstechnischer Aspekte ableiten. - lernen die in der Elektronikproduktion eingesetzten lasergestützten Fertigungstechnologien detailliert kennen und sind in der Lage, mit den vermittelten Kenntnissen Konzepte für den Aufbau einer lasergestützten Fertigung von Elektronikkomponenten zu entwickeln. keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 1 des Masterstudiums Ab Studiensemester 5 des Bachelorstudiums - Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung „Produktionssysteme“ und „Mikroproduktionstechnik und MID“ im Bachelor-/Masterstudiengang Mechatronik 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 60-minütige Klausur oder mündliche Prüfung 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache Modulnote entspricht Klausurnote Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 16 Vorbereitende Literatur Skript zur Vorlesung 27.8.3 Automatisierte Produktionsanlagen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Automatisierte Produktionsanlagen (Automated Manufacturing Systems) WS V: Automatisierte Produktionsanlagen (2 SWS) Ü: Automatisierte Produktionsanlagen (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. J. Franke Dipl.-Ing. C. Ziegler 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. J. Franke 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Vorlesung verdeutlicht an ausgewählten Beispielen die Einsatzfelder von Rechnersystemen in der Produktion. Dazu wird eine Einführung in Automatisierungsgeräte und Kommunikationssysteme sowie ein Überblick über die Einsatzgebiete von Rechnersystemen in der technischen und dispositiven Datenverarbeitung gegeben. Konkrete Beispiele werden aus den Bereichen der Industrieroboter, der flexiblen Fertigungs- und Montagesysteme sowie dem Materialfluss behandelt. Ein weiteres Anwendungsfeld wird im Bereich der rechnergestützten Diagnose und des Qualitätsmanagements vorgestellt, wobei die automatisierte Betriebs– und Maschinendatenerfassung eine wichtige Grundlage darstellt. Die Vorlesung wird durch eine Diskussion der Vorteile aber auch Voraussetzungen für eine erfolgreiche Automatisierung abgerundet. Erwerb von Kenntnissen über: - Dispositive, technische Datenverarbeitung - Computer- und Netzwerktechnologie in Produktionsanlagen - Automatisierung in der Montage - Automatisierung in der Fertigung - Automatisierung in der Elektronikproduktion - Materialfluss - Diagnose Vordiplom 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Ab Studiensemester 5 Vertiefungsfach: Maschinenbau (Master), Mechatronik (Master), WING Wahlfach: Maschinenbau (Bachelor), Mechatronik (Bachelor) 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Prüfung: schriftlich, 120 Minuten 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache V + Ü: 100% der Modulnote Jährlich 16 Vorbereitende Literatur Feldmann, K.: Automatisierte Produktionsanlagen; Vorlesungsskriptum, FAPS, Erlangen, WS 2006/2007 27.8.4 Technik der Halbleiterfertigungsgeräte 1 Modulbezeichnung Technik der Halbleiterfertigungsgeräte 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten WS: Technik der Halbleiterfertigungsgeräte (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Lothar Pfitzner Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schmutz 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Die Vorlesung beschäftigt sich mit Fertigungsanlagen und Messgeräten für einzelne Prozessschritte der Halbleitertechnologie sowie mit der Integration verschiedener Prozessgeräte in einer Fertigungslinie. Besonders berücksichtigt werden dabei mechanische und elektrische Anlagentechnik, Maschinenelemente, Subkomponenten, Maschinensteuerung, Anlagenverkettung bis hin zu Betriebsstoffen und Sicherheitstechnik, aber auch Kosten und Ausbeutebetrachtungen. (Teil I - Technologie der Prozessgeräte: Cost-of-Ownership, Kontamination und Defekte, Ausbeute, AEC (Advanced Equipment Control), APC (Advanced Process Control), Einzelprozesstechnik: Anlagen zur Oxidation, Diffusion und Temperung, Implantationsanlagen, Geräte zur Strukturübertragung und zur Strukturierung, Geräte zur Schichtabscheidung und Metallisierung, Anlagen für Halbleitermesstechnik und Prozesskontrolle. Teil II Fertigungslinien: Maschinen- und Anlagenkonzepte, Scheibenhandhabung und -transportsysteme, Partikelmesstechnik, Fertigungstechnik im Reinraum und CIM, Reinraumtechnik und Infrastruktur.) MECH 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Benotete Studienleistung 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache jährlich 30 h 45 h 16 Vorbereitende Literatur Vorlesungsskript (gedruckt/auf CD/im WEB) C. Y. Chang, S. M. Sze: ULSI - Technology, MacGraw-Hill, 1996 R. P. Donovan: Contamination-Free Manufacturing for Semiconductors and Other Precision Products, Marcel Dekker Inc, 2001 A. C. Diebold: Handbook of Silicon Semiconductor Metrology, Marcel Dekker Inc, 2001 Yoshio Nishi: Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, Marcel Dekker Inc, 2000 Sematech Dictionary: www.sematech.org/publications/dictionary 27.8.5 Systemtechnik 1 Modulbezeichnung Systemtechnik 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Ringvorlesung Systemtechnik (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Dipl.-Ing. Andreas Dobroschke 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke 5 Inhalt Bei Forschungsprojekten hat sich die Zusammenarbeit von Fertigungstechnik, Informatik und Elektrotechnik bewährt. Auch im industriellen Alltag ist es angebracht, komplexe Produktionssysteme in ihrer Gesamtheit zu betrachten und zu bearbeiten. Im Rahmen der Ringvorlesung Systemtechnik & Mechatronik werden von Dozenten aus Industrie und Hochschule zu verschiedenen Bereichen Planungsmethoden vorgestellt, die Problemstellungen fachübergreifend analysieren und lösen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Integration von mechanischen und elektronischen Komponenten, der zu neuen Herausforderungen an Planung, Konzeption und Realisierung von Montagesystemen führt. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls MECH 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Prüfung: schriftlich, 90 Minuten 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semeter deutsch Skript 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur jährlich 30 h 45 h 27.8.6 Handhabungs- und Montagetechnik 1 Modulbezeichnung Handhabungs- und Montagetechnik 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS 2,5 ECTS V: Handhabungs- und Montagetechnik (2 SWS) Ü: Übung zu Handhabungs- und Montagetechnik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. J. Franke Dipl.-Ing. C. Ziegler 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. J. Franke 5 Inhalt Im Vertiefungsfach Handhabungs- und Montagetechnik wird die gesamte Verfahrenskette von der Montageplanung bis zur Inbetriebnahme der Montageanlagen für mechanische sowie elektrotechnische Produkte aufgezeigt. Einleitend erfolgt die Darstellung von Planungsverfahren sowie rechnergestützten Hilfsmitteln in der Montageplanung. Daran schließt sich die Besprechung von Einrichtungen zur Werkstück- und Betriebsmittelhandhabung in flexiblen Fertigungssystemen und für den zellenübergreifenden Materialfluss an. Des Weiteren werden Systeme in der mechanischen Montage von Klein- und Großgeräten, der elektromechanischen Montage und die gesamte Verfahrenskette in der elektrotechnischen Montage diskutiert (Anforderung, Modellierung, Simulation, Montagestrukturen, Wirtschaftlichkeit etc.). Abrundend werden Möglichkeiten zur rechnergestützten Diagnose/Qualitätssicherung und Fragestellungen zum Personalmanagement in der Montage und zum Produktrecycling/-demontage behandelt. 6 Lernziele und Kompetenzen Die Studierenden - erwerben fundierte Kenntnisse über Methoden hinsichtlich der Montageplanung - verstehen die Prozesse der Montage - erhalten einen umfassenden Überblick über Geräte und Anlagen zur Montage verschiedenster Produktgruppen - lernen die Montageperipherie kennen - werden an die spezifischen Randbereiche wie Montagelogistik, Materialfluss und Diagnose herangeführt 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Vorausgehende Vorlesungen FAPS I und FAPS II, nur Bachelor/Master 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 7 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen - MB-Diplom und MB-Master: Pflicht-/Vertiefungsfach - MB-Bachelor Wahlfach - WING: Vertiefungsfach - MECH: Vertiefungsfach/Wahlfach Vertiefungsfach: 120-minütige Abschlussklausur 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots V + Ü: 100% der Modulnote 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: ca. 100 h 1 Semester Deutsch und Englisch Vorlesungsbegleitendes Skriptum 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich 27.8.7 Produktionssystematik 1 Modulbezeichnung Produktionssystematik 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS V: Produktionssystematik (2 SWS) SS Ü: Übung zu Produktionssystematik (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke 5 Inhalt Ziel dieser Vorlesung Produktionssystematik ist es, dem Studenten die gesamte Bandbreite der technischen Betriebsführung von der Planung, Organisation und technischen Auftragsabwicklung bis hin zu Fragen des Management und der Personalführung, Entlohnung sowie Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung näher zu bringen. Die Übung zur Vorlesung vertieft diese Themen. 2,5 ECTS Der Inhalt der Übung ist an der Vorlesung Produktionssystematik (PS) ausgerichtet. Schwerpunkt ist die Vertiefung der in PS vermittelten Themen anhand von ausgewählten Beispielen und aktuellen Forschungsprojekten. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls IP, WING, MB, ME, INF, BP 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Vorlesung und Übung: Prüfung, schriftlich 120 Min 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich 27.9 Vertiefungsrichtung Entwurf Integrierter Schaltungen Digital 27.9.1 Entwurf integrierter Schaltungen I 1 Modulbezeichnung Entwurf Integrierter Schaltungen I 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten V Entwurf Integrierter Schaltungen I: (3 SWS) Ü Übungen zu Entwurf Integrierter Schaltungen I: (1 SWS) Prof. Dr.-Ing. Sebastian Sattler 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Sebastian Sattler 5 Inhalt In der Vorlesung werden grundlegende Kenntnisse zu den verschiedenen für den Entwurf Integrierter Schaltungen erforderlichen Verfahren, Arbeitsphasen und Organisationsstrukturen vermittelt. Die Studierenden werden vertraut gemacht mit den relevanten Überlegungen bei der Planung eines Entwurfs, dem Aufbau und Verhalten von Grundkomponenten, den wesentlichen Schritten der Herstellungstechnologie, mit Algorithmen und Analysearten der Schaltungssimulation, Verfahren der Layouterzeugung und den elektrischen Problemen des Entwurfs. 6 Lernziele und Kompetenzen Die Studierenden - gewinnen einen Überblick über existierende Integrationstechnologien und Entwurfsmethodiken für integrierte Schaltungen - verstehen die Zusammenhänge zwischen technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten der Halbleiterfertigung - überblicken die Entwicklung der Fertigungstechnologien und kennen begrenzende Mechanismen - verstehen das Verhalten des MOS-Feldeffekttransistors, dessen grundlegende Parameter und deren Abhängigkeit von Rand- und Umgebungsbedingungen - kennen die wesentlichen Grundschaltungen in CMOSTechnologie und deren Anwendung - kennen den netzwerktheoretischen Ansatz und die grundlegenden Algorithmen der Schaltungssimulation sowie die dadurch zu behandelnden Fragestellungen - haben einen Überblick über Verfahren der automatischen und manuellen Layouterzeugung und deren jeweiligen Anwendungsbereich 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Digitaltechnik oder Technische Informatik I, o.ä. 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen Schriftliche Klausur (90 Min.) EEI, IuK, ME, WING-IKS, SIM, CE Nebenfach INF, Technomath. 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Klausurnote: 100% 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand Jedes Semester 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Jährlich, im WS Präsenzzeit: 45 h Vorl. + 15 h Übung 90 h Eigenstudium 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic: „Digital Integrated Circuits - A Design Perspective“, 2. Ed., Prentice Hall 2003 27.9.2 Entwurf integrierter Schaltungen II 1 Modulbezeichnung Entwurf Integrierter Schaltungen II 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten V: Entwurf Integrierter Schaltungen II (3 SWS) Ü: Übungen zu Entwurf Integrierter Schaltungen II (1 SWS) Dipl.-Ing. Jürgen Frickel 4 Modulverantwortlicher Dipl.-Ing. Jürgen Frickel 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Algorithmen und Verfahren zum Entwurf und zur Minimierung von kombinatorischen Schaltnetzen - Algorithmen und Verfahren zum Entwurf und zur Minimierung von sequentiellen Schaltwerken - Laufzeiten in ICs, Hasards und Asynchrone Schaltwerke - Binäre Entscheidungsgraphen - Modellierung, Simulation und Synthese von dig. Systemen - Technology Mapping - Grundlagen des IC-Tests, Testfreundlicher Entwurf Die Studierenden - erwerben Kenntnisse über den automatisierten Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme - lernen verschiedene Verfahren zum automatisierten Entwurf von Schaltnetzen und Schaltwerken kennen - sind in der Lage, den Entwurfsfluss von der Spezifikation bis zum Test von digitalen Schaltungen zu erläutern Digitaltechnik oder Technische Informatik I, o.ä. 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Schriftliche Klausur (90 Min.) 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand Jedes Semester 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur EEI, IuK, ME, WING-IKS, SIM, CE Nebenfach INF, Technomath., Klausurnote: 100% Jährlich, im SS Präsenzzeit: 45 h Vorl. + 15 h Übung 90 h Eigenstudium 1 Semester Deutsch Skript Digitaltechnik, Prof. Dr.-Ing. W. Glauert 27.9.3 Hardware-Beschreibungssprache VHDL 1 Modulbezeichnung Hardware-Beschreibungssprache VHDL 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Sebastian M. Sattler 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 2,5 ECTS Dipl.-Ing. Susanne Weichslgartner Betreuter Multimedia-Kurs über die Syntax und die Anwendung der Hardware-Beschreibungssprache VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) nach dem Sprachstandard IEEE 1076-1987 und 1076-1993, Vorlesung mit integrierten Übungsbeispielen. Konzepte und Konstrukte der Sprache, Beschreibung auf Verhaltensebene und RT-Ebene, Simulation, Synthese von Gatterlogik mit professioneller Software. Blockkurs, Betreuung in dt. oder engl., Kursmaterial englischsprachig. Zielgruppe sind Hörer aller Fachrichtungen, die sich mit dem Entwurf und der Simulation digitaler Systeme und Schaltungen beschäftigen wollen. Die Studierenden – erwerben Grundkenntnisse über digitale Systeme – können digitale Grundschaltungen, insbesondere Schaltnetze und Schaltwerke entwerfen Digitaltechnik, o.ä. 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Schriftliche Klausur (90 Min.) 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur 2,5 ECTS EEI, IuK, ME, WING-IKS, SIM, CE Techno-Mathematik, INF: Nebenfach Klausurnote: 100% im WS und SS Präsenzzeit: 15 h Vorl. + 15 h Übung 45 h Eigenstudium 1 Semester Deutsch Skript Digitaltechnik 27.9.4 Elektronik programmierbarer Digitalsysteme 1 Modulbezeichnung Elektronik programmierbarer Digitalsysteme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen V: (2 SWS) 2,5 ECTS Dozenten Ü: (2 SWS) Thomas Ußmüller N.N. 2,5 ECTS 3 4 Modulverantwortlicher Thomas Ußmüller 5 Inhalt In dem Modul werden Kenntnisse im Aufbau und der Funktionsweise von modernen Mikroprozessoren vermittelt. Der Fokus liegt auf der Vermittlung von Hardware-Konzepten zum Entwurf von Prozessoren. Im einzelnen behandelt die Vorlesung folgende Kapitel: • Einführung und Grundlagen • Prozessorarchitektur (Instruction Set Architecture) • Computerarithmetik und Rechenwerk • Grundlagen o Single-Cycle CPU o Multi-Cycle CPU o Pipelining (Fließbandverarbeitung) • Speicherwerk o Halbleiterspeicher o Speicherhierarchie: Caches • System- und Schnittstellenbausteine (Busse, Interrupt Controller, DMA-Controller, I/O-Controller, Timer) • Mikrocontroller 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme In der Übung sollen die erlernten Kenntnisse umgesetzt werden. Nach einer kurzen Einführung in VHDL, wird mit Hilfe von Softwarewerkzeugen eine MIPS CPU implementiert. Die Studenten lernen inder Übung den kompletten „Design-Flow“ vom Entwurf bis zum fertigen IC-Layout auf einem 45nm Prozess kennen. • Aufbau des Befehlssatzes • Funktionsweise moderner Mikroprozessoren • Aufbau und Verwendung unterschiedlicher Speichertechnologien • Funktionsweise von Caches • Anschluss/ Verwendung externer Peripherie • Erlernen der Software-Tools für effizientes Digitaldesign • Entwurf eines Mikroprozessor Digitaltechnik 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen Prüfung 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 100% 13 Wiederholung der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Jährlich Präsenzzeit: 30 h (V) + 30 h (Ü) Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch Ü: Deutsch David A. Patterson, John L. Hennessy: “Computer Organization and Design: The Hardware/software Interface” Zusätzlich erhalten die Studenten ein Skript mit den Vorlesungsfolien. 27.9.5 Architekturen der digitalen Signalverarbeitung 1 Modulbezeichnung Architekturen der Digitalen Signalverarbeitung 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Architekturen der Digitalen Signalverarbeitung (2 SWS) Ü: Übung zur Vorlesung (2 SWS) Prof. Dr.- Ing. Georg Fischer, M. Sc. Gabor Vinci 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.- Ing. Georg Fischer 5 Inhalt In der Vorlesung und Übung werden folgende Themen behandelt: - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Basis-Algorithmen der Signalverarbeitung (FFT, Fensterung, Digitale FIR- und IIR-Filter) - Nichtideale Effekte bei Digitalfiltern (Quantisierung der Filterkoeffizienten, Quantisierte Arithmetik) - CORDIC-Architekturen - Architekturen für Multiratensysteme (Abtastratenumsetzer) - Architekturen digitaler Signalgeneratoren - Maßnahmen zur Leistungssteigerung (Pipelining) - Architekturen digitaler Signalprozessoren - Anwendungen - Solide Kenntnisse der Architekturen von Systemen der digitalen Signalverarbeitung - Begreifen des Einflusses der Quantisierung von Koeffizienten und zugehöriger Arithmetik - Fähigkeit Multiratensysteme zu entwerfen und zu analysieren - Vertiefte Kenntnisse der Architekturen digitaler Signalgeneratoren - Erlangung grundlegender Kenntnisse von Maßnahmen zur Leistungssteigerung - Fähigkeit Digitale Filter zu entwerfen Keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Mündliche Prüfung (30 Min.) Praktikumsschein 100% 13 Wiederholung der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 2,5 ECTS WF EEI WPF EEI WPF SIM V+Ü+P jährlich im WS Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur V/Ü/P: Deutsch Script zur Vorlesung Vorbereitungsunterlagen Praktikum 27.9.6 Test Integrierter Schaltungen 1 Modulbezeichnung Test Integrierter Schaltungen 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Test Integrierter Schaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Klaus Helmreich 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Klaus Helmreich 5 Inhalt 1. Test in der Halbleiterfertigung: Einordnung innerhalb der Halbleiterindustrie, wirtschaftliche Bedeutung im Vergleich zu Entwurf und Fertigung. 2. Messen und Testen: Meßunsicherheit, Fehlerschranken, statistische Schätzung, Umgang mit Meßunsicherheit, Entscheidung aufgrund von Meßdaten, Irrtumsrisiken, Interpretation von Testergebnissen. 3. Fehler und Tests: Klassifizierung von Fehlern, Test im Herstellungsprozess und im Produktzyklus. 4. Testkosten und Prüfstrategie: Zehnerregel, Testkomplexitätsmaße, Abwägung Testkosten/Testgüte, Summenausbeute, Fehlerüberdeckung, Ausfallrate. 5. Testansätze und Testgenerierung: Notwendigkeit von Produktionstest und Zuverlässigkeitstest, Simulation und Test, Parametertest, Funktionstest, Strukturtest, Fehlermodelle, Testmustererzeugung. 6. Testsysteme: Entwicklungsgeschichte, Testsystemtypen, Anforderungen und Leistungsmerkmale, Komponenten und Funktionsweise. 7. Testbeschreibung: Prüfprogramm und Prüfmuster, Zeitsteuerung, Systemarchitekturen, Speicherbedarf, Signalformate, Sonderfunktionen. 8. Mixed-Signal Test: Instrumentierung, digitale Signalverarbeitung, kohärentes Testen, Beispiel: Tests an einem A/D-Umsetzer, Histogrammmethoden, Auswertung im Frequenzbereich. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Teilnahme an EIS I und EIS II MECH jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch 27.10 Vertiefungsrichtung Entwurf, Modellierung und Simulation von analog-digitalen Schaltungen und Systemen 27.10.1 Analoge Elektronische Systeme 1 Modulbezeichnung Analoge elektronische Systeme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: (2 SWS) Ü: (2 SWS) Prof. Dr. Robert Weigel PD Dr. Ulrich Tietze 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Robert Weigel 5 Inhalt Das hohe Entwicklungstempo der Technischen Elektronik („More Moore“, „More than Moore“, „Beyond Moore“) macht es erforderlich, die Grundlagen der elektronischen System- und Schaltungstechnik in langfristig tragfähiger Form zu verstehen. Besonderer Wert wird daher auf eine alllgemeingültige Darstellung gelegt. Die einzelnen Themenbereiche werden insbesondere am Beispiel der CMOSTechnologie beleuchtet, sind aber auf andere Halbleitertechnologien übertragbar. In der Vorlesung werden elektronische Schaltungen und Systeme insbesondere von ihrem Klemmenverhalten her behandelt. Die Studierenden lernen: - Verstärker und Leistungsverstärker - Nichtlineare Verzerrungen (Klirrfaktor, Intermodulation) - Analoge Filter (Filtertheorie, Realisierungsformen und Realisierungstechniken) - Elektronisches Rauschen (Beschreibungskonzepte, Statistik, Zeit- und Frequenzbereich; physikalische Ursachen, Rauschparameter, Zweitorbeschreibung, Korrelationsmatrixkonzept) - Mischer (Transceiverkonzepte, Frequenzumsetzungstechniken, Dioden- und Transistormischer) - Oszillatoren (Ein- und Zweitorkonzept, Phasenrauschen, Oszillatorschaltungen) - Phasenregelkreise (PLL-Konzepte, Integer N-PLL, Fraktionale PLL, Synthesizer) 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Studierenden - erwerben Grundkenntnisse analoger elektronischer Systeme - können analoge elektronische Systeme entwerfen und analysieren Schaltungstechnik 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester PF EEI WPF EEI WF IuK WF MT 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Schriftliche Klausur (90 Min.) 13 Wiederholung der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Klausurnote: 100% Jährlich, im WS Präsenzzeit: 30 h Vorl. + 30 h Übung Eigenstudium: 60 h 1 Semester V: Deutsch Skriptum Analog Electronic Systems (Englisch) 27.10.2 Modellierung und Simulation von Schaltungen und Systemen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. K. Helmreich 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Modellierung und Simulation von Schaltungen und 2,5 ECTS Systemen V: Modellierung und Simulation von Schaltungen und 2,5 ECTS Systemen: (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. K. Helmreich Die Vorlesung vermittelt Kenntnisse zu Modellierungsansätzen und Simulationsalgorithmen auf verschiedenen, für den Schaltungs- und Systementwurf relevanten Abstraktionsebenen. - Grundlagen der Modellierung - Modellbildung aufgrund physikalischer Prinzipien und Theorien - Modellierung verteilter Systeme: Feldgleichungen und allgemeine Lösungen - Übergang auf konzentrierte Elemente: Netzwerkdarstellung und Simulation elektrischer Schaltkreise - Simulation digitaler Systeme - Hardwarebeschreibungssprachen zur Modellierung digitaler Systeme und von analogen Systemen gemischter Natur Die Studierenden - verstehen grundlegende Prozesse der Modellbildung - lernen fundamentale Prinzipien und deren Nutzbarkeit für Modellierung kennen - können die verschiedenen Abstraktionsebenen unterscheiden und kennen die jeweils zugrundeliegenden Annahmen - verstehen Vorgehensweise und wesentlichen Algorithmen der elektrischen Schaltkreissimulation - kennen die physikalischen Grundlagen für Modellierung und Simulation konservativer und mathematisch ähnlicher Systeme - beherrschen die Grundmerkmale formaler Modellierungssprachen keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Schriftliche (60min) oder mündliche Prüfung (30min), je nach Teilnehmerzahl Prüfungsnote: 100% 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand Jedes Semester 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache EEI, IuK, ME, WING-IKS, SIM, CE Jährlich, im WS Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester Deutsch 17 Vorbereitende Literatur Literatur zu den verschiedenen Schwerpunkten wird in der Veranstaltung angegeben 27.10.3 Signalkonditionierung in integrierten Analogschaltungen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Signalkonditionierung in integrierten Analogschaltungen V: Signalkonditionierung in integrierten Analogschaltungen (1 SWS) Ü: Übungen zu Signalkonditionierung in integrierten Analogschaltungen (1 SWS) 3 Dozenten Dipl.-Ing. Thomas Ußmüller 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Entwurf präziser Analogschaltungen Präzise Stromspiegel u.a. für niedrige Versorgungsspannungen Entwurf von VC-Operationsverstärkern (engl.: OTAs), Eingangsstufe mit gefalteter Kaskode, Rückkopplung für Gleichtaktpotential Entwurf mehrstufiger OPVs Tipps & Tricks fürs OPV-Design: rail-to-rail Ein- und Ausgangsstufen, dynamische Kompensation des OffsetFehlers Schaltungen zur Arbeitspunkteinstellung und on-chip Referenzen Rauschen in analogen Schaltungen Power Management analoger Schaltungen (lineare Spannungsregler, getaktete Spannungsregler) Grundlagen von Class-D (Audio) Verstärkern MECH Jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 2,5 ECTS 1 Semester Deutsch 16 Vorbereitende Literatur 27.10.4 Integrierte Schaltungen für Funkanwendungen 1 Modulbezeichnung Integrierte Schaltungen für Funkanwendungen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: (2 SWS) Ü: (2 SWS) Prof. Dr. Robert Weigel Thomas Ußmüller 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Robert Weigel 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Das hohe Entwicklungstempo der Technischen Elektronik („More Moore“, „More than Moore“, „Beyond Moore“) macht es erforderlich, die Grundlagen der integrierten elektronischen Schaltungstechnik in langfristig tragfähiger Form zu verstehen. Besonderer Wert wird daher auf eine alllgemeingültige Darstellung gelegt. Die einzelnen Themenbereiche werden insbesondere am Beispiel der CMOSTechnologie beleuchtet, sind aber auf andere Halbleitertechnologien übertragbar. In der Vorlesung werden integrierte elektronische Schaltungen insbesondere für Funkanwendungen behandelt. Die Studierenden lernen: - Transceiverarchitekturen - S-Parameter, Stabilität, Gain, Rauschen, Dynamik - Passive Bauelemente und Netzwerke - Verstärkerschaltungen - Leistungsverstärkerschaltungen - Mischerschaltungen - Oszillatorschaltungen - PLLs und Synthesizer - Messtechnik integrierter Schaltungen - Digitale Frontendschaltungen - Entwurf von Schaltungen (praktische Übungen im Designund Messlabor) Die Studierenden - erwerben Grundkenntnisse integrierter Schaltungen - können integrierte Schaltungen entwerfen, analysieren und charakterisieren Schaltungstechnik Analoge elektronische Systeme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand Ab 1. Fachsemester PF EEI WPF EEI WF IuK WF MT Mündliche Prüfung (30 Min.) Klausurnote: 100% Jährlich, im WS Präsenzzeit: 30 h Vorl. + 30 h Übung Eigenstudium: 60 h 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester V: Deutsch Skriptum Integrierte Schaltungen für Funkanwendungen (Englisch) 27.10.5 Digitale Elektronische Systeme 1 Modulbezeichnung Digitale elektronische Systeme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: (2 SWS) Ü: (2 SWS) Prof. Dr. Robert Weigel Thomas Ußmüller 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Robert Weigel 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Das hohe Entwicklungstempo der Technischen Elektronik („More Moore“, „More than Moore“, „Beyond Moore“) macht es erforderlich, die Grundlagen der elektronischen System- und Schaltungstechnik in langfristig tragfähiger Form zu verstehen. Besonderer Wert wird daher auf eine alllgemeingültige Darstellung gelegt. Die einzelnen Themenbereiche werden insbesondere am Beispiel der CMOSTechnologie beleuchtet, sind aber auf andere Halbleitertechnologien übertragbar. Im Vordergund stehen die Hardwareaspekte. In der Vorlesung werden elektronische Schaltungen und Systeme insbesondere von ihrem Klemmenverhalten her behandelt. Die Studierenden lernen: - Digital-Analog-Umsetzer (Kenngrößen, Testen, parallele Umsetzer, Erhöhung der Auflösung, serielle Umsetzer) - Analog-Digital-Umsetzer (Kenngrößen, Testen, Sample&Hold, serielle Umsetzer, parallele Umsetzer, Oversampling-Techniken) - PLDs (Programmierung., SPLDs, CPLDs, FPGAs) - Prozessoren (Instruction Set-Architekturen, DLX-Architektur, Prozessorkerne, Instruction Pipelining) - Digitale Filter (FIR-Filter, IIR-Filter) Die Studierenden - erwerben Grundkenntnisse digitaler elektronischer Systeme - können digitale elektronische Systeme entwerfen und analysieren Schaltungstechnik Digitaltechnik 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Wiederholung der Prüfung 14 Arbeitsaufwand Ab 1. Fachsemester PF EEI WPF EEI WF IuK WF MT Schriftliche Klausur (90 Min.) Klausurnote: 100% Jährlich, im SS 2 Präsenzzeit: 30 h Vorl. + 30 h Übung Eigenstudium: 60 h 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur 1 Semester V: Deutsch Skriptum Digital Electronic Systems (Englisch) 27.10.6 Test Integrierter Schaltungen 1 Modulbezeichnung Test Integrierter Schaltungen 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Test Integrierter Schaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Klaus Helmreich 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Klaus Helmreich 5 Inhalt 1. Test in der Halbleiterfertigung: Einordnung innerhalb der Halbleiterindustrie, wirtschaftliche Bedeutung im Vergleich zu Entwurf und Fertigung. 2. Messen und Testen: Meßunsicherheit, Fehlerschranken, statistische Schätzung, Umgang mit Meßunsicherheit, Entscheidung aufgrund von Meßdaten, Irrtumsrisiken, Interpretation von Testergebnissen. 3. Fehler und Tests: Klassifizierung von Fehlern, Test im Herstellungsprozess und im Produktzyklus. 4. Testkosten und Prüfstrategie: Zehnerregel, Testkomplexitätsmaße, Abwägung Testkosten/Testgüte, Summenausbeute, Fehlerüberdeckung, Ausfallrate. 5. Testansätze und Testgenerierung: Notwendigkeit von Produktionstest und Zuverlässigkeitstest, Simulation und Test, Parametertest, Funktionstest, Strukturtest, Fehlermodelle, Testmustererzeugung. 6. Testsysteme: Entwicklungsgeschichte, Testsystemtypen, Anforderungen und Leistungsmerkmale, Komponenten und Funktionsweise. 7. Testbeschreibung: Prüfprogramm und Prüfmuster, Zeitsteuerung, Systemarchitekturen, Speicherbedarf, Signalformate, Sonderfunktionen. 8. Mixed-Signal Test: Instrumentierung, digitale Signalverarbeitung, kohärentes Testen, Beispiel: Tests an einem A/D-Umsetzer, Histogrammmethoden, Auswertung im Frequenzbereich. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Teilnahme an EIS I und EIS II MECH jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch 27.10.7 Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer 1 Modulbezeichnung Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer (ADU) 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten V: (1 SWS) Ü: (1 SWS) Frank Ohnhäuser Thomas Ußmüller 4 Modulverantwortlicher Frank Ohnhäuser 5 Inhalt Die Vorlesung behandelt fortgeschrittene Themen des Entwurfs analoger Schaltungen: • ADU, DAU Kenngrößen und Spezifikation • Überblick über unterschiedliche Umsetzerarchitekturen • SAR-Umsetzer Design • Abtast-Halte Glieder • Komparatoren • Rauscheffekte in Umsetzern • Delta-Sigma-ADU • Current Steering DAC • String DAC • R-2R DAC • Delta-Sigma DAC • Integration von ADUs in ein Gesamtsystem 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 1,25 ECTS 1,25 ECTS In der Übung zur Vorlesung Signalkonditionierung in integrierten Analogschaltungen werden einige Schaltungen aus der Vorlesung auf IC-Ebene implementiert. Die Studenten erhalten eine Spezifikation für die einzelnen Schaltungsblöcke. Auf Basis dieser wird Schritt für Schritt ein Analog-Digital-Umsetzer nach dem SARPrinzip aufgebaut. Der Entwurf der Schaltung erfolgt für einen 180nm Analog-IC Prozess Im einzelnen sollen folgende Schaltungen gebaut werden: • Entwurf einer temperaturunabhängigen Spannungsreferenz • Abtast-Halte Glied • Kapazitiver DAC • SAR-Register • Komparator • Moderne Methoden und Topologien zum Entwurf von ADund DA-Umsetzern • Schaltungsentwurf analoger ICs Schaltungstechnik, Entwurf von Mixed-Signal Schaltungen Ab 1. Fachsemester PF EEI WPF EEI WF IuK WF MT Prüfung 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 100% 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 15 h (V) + 15 h (Ü) Eigenstudium: 45 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Phillip Ellen und Douglas Holberg: CMOS Analog Circuit Design Zusätzlich erhalten die Studenten ein Skript mit den Vorlesungsfolien. 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Jährlich 27.11 Vertiefungsrichtung Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit 27.11.1 Zuverlässigkeit und Fehleranalyse integrierter Schaltungen 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Zuverlässigkeit und Fehleranalyse integrierter Schaltungen Zuverlässigkeit und Fehleranalyse integrierter Schaltungen Vorlesung (2 SWS), Übung (1 SWS) Priv.-Doz. Dr. Peter Pichler 2,5 ECTS 2,5 ECTS Priv.-Doz. Dr. Peter Pichler Neben einer Einführung in die mathematische Beschreibung von Zuverlässigkeitsbetrachtungen bietet die Vorlesung eine Diskussion der relevanten Ausfallmechanismen von elektronischen Bauelementen und eine Übersicht über die Fehleranalyse an ausgefallenen Bauelementen. Insbesondere werden Ausfälle und Fehlerbilder durch elektrische Überbelastung, Schäden in Dielektrika und Strahlenschäden, sowie Fehler in der Metallisierung, Kontaktierung und Verkapselung behandelt. Die Studierenden - erwerben grundlegende Kenntnisse über o statistische Grundlagen von Zuverlässigkeitsbetrachtungen o die physikalische Ausfallmechanismen in integrierten Schaltungen o Fehleranalyse - verstehen o die Gründe warum Bauelemente ausfallen o die Relevanz von Zuverlässigkeitsproblemen für den Entwurf keine, ein vorheriger Besuch der Vorlesung Halbleiterbauelemente ist jedoch für das Verständnis empfehlenswert Ab 1. Fachsemester a. Vertiefungsmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Masterstudiengang EEI b. Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit im Masterstudiengang Mechatronik Mündliche 30-minütige Prüfung Modulnote entspricht Prüfungsnote Jährlich Präsenzzeit: 40 h Eigenstudium: 35 h 1 Semester Deutsch keine 27.11.2 Technologie integrierter Schaltungen 1 Modulbezeichnung Technologie integrierter Schaltungen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Technologie integrierter Schaltungen (4 SWS) Vorlesung (3 SWS), Übung (1 SWS) 5,0 ECTS 3 Dozenten Vorlesung: Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey Übung: Assistenten des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Thema der Vorlesung sind die wesentlichen Technologieschritte zur Herstellung elektronischer Halbleiterbauelemente und integrierter Schaltungen. Die Vorlesung beginnt mit der Herstellung von einkristallinen Siliciumkristallen. Anschließend werden die physikalischen Grundlagen der Oxidation, der Dotierungsverfahren Diffusion und Ionenimplantation sowie der chemischen Gasphasenabscheidung von dünnen Schichten behandelt. Ergänzend dazu werden Ausschnitte aus Prozessabläufen dargestellt, wie sie heute bei der Herstellung von hochintegrierten Schaltungen wie Mikroprozessoren oder Speicher verwendet werden. Die Studierenden - erwerben Sachkenntnisse über die physikalischen und chemischen Vorgänge bei der Herstellung von Integrierten Schaltungen - lernen die für die Fertigungsschritte nötigen Prozessgeräte kennen - sind in der Lager, verschiedene Herstellungsschritte hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile bzgl. der hergestellten Schichten, Strukturen oder Bauelemente zu beurteilen - Kenntnisse aus dem Bereich Halbleiterbauelemente (Pflichtveranstaltung im Bachelorstudiengang EEI und Mechatronik) 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache Ab 1. Fachsemester a. Kernmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Bachelor/Masterstudiengang EEI b. Wahlpflichtmodul der Studienrichtung Mikroproduktionstechnik im Masterstudiengang Mechatronik schriftliche 90-minutige Klausur Klausurnote entspricht 100% der Modulnote jährlich im Wintersemester Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 16 Vorbereitende Literatur a. S. M. Sze: VLSI - Technology, MacGraw-Hill, 1988 b. C. Y. Chang, S. M. Sze: ULSI - Technology, MacGraw-Hill, 1996 c. D. Widmann, H. Mader, H. Friedrich: Technology of Integrated Circuits, Springer Verlag, 2000 d. Hong Xiao: Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology, Prentice Hall, 2001 27.11.3 Prozessintegration und Bauelementarchitekturen 1 Modulbezeichnung Prozessintegration und Bauelementearchitekturen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten Prozessintegration und Bauelementearchitekturen (4 SWS) Vorlesung (2 SWS), Übung (2 SWS) Vorlesung: Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey Übung: Assistenten des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey In dieser Vorlesung werden die physikalischen Anforderungen an integrierte Bauelemente und deren Umgebung definiert und Lösungsansätze anhand von Prozess-Sequenzen vorgestellt. Insbesondere soll dabei dargelegt werden, wie durch die stetige Verkleinerung der Strukturen neue prozesstechnische Verfahren zur Einhaltung der an die Technologie gestellten Forderungen notwendig werden. In einer Einleitung werden kurz die Methoden der Herstellung vorgestellt. Die für Mikroprozessoren und Logikschaltungen wichtige CMOS-Technik wird im Anschluss daran ausführlich behandelt, gefolgt von der Bipolartechnik und der BiCMOS-Technik, bei der sowohl CMOS, als auch Bipolarschaltungen auf einem Chip integriert werden. Der nächste Vorlesungsabschnitt widmet sich den statischen und dynamischen Speichern, hier werden sowohl die wichtigsten Speicherarten (DRAM, SRAM, EPROM, Flash) vorgestellt, als auch die notwendigen Technologieschritte. Ein kurzes Kapitel befasst sich mit dem Aufbau von Leistungsbauelementen. Die Problematik der Metallisierung sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik, die für alle Bauelemente ähnlich ist, wird im Anschluss behandelt. Das letzte Kapitel beinhaltet Aspekte zur Ausbeute und Zuverlässigkeit von Bauelementen. Die Studierenden a. erwerben Sachkenntnisse über den Aufbau integrierter Schaltungen b. lernen Prozesssequenzen für die Herstellung von Logikschaltungen und Speicheranwendungen kennen, c. sind in der Lage, die stetige technologische Weiterentwicklung der Bauelemente nachzuvollziehen d. sind in der Lage, Prozesssequenzen für moderne Bauelemente bzgl. ihrer Vorteile und Grenzen zu bewerten. - Kenntnisse aus den Vorlesungen Halbleiterbauelemente und Technologie Integrierter Schaltungen von Vorteil Ab 1. Fachsemester a. Kernmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Bachelor/Masterstudiengang EEI b. Wahlpflichtmodul der Studienrichtung Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit im Bachelor/Masterstudiengang Mechatronik Vorlesung: schriftliche 90-minutige Klausur 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Klausurnote entspricht 100% der Modulnote 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch a. D. Widmann, M. Mader: H. Friedrich, Technologie hochintegrierter Schaltungen, 2. Aufl., Springer Verlag, 1996 b. G.S. May, S.M. Sze: Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley & Sons, 2003 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur jährlich im Sommersemester 27.11.4 Halbleiter- und Bauelementemesstechnik 1 Modulbezeichnung Halbleiter- und Bauelementemesstechnik 5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen Vorlesung 3 SWS, Übung 1 SWS 5 ECTS 3 Dozenten Vorlesung: Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey Übung: Assistenten des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme In der Vorlesung Halbleiter- und Bauelementemesstechnik werden die wichtigsten Messverfahren, die zur Charakterisierung von Halbleitern und von Halbleiterbauelementen benötigt werden, behandelt. Zunächst wird die Messtechnik zur Charakterisierung von Widerständen, Dioden, Bipolartransistoren, MOSKondensatoren und MOS-Transistoren behandelt. Dabei werden die physikalischen Grundlagen der jeweiligen Bauelemente kurz wiederholt. Im Bereich Halbleitermesstechnik bilden die Messung von Dotierungs- und Fremdatomkonzentrationen sowie die Messung geometrischer Dimensionen (Schichtdicken, Linienbreiten) den Schwerpunkt. Die Studierenden a. erwerben Sachkenntnisse über physikalische und elektrische Halbleiter- und Bauelementemess- und Analysemethoden, b. erkennen die Vor- und Nachteile sowie die Grenzen der verschiedenen Verfahren c. und können die mit den unterschiedlichen Verfahren erzielten Messergebnisse bewerten. a. Basiswissen zur Physik (Abitur) notwendig b. Grundkenntnisse zu Halbleiterbauelementen (z.B. Präsenzvorlesung „Halbleiterbauelemente“ oder vhb-Vorlesung „Halbleiterbauelemente“) a. ab 4. Semester Bachelorstudiengang EEI oder Mechatronik bei geeigneter Wahl der Studienrichtung b. ab 1. Semester Masterstudiengang EEI oder Mechatronik bei entsprechender Wahl der jeweiligen Studienrichtung a. Mechatronik Bachelor/Master-Studiengang: Wahlpflichtmodul der Studienrichtung Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit b. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik Bachelor/Master-Studiengang: Vertiefungsmodul der Studienrichtung Mikroelektronik 90-minütige Klausur (möglich) bei geringer Teilnehmerzahl mündliche 30-minutige Prüfung Vorlesung: 100% der Modulnote 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache jährlich, jeweils im Sommersemester Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 16 Vorbereitende Literatur a. Dieter K. Schroder: Semiconductor Material and Devices Characterization, Wiley-IEEE, 2006 b. W.R. Runyan, T.J. Shaffner: Semiconductor Measurements and Instrumentations, McGraw-Hill, 1998 c. A.C. Diebold: Handbook of Silicon Semiconductor Metrology, CRC, 2001 27.11.5 Nanoelektronik 1 Modulbezeichnung Nanoelektronik 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten Nanoelektronik (3 SWS) Vorlesung (2 SWS), Übung (1 SWS) Vorlesung: Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey, Dr.-Ing. Michael Jank Übung: Assistenten des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey a. Skalierung von MOS Transistoren b. Neue Architekturen und Materialien für Nano-MOSBauelemente c. Erzeugung kleinster Strukturen d. Bauelemente der nichtflüchtigen Datenspeicherung e. Bauelemente mit einzelnen Elektronen Die Studierenden - erwerben Sachkenntnisse über den Aufbau, die Funktionsweise und die Herstellungsmethoden nanoelektronischer Bauelemente - erkennen die prinzipiellen Probleme, die sich für Bauelemente im Nanometerbereich ergeben und können unterschiedliche Lösungsansätze für zukünftige Bauelemente erarbeiten. Kenntnisse aus den Vorlesungen Halbleiterbauelemente und Prozessintegration und Bauelementearchitektur wünschenswert Ab 1. Fachsemester a. Wahlpflichtmodul der Studienrichtung Elektronische Bauelemente und deren Zuverlässigkeit im Bachelor/Masterstudiengang Mechatronik b. Vertiefungsmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Bachelor-/Masterstudiengang EEI - 30-minütige mündliche Prüfung Modulnote entspricht Prüfungsnote Jährlich im Sommersemester Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h 1 Semester Deutsch a. S. Wolf: Silicon Processing for the VLSI Era: Volume 3 – The Submicron MOSFET, Lattice Press, 1995 b. S. Wolf: Silicon Processing for the VLSI Era: Volume 4 – DeepSubmicron Process Technology, Lattice Press, 2002 c. C. Y. Chang, S. M. Sze: ULSI - Technology, MacGraw-Hill, 1996 d. K. Goser, P. Glösekötter, J. Dienstuhl: Nanoelectronics ans Nanosystems, Springer-Verlag, 2004 e. H. Xiao, Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology, Prentice Hall, 2001 f. R. Waser (ed.): Nanoelectronics and Information Technology: Materials, Processes, Devices, 2. Auflage, Wiley-VCH, 2005 27.11.6 Elektromobilität – Architekturen und Komponenten 17 Modulbezeichnung Elektromobilität – Architekturen und Komponenten 5,0 ECTS 18 Lehrveranstaltungen Architekturen und Systemtechnik für Elektromobilität (VL: 1,5 SWS, Ü: 0,5 SWS; WS) Automobilelektronik (VL: 1,5 SWS, Ü: 0,5 SWS, SS) Dr.-Ing. Martin März 19 Dozenten 2,5 ECTS 2,5 ECTS 20 Modulverantwortlicher Dr.-Ing. Martin März 21 Inhalt Architekturen und Systemtechnik für Elektromobilität Elektromobilität (mögliche „Kraftstoffkonzepte“ mit deren Vor- und Nachteilen; Netzintegration von Elektrofahrzeugen (vehicle-to-grid)) Elektrofahrzeuge (Fahrzeug- und Antriebsstrangkonzepte; Ladekonzepte und Ladetechnologien; Modellierung des elektrischen Antriebsstrangs, Betriebsstrategien; Leistungselektronische Systeme im Antriebsstrang: Basistopologien, Schaltungsauslegung) Innerhalb der angegebenen 2 SWS sind Übungseinheiten zur Vertiefung und Festigung des Vorlesungsstoffes vorgesehen. Automobilelektronik Kfz-Niederspannungsbordnetz (Struktur des Niederspannungsbordnetzes; Generator, Batterie; Spannungsverhalten; Elektrische, mechanische und klimatische Anforderungen; Normen, Test- und Prüfverfahren Geschützte Leistungsschalter (Smart-Power) (Grundlagen; Aufbau von geschützten Halbleiterschaltern; Schaltungsblöcke; Funktionsweise; Betriebseigenschaften; Schalten von Lasten mit hohem Einschaltstrom; Schalten induktiver Lasten) Leistungselektronische Anwendungen in Kraftfahrzeugen (Sicherheitselektronik; Karosserieelektronik; Motorsteuerung und Zündung; Ausgewählte Beispiele zur Schaltungsauslegung, Dimensionierungsbeispiele) Aufbau- und Entwärmungstechniken für Leistungselektronik im Auto (Substrattechnologien und deren Eigenschaften; Leistungshalbleitergehäuse und deren thermische Eigenschaften) Bauelemente unter Hochtemperaturbelastung (Ausfallmechanismen bei aktiven und passiven Bauelementen; Probleme der Aufbautechnik; Aktive und passive Temperaturwechsel; Lebensdauerbetrachtungen) Elektrisch-thermische Modellierung (Grundlagen zur Beschreibung des thermischen Verhaltens eines Systems mittels elektrischer Ersatzschaltbilder; Eigenschaften verschiedener Ersatzschaltbilder; Parameterisierung der Elemente thermischer Ersatzschaltbilder; Anwendungsbeispiele) 22 Lernziele und Kompetenzen 23 Voraussetzungen für die Teilnahme Innerhalb der angegebenen 2 SWS sind Übungseinheiten zur Vertiefung und Festigung des Vorlesungsstoffes vorgesehen. Die Studierenden - erwerben ein Grundverständnis der Anforderungen an Leistungselektronik für Kraftfahrzeuge, - lernen die wichtigsten Bauelemente, Grundschaltungen sowie Aufbau- und Entwärmungstechniken kennen, und - verstehen die mit elektrifizierten Antriebssträngen (Hybridbzw. Elektrofahrzeuge) verbundenen Zielsetzungen und Basiskonzepte sowie die Grundlagen der dazu erforderlichen leistungselektronischen Systeme. keine 24 Einpassung in Musterstudienplan 25 Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 5 des Bachelorstudiums Ab Studiensemester 1 des Masterstudiums - Vertiefungsmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Bachelor-/Masterstudiengang EEI - Wahlpflichtmodul im Studiengang Bachleor-/Master Mechatronik 26 Studien- und Prüfungsleistungen 27 Berechnung Modulnote 28 Turnus des Angebots 60-minütige Klausur (über beide Lehrveranstaltungen) Modulnote entspricht Klausurnote 29 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 2 Semester Deutsch Skript zur Vorlesung (das Skript enthält Hinweise auf weiterführende Literatur) 30 Dauer des Moduls 31 Unterrichtssprache 32 Vorbereitende Literatur Jährlich 27.12 Vertiefungsrichtung Mikroproduktionstechnik und MID 27.12.1 Kunststoffe und ihre Eigenschaften 1 Modulbezeichnung Kunststoffe und ihre Eigenschaften 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS: Kunststoffe und ihre Eigenschaften (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer Dr.-Ing. Gerrit Hülder 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr-Ing. Dietmar Drummer 5 Inhalt Die Pflichtvorlesung Kunststoffe und ihre Eigenschaften gibt aufbauend auf der Vorlesung Werkstoffkunde (Grundstudium) einen Überblick über die verschiedenen Kunststoffen und deren Eigenschaften. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Abgeschlossenes Vordiplom / GOP MB, MECH Prüfung erfolgt schriftlich zusammen mit der Vorlesung Kunststoffverarbeitung, 120 Minuten jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur deutsch 27.12.2 Kunststoffverarbeitung 1 Modulbezeichnung Kunststoffverarbeitung 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen SS: Kunststoffverarbeitung (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer Dr.-Ing. Gerrit Hülder 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer 5 Inhalt Die Pflichtvorlesung Kunststofftechnik I führt aufbauend auf der Vorlesung Werkstoffkunde (Grundstudium) in die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen ein. Zum Verständnis werden einführend die besonderen Eigenschaften von Polymerschmelzen erläutert und die Schritte der Aufbereitung vom Rohgranulat zum verarbeitungsfähigen Kunststoff vorgestellt. Im Einzelnen werden die Verfahren Spritzgießen, Extrudieren mit den dazugehörenden Anlagen, die Herstellung von Hohlkörpern und das Schäumen von Kunststoffen vorgestellt. Hier werden neben der Verfahrenstechnologie auch die Besonderheiten der Verfahren erörtert. Weiterhin wird auf die Verarbeitung von verstärkten Kunststoffen und das Warmformen von thermoplastischen Kunststoffen eingegangen. Abschließend werden die Verbindungstechnik und das Veredeln vorgestellt. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Abgeschlossenes Vordiplom / GOP MB, MECH, WING Prüfung erfolgt schriftlich zusammen mit der Vorlesung "Kunststoffe und Ihre Eigenschaften", 120 Minuten jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur deutsch 27.12.3 Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen Methodisches und Rechnergestütztes Konstruieren WS V: Methodisches und Rechnergestütztes Konstruieren (3 SWS) Ü: Methodisches und Rechnergestütztes Konstruieren (1 SWS) Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Dipl.-Ing. G. Gruber 5,0 ECTS 3,75 ECTS 1,25 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme - Überblick über den Konstruktionsbereich - Grundlagen der Konstruktionsmethodik - Überblick über allgemein einsetzbare Lösungs- und Beurteilungsmethoden - Vorgehensweise im Konstruktionsprozess - Grundlagen des Rechnereinsatzes in der Konstruktion - Durchgängiger Rechnereinsatz im Produktentstehungsprozess - Datenaustausch - Konstruktionssystem mfk - Einführung von CAD-Systemen uns Systemwechsel - Integrierte Produktentwicklung - Kenntnis über Grundlagen der Konstruktionsmethodik - Erlernen einer methodischen, zielgerichteten Arbeitsweise in der Produktentwicklung - Kenntnisse über methodische Hilfsmittel zur Lösungsfindung mit praktischer Einübung - Überblick über vielfältige Möglichkeiten der Rechnerunterstützung in der Produktentwicklung, Möglichkeiten und Grenzen des Rechnereinsatzes keine 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Ab Studiensemester 4 Studierende Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Mechatronik, Werkstoffkunde (Nebenfach), Informatik (Nebenfach) Studien- und Prüfungsleistungen 10 Berechnung Modulnote 11 Turnus des Angebots V+Ü: 120-minütige Abschlussklausur 12 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch Pahl, G.; Beitz, W.: Konstruktionslehre, Springer Verlag, 2005 (6. Auflage) Ehrlenspiel, K.: Integrierte Produktentwicklung, Carl Hanser Verlag, 2006 (3. Auflage) 13 Dauer des Moduls 14 Unterrichtssprache 15 Vorbereitende Literatur V+Ü: 100% der Modulnote Jährlich 27.12.4 Technologie integrierter Schaltungen 1 Modulbezeichnung Technologie integrierter Schaltungen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten Technologie integrierter Schaltungen (4 SWS) Vorlesung (3 SWS), Übung (1 SWS) Vorlesung: Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey Übung: Assistenten des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Prof. Dr. rer. nat. Lothar Frey Thema der Vorlesung sind die wesentlichen Technologieschritte zur Herstellung elektronischer Halbleiterbauelemente und integrierter Schaltungen. Die Vorlesung beginnt mit der Herstellung von einkristallinen Siliciumkristallen. Anschließend werden die physikalischen Grundlagen der Oxidation, der Dotierungsverfahren Diffusion und Ionenimplantation sowie der chemischen Gasphasenabscheidung von dünnen Schichten behandelt. Ergänzend dazu werden Ausschnitte aus Prozessabläufen dargestellt, wie sie heute bei der Herstellung von hochintegrierten Schaltungen wie Mikroprozessoren oder Speicher verwendet werden. Die Studierenden - erwerben Sachkenntnisse über die physikalischen und chemischen Vorgänge bei der Herstellung von Integrierten Schaltungen - lernen die für die Fertigungsschritte nötigen Prozessgeräte kennen - sind in der Lager, verschiedene Herstellungsschritte hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile bzgl. der hergestellten Schichten, Strukturen oder Bauelemente zu beurteilen - Kenntnisse aus dem Bereich Halbleiterbauelemente (Pflichtveranstaltung im Bachelorstudiengang EEI und Mechatronik) Ab 1. Fachsemester a. Kernmodul der Studienrichtung Mikroelektronik im Bachelor/Masterstudiengang EEI b. Wahlpflichtmodul der Studienrichtung Mikroproduktionstechnik im Masterstudiengang Mechatronik schriftliche 90-minutige Klausur Klausurnote entspricht 100% der Modulnote jährlich im Wintersemester Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch a. S. M. Sze: VLSI - Technology, MacGraw-Hill, 1988 b. C. Y. Chang, S. M. Sze: ULSI - Technology, MacGraw-Hill, 1996 c. D. Widmann, H. Mader, H. Friedrich: Technology of Integrated Circuits, Springer Verlag, 2000 d. Hong Xiao: Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology, Prentice Hall, 2001 27.12.5 Mikroproduktionstechnik 17 Modulbezeichnung Mikroproduktionstechnik 2,5 ECTS 18 Lehrveranstaltungen SS: Mikroumformtechnik (1SWS) SS: Laser in der Mikroproduktionstechnik (1SWS) Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Engel Dr.-Ing. Gerd Eßer 1,25 ECTS 1,25 ECTS 19 Dozenten 20 Modulverantwortlicher 21 Inhalt Mikroumformtechnik: Einführung Ungebundene Umformung Gebundene Umformung Maschinen & Systeme Laser in der Mikroproduktionstechnik: LMP befasst sich mit den Anwendungen und physikalischen Grundlagen der laserbasierten Erzeugung von Mikrostrukturen für moderne Produkte z.B. aus dem Bereich der Elektronik. Die Vorlesung greift dabei ebenfalls Grundlagen der Lasertechnik auf und eignet sich daher auch für Studierende, die nur sehr wenige Kenntnisse der Lasertechnik mitbringen. Aufgabengebiet der Mikroproduktion Grundlagen zur Erzeugung und Handhabung von Laserstrahlung Wechselwirkung Laserstrahlung-Materie Mikroproduktionstechnische Anwendungen des Lasers 22 Lernziele und Kompetenzen 23 Voraussetzungen für die Teilnahme 24 Einpassung in Musterstudienplan 25 Verwendbarkeit des Moduls Die Vorlesung ist ein Wahlfach in den Studiengängen MB und WING sowie Teil der Vertiefung "Fertigungstechnologie" im Studiengang Mechatronik. 26 Studien- und Prüfungsleistungen 27 Berechnung Modulnote 28 Turnus des Angebots 1 Prüfung 29 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 30 h Eigenstudium: 45 h jährlich 30 Dauer des Moduls 31 Unterrichtssprache 32 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch 27.12.6 Produktion in der Elektronik – Produktionsprozesse 17 Modulbezeichnung 18 Lehrveranstaltungen 19 Dozenten 20 Modulverantwortlicher 21 Inhalt 22 Lernziele und Kompetenzen 23 Voraussetzungen für die Teilnahme Produktion in der Elektronik – 5 ECTS Produktionsprozesse Vorlesung Produktionsprozesse in der Elektronik (2 5 ECTS SWS) Übung Produktionsprozesse in der Elektronik (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Die Vorlesung Produktionsprozesse in der Elektronik behandelt die für die Produktion von elektronischen Baugruppen notwendigen Prozesse, Technologien und Materialien entlang der gesamten Fertigungskette. Dabei wird ausgehend vom Layoutentwurf der Leiterplatte auf die Prozessschritte zur fertigen elektronischen Baugruppe eingegangen. Zudem werden die notwendigen Aspekte der Qualitätssicherung und Materiallogistik und auch das Recycling behandelt. Ergänzend werden die Fertigungsverfahren für MEMS und Solarzellen sowie für flexible und dreidimensionale Schaltungsträger betrachtet. Die Übung findet im Rahmen von mehreren Exkursionen zu verschiedenen Unternehmen der Elektronikproduktion statt. Die Studierenden - lernen die wesentlichen Prozessschritte zur Herstellung elektronischer Baugruppen (von der Leiterplatte bis zum fertigen Produkt) intensiv kennen. - können mit diesem Wissen Konzepte für effiziente Fertigungsketten der Elektronikproduktion unter Berücksichtigung technologischer sowie produktionstechnischer Aspekte ableiten. - lernen die in der Elektronikproduktion eingesetzten lasergestützten Fertigungstechnologien detailliert kennen und sind in der Lage, mit den vermittelten Kenntnissen Konzepte für den Aufbau einer lasergestützten Fertigung von Elektronikkomponenten zu entwickeln. keine 24 Einpassung in Musterstudienplan 25 Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 1 des Masterstudiums Ab Studiensemester 5 des Bachelorstudiums - Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung „Produktionssysteme“ und „Mikroproduktionstechnik und MID“ im Bachelor-/Masterstudiengang Mechatronik 26 Studien- und Prüfungsleistungen 27 Berechnung Modulnote 28 Turnus des Angebots 60-minütige Klausur oder mündliche Prüfung 29 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 30 Dauer des Moduls 31 Unterrichtssprache Modulnote entspricht Klausurnote Jährlich 32 Vorbereitende Literatur Skript zur Vorlesung 27.12.7 MIDFLEX – Molded Interconnect Devices und flexible Schaltungsträger 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke 5 Inhalt Schaltungsträger aus duro- bzw. thermoplastischen Materialien können aufgrund der erhöhten Gestaltungsfreiheit eine sinnvolle Ergänzung zu derzeitigen Standardleiterplatten darstellen. Gerade durch den Einsatz von flexiblen Schaltungsträgern können neue Einbauräume erschlossen und Miniaturisierungspotentiale genutzt werden. Die Vorlesung gibt zunächst eine Einführung in die MIDTechnologie, um dann in den nachfolgenden Vorlesungseinheiten die Herausforderungen bzgl. der unterschiedlichen Verbindungstechniken für die neuen Materialien zu behandeln. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots MIDFLEX - Molded Interconnect Devices und flexible Schaltungsträger MIDFLEX - Molded Interconnect Devices und flexible Schaltungsträger Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Assistenten WPF MECH WF MB WF WING jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch Vorlesungsskriptum auf www.studon.uni-erlangen.de 2,5 ECTS 2,5 ECTS 27.13 Vertiefungsrichtung Hochfrequenztechnik und Photonik 27.13.1 Photonik 1 1 Modulbezeichnung Photonik 1 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V Photonik 1 (Pho1): (2 SWS) Ü Übungen zu Photonik 1 (Pho1Ü): (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Schmauß Dr.-Ing. Rainer Engelbrecht 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Schmauß 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Vorlesung behandelt umfassend die technischen und physikalischen Grundlagen des Lasers. Der Laser als optische Strahlquelle stellt eines der wichtigsten Systeme im Bereich der optischen Technologien dar. Ausgehend vom Helium-Neon-Laser als Beispielsystem werden die einzelnen Elemente eines Lasers sowie die ablaufenden physikalischen Vorgänge eingehend behandelt. Es folgt die Beschreibung von Laserstrahlen und ihrer Ausbreitung als Gauß-Strahlen. Eine Übersicht über verschiedene Lasertypen wie Gaslaser, Festkörperlaser und Halbleiterlaser bietet einen Einblick in deren charakteristische Eigenschaften und Anwendungen. Vervollständigt wird die Vorlesung durch die grundlegende Beschreibung von Lichtwellenleitern, Faserverstärkern und halbleiterbasierten optoelektronischen Bauelementen. Ein Kapitel zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung schließt die Vorlesung ab. - Erlangung grundlegender Kenntnisse der Physik des Lasers - Vertieftes Verständnis in den Bereichen aktives Medium, Stimulierte Strahlungsübergänge, Ratengleichungen, Optische Resonatoren und Gauß-Strahlen - Überblick über verschiedene Lasertypen aus dem Bereichen Gaslaser, Festkörperlaser und Halbleiterlaser - Grundlegende Kenntnisse in den Bereichen Lichtwellenleiter und Lichtwellenleiterbauelemente - Verständnis von Aufbau und Funktionsweise ausgewählter optoelektronischer Bauelemente - Fähigkeit, grundlegende Fragestellung der Lasertechnik eigenständig zu bearbeiten, Laserstrahlquellen weiterzuentwickeln und Lasertechnik und Photonik in einer Vielzahl von Anwendungen in Bereichen wie Medizintechnik, Messtechnik, Übertragungstechnik, Materialbearbeitung oder Umwelttechnik zu nutzen. keine 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls Ab 1. Fachsemester 10 Studien- und Prüfungsleistungen Klausur 90 min. - Bachelor/Master EEI - Bachelor/Master Mechatronik - Bachelor/Master Medizintechnik - Bachelor/Master Computational Engineering - Nebenfach für Physik, CBI, LSE, Technomathematik 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 100% Note der Klausur 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 2 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Träger, F. (Editor): Springer Handbook of Lasers and Optics, Springer Verlag, Berlin 2007. Eichler, J., Eichler, H.J: Laser. Springer Verlag, Berlin 2002. Reider, G.A.: Photonik. Springer Verlag, Berlin 1997. Bergmann, Schäfer: Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd.3: Optik. DeGruyter 1993. 27.13.2 1 Photonik 2 Photonik 2 5,0 ECTS Photonik 2 - Vorlesung: (2 SWS) Photonik 2 - Übung: (2 SWS) Dr.-Ing. Rainer Engelbrecht und Übungsassistenten 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Modulbezeichnung Pho 2 Lehrveranstaltungen Pho 2 V Pho 2 Ü Dozenten 4 Modulverantwortlicher Dr.-Ing. Rainer Engelbrecht 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 2 Aufbauend auf Photonik 1 werden Laser-Messtechnik, LaserSysteme sowie deren technische Anwendungen besprochen. In einem ersten Themenkomplex werden Messverfahren für praktisch wichtige Laserkenngrößen wie z.B Laserstrahlleistung, Strahlqualität und Polarisation der Lichtwelle behandelt. Anschließend wird die räumliche und zeitliche Kohärenz eines Laserstrahls diskutiert. Dies ist die Grundlage für interferometrische Messverfahren zur Bestimmung von Lichtwellenlängen oder auch für mechanische Größen wie Weg und Winkelbeschleunigung. Ein weiteres Themenfeld wird die elektronische Beschaltung und Regelung photonischer Bauelemente wie Laserdioden und Photodioden sein. Zeitlich dynamische Vorgänge im Laser, beschrieben durch die so genannten Ratengleichungen und deren Lösung, werden in einem eigenen Kapitel behandelt. Begriffe wie Spiking oder Relaxationsschwingungen und Verfahren wie ModeLocking oder Q-Switching werden ausführlich besprochen. Daraus wird die Funktion und die technische Anwendung von Lasern zur Erzeugung von energiereichen Lichtimpulsen bis hin zu sogenannten Femtosekundenlasern abgeleitet. Das Themengebiet der optischen Frequenzumsetzung wird mit einem Kapitel zur nichtlinearen Optik eingeleitet. Technische Anwendungen wie optische Frequenzverdoppelung, Erzeugung von UV-Licht durch Frequenzvervielfachung werden darauf aufbauend besprochen. Ein Kapitel zum RAMAN-Effekt und zur stimulierten BRILLOUIN-Streuung sowie deren Anwendung in optischen Faserverstärkern und Lasern schließt den Inhalt der Vorlesung ab. Die Studierenden - erlangen erweiterte Kenntnisse über Laser und für komplexere photonische Systeme. - erwerben fundiertes Wissen über Messtechnik am Laser und mit Lasern. - sind in der Lage, wichtige photonische Bauelemente wie Laserund Photodioden korrekt zu beschalten und betreiben. - können Erzeugung und Anwendung dynamischer Laservorgänge verstehen. - erhalten eine Einführung in nicht-lineare optische Effekte und deren Anwendungen. Sie sind damit in der Lage, moderne und komplexe laserbasierte Systeme zu verstehen, als Voraussetzung für viele Anwendungen in Wissenschaft und Technik. Derartige Systeme werden eingesetzt z.B. für die Präzisionsmesstechnik, in der industriellen Materialbearbeitung, in der Bioanalytik, für die Medizintechnik, in Geräten der Unterhaltungselektronik oder in der optischen Nachrichtentechnik. 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur - Photonik 1 Ab 1. Fachsemester - Bachelor/Master EEI - Bachelor/Master Mechatronik - Bachelor/Master Medizintechnik - Bachelor/Master Computational Engineering - Nebenfach für Physik, CBI, LSE, Technomathematik Klausur, 90 min 100% Note der Klausur Jährlich 2 Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V+Ü: Deutsch Eichler, J., Eichler, H.J: Laser. Springer Verlag, Berlin 2006. Reider, G.A.: Photonik. Springer Verlag, Berlin 2005. Bergmann, Schäfer: Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd.3: Optik. DeGruyter 1993. Demtröder, W: Laserspektroskopie. Springer Verlag, Berlin 2000. G. P. Agrawal: Nonlinear Fiber Optics. 4th Ed., Academic Press, San Diego 2006. 27.13.3 Hochfrequenztechnik 1 Modulbezeichnung Hochfrequenztechnik 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten Hochfrequenztechnik - Vorlesung Hochfrequenztechnik - Übung Prof. Dr.-Ing. Lorenz-Peter Schmidt und Übungsassistenten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls Prof. Dr.-Ing. L.-P. Schmidt - Lineare n-Tore im Wellen-Konzept; Schaltungsanalysen in der Streumatrix-Darstellung - HF-typische Bauelemente: Dämpfungsglieder, Phasenschieber, Richtungsleitungen, Zirkulatoren, Anpassungstransformatoren, Richtkoppler, Verzweigungs-n-Tore, Resonatoren, Mehrkreisfilter - Rauschen in Hochfrequenzschaltungen - Antennen und Funkfelder mit ihren spezifischen Begriffen, Linearantennen, Gruppenantennen, Richtantennen - Übersicht über Hochfrequenzanlagen, Sender- und Empfängerkonzepte in den verschiedenen Anwendungen wie Rundfunk, Richtfunk, Satellitenfunk, Radar und Radiometrie Die Studierenden - erwerben fundierte Kenntnisse über die typischen passiven HF-Bauelemente sowie den Umgang mit Streuparametern und die Analyse von HF-Schaltungen - lernen Antennenkonzepte und elementare Berechnungsmethoden für Antennen, Funkfelder, Rauschen und HFSysteme kennen - sind in der Lage, die Kenngrößen und die hochfrequenten Eigenschaften von HF-Bauelementen und Baugruppen sowie einfachen HF-Systemen zu berechnen. - Grundlagen der Elektrotechnik 1-2 - Mathematik 1-3 - Passive Bauelemente - Elektromagnetische Felder I Ab 1. Fachsemester - Bachelorstudium EEI - Studium Lehramt an beruflichen Schulen - Bachelorstudium Mechatronik - Bachelorstudium CE - Nebenfach Informatik - Nebenfach Physik, Mathematik, Technomathematik 90-minütige Abschlussklausur 100% Note der Abschlussklausur 1 Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Deutsch - Hochfrequenztechnik 1+2, Zinke, Brunswig, Springer-Verlag Berlin, 1992 - Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 1-3, Meinke, Gundlach, Springer-Verlag Berlin, 1992 - Schaltungslehre linearer Mikrowellennetze, Brand, S Hirzel Verlag, Stuttgart 1970 27.13.4 Komponenten optischer Kommunikationssysteme 1 Modulbezeichnung Komponenten optischer Kommunikationssysteme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen V Komponenten optischer Kommunikationssysteme (KOK): (2 SWS) Ü Übungen zu Komponenten optischer Kommunikationssysteme (ÜKOK): (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Bernhard Schmauß Übungsassistenten 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bernhard Schmauß 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen Seit Ende der 70er Jahre werden Systeme zur optischen Nachrichtenübertragung eingesetzt. Seither haben sich sowohl deren Übertragungskapazität als auch die Reichweite drastisch erhöht. An der Weiterentwicklung der aktuellen Punkt zu Punkt Übertragungssysteme zu komplexen optischen Netzen wird derzeit gearbeitet. Diese Entwicklungen wurden und werden besonders durch Innovationen auf dem Gebiet der Komponenten und Subsysteme ermöglicht. Im Rahmen der Vorlesung wird auf die physikalischen Grundlagen der wichtigsten Elemente wie Halbleiterlaser, Modulatoren, Glasfasern, optische Verstärker und Empfangsdioden eingegangen, wobei ein besonderes Augenmerk auf systemrelevante Effekte und Kenngrößen gelegt wird. An Beispielen wird der Einfluss von Komponenteneigenschaften auf die Leistungsmerkmale des Gesamtsystems erläutert. Dabei wird auch auf real eingesetzte oder in Entwicklung befindliche Komponenten und Systeme Bezug genommen. - Erlangung grundlegender Kenntnisse des Aufbaus und der Funktionsweise von optoelektronischen und optischen Bauelementen, die in der optischen Übertragungstechnik eingesetzt werden. - Vertieftes Verständnis im Bereich der optischen Eigenschaften der Systemkomponenten und deren Beeinflussung durch die gewählten Betriebsparameter - - 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Kenntnis der verschiedenen Bauelemente und Subsysteme und deren Eigenschaften Kenntnis der Bedeutung linearer und nichtlinearer faseroptischer Effekte und Einblick in deren Auswirkung auf Systemeigenschaften Fähigkeit, grundlegende Fragestellung der komponentenabhängigen Eigenschaften faseroptischer Übertragungssysteme bearbeiten zu können Kenntnisse im Umgang mit Systemsimulationswerkzeugen zur Dimensionierung faseroptischer Übertragungssysteme keine Ab 1. Fachsemester 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur - Bachelor/Master EEI - Bachelor/Master Mechatronik - Bachelor/Master Informations- und Kommunikationstechnik - Bachelor/Master Computational Engineering - Nebenfach für Physik Mündl. Prüfung 30 min. 100% Note der Prüfung Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester V: Deutsch: Ü: Deutsch Agrawal, G.P.: Fiber Optic Communication Systems, Willey, New York, 1992 Voges, E.; Petermann, K.: Optische Kommunikationstechnik, Springer, Berlin, 2002 Kaminow, I, Li, T.: Optical Fiber Telecommunications IVA, Academic Press, 2002 Kaminow, I, Li, T., Willner,A.: Optical Fiber Telecommunications VA, Academic Press, 2008 27.13.5 Passive Bauelemente und deren HF-Verhalten 1 Modulbezeichnung Passive Bauelemente und deren HF-Verhalten 5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten Passive Bauelemente und deren HF-Verhalten - V Passive Bauelemente und deren HF-Verhalten - Ü Prof. Dr.-Ing. Lorenz-Peter Schmidt, Dipl.-Ing. Johannes Hagen, Dipl.-Ing. Marcel Ruf, Dipl.-Ing. Sebastian Methfessel + Tutoren 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. L.-P. Schmidt 5 Inhalt - Wellenausbreitung und Leistungsbilanz elektromagnetischer Felder; Fresnelgesetze und Polarisation - Skineffekt - HF-Eigenschaften realer Widerstände, Kondensatoren und Spulen - Leitungstheorie; Lecherleitung - Leitung als Transformationselement; Streumatrix-Darstellung Eigenschaften ausgewählter Wellenleiter 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Die Studierenden a. erwerben fundierte Kenntnisse über die HF-Eigenschaften von realen konzentrierten Bauelementen sowie von elektromagnetischen Wellenleitern und deren Zusammenschaltungen. b. sind in der Lage, die Kenngrößen und die hochfrequenten Übertragungseigenschaften von konzentrierten Bauelementen, von Wellenleitern und von einfachen Zusammenschaltungen zu berechnen. - Grundlagen der Elektrotechnik 1-2 - Mathematik 1-3 - Werkstoffkunde - Elektromagnetische Felder I (begleitend) Ab Studiensemester 4 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache - Bachelorstudium EEI - Studium Lehramt an beruflichen Schulen - Bachelorstudium Mechatronik - Bachelorstudium CE - Nebenfach Informatik - Nebenfach Physik, Mathematik, Technomathematik 90-minütige Abschlussklausur 100% Note der Abschlussklausur Jährlich Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch 16 Vorbereitende Literatur - Hochfrequenztechnik 1, O. Zinke, H. Brunswig, 2000 - Widerstände, Kondensatoren, Spulen und ihre Werkstoffe, O. Zinke, H. Seither, 1982 27.14 Vertiefungsrichtung Verteilte eingebettete Systeme 27.14.1 Echtzeitsysteme 1 Modulbezeichnung Echtzeitsysteme 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten WS: Echtzeitsysteme (2 SWS) WS: Übungen zu Echtzeitsysteme (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröder-Preikschat Dipl.-Inf. Fabian Scheler 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröder-Preikschat 5 Inhalt Videobearbeitung in Echtzeit, Echtzeitstrategiespiel, echtzeitfähig der Begriff Echtzeit ist wohl einer der am meisten strapazierten Begriffe der Informatik und wird in den verschiedensten Zusammenhängen benutzt. Diese Vorlesung beschäftigt sich mit dem Begriff Echtzeit aus der Sicht von Betriebssystemen - was versteht man eigentlich unter dem Begriff Echtzeit im Betriebssystemumfeld, wo und warum setzt man sog. Echtzeitbetriebssysteme ein und was zeichnet solche Echtzeitbetriebssysteme aus? In dieser Vorlesung geht es darum, die oben genannten Fragen zu beantworten, indem die grundlegenden Techniken und Mechanismen vermittelt werden, die man im Betriebssystemumfeld verwendet, um Echtzeitsysteme und Echtzeitbetriebssysteme zu realisieren. Im Rahmen dieser Vorlesung werden unter anderem folgende Themen behandelt: 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote zeitgesteuerte und ereignisgesteuerte Systeme statische und dynamische Ablaufplanungsverfahren Fadensynchronisation in Echtzeitbetriebssystemen Behandlung von periodischen und nicht-periodischen Ereignissen ... Für diese Lehrveranstaltung ist eine Anmeldung erforderlich. MB, MECH, WING 12 Turnus des Angebots jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester deutsch Hermann Kopetz, Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications, Kluwer, 1997 Jane W. S. Liu, Real-Time Systems, Prentice-Hall, 2000 27.14.2 Reconfigurable Computing 1 Modulbezeichnung Reconfigurable Computing 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen V: Reconfigurable Computing Ü: Exercises to Reconfigurable Computing 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich 5 Inhalt Reconfigurable (adaptive) computing is a novel yet important research field investigating the capability of hardware to adapt to changing computational requirements such as emerging standards, late design changes, and even to changing processing requirements arising at run-time. Reconfigurable computing thus benefits from a) the programmability of software similar to the Von Neumann computer and b) the speed and efficiency of parallel hardware execution. After a general introduction about benefits and application ranges of reconfigurable (adaptive) computing in contrast to general-purpose and application-specific computing, the following topics will be covered: 1. Reconfigurable computing systems: Introduction of available technology including fine grained look up table (LUT-) based reconfigurable systems such as field programmable gate arrays (FPGA) as well as newest coarse grained architectures and technology. 2. Design and implementation: Algorithms and steps (design entry, functional simulation, logic synthesis, technology mapping, place and route, bit stream generation) to implement (map) algorithms to FPGAs. The main focus lies on logic synthesis algorithms for FPGAs, in particular LUT technology mapping. 3. Temporal partitioning: Techniques to reconfigure systems over time. Covered are the problems of mapping large circuits which do not fit one single device. Several temporal partitioning techniques are studied and compared. 4. Temporal placement: Techniques and algorithms to exploit the possibility of partial and dynamic (run-time) hardware reconfiguration. Here, OS-like services are needed that optimize the allocation and scheduling of modules at run-time. 5. On-line communication: Modules dynamically placed at run-time on a given device need to communicate as well as transport data off-chip. State-of-the-art techniques are introduced how modules can communicate data at runtime including bus-oriented as well as network-on-a-chip (NoC) approaches. 6. Designing reconfigurable applications on Xilinx Virtex FPGAs: in this part, the generation of partial bitstreams for components to be placed at run-time on Xilinx FPGAs is introduced and discussed including newest available tool flows. 7. Applications: This section presents applications benefiting from dynamic hardware reconfiguration. It covers the use of reconfigurable systems including rapid prototyping, reconfigurable supercomputers, reconfigurable massively parallel computers and studies important application domains such as distributed arithmetic, signal processing, network packet processing, control design, and cryptography. Exercises 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur The purpose of the course reconfigurable computing is to instruct students about the possibilities and rapidly growing interest in adaptive hardware and corresponding design techniques by providing them the necessary knowledge for understanding and designing reconfigurable hardware systems and studying applications benefiting from dynamic hardware reconfiguration. Englischkenntnisse Bachelor/Master-Studiengang Informatik, Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung „Hardware-Software-Co-Design“ Bachelor/Master-Studiengang Informations- und Kommunikationstechnik, Wahlpflichtmodul Studierende des „Computational Engineering“: Wahlmodul Mündliche Prüfung, 30 Minuten, benoteter Schein Ergebnis der mündlichen Prüfung Jährlich (Wintersemester) Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch siehe Webseite: http://www12.informatik.uni-erlangen.de/edu/rc/ 27.14.3 Cyberphysical Systems 1 Modulbezeichnung Cyber-Physical Systems 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Cyber-Physical Systems (2 SWS) Ü: Cyber-Physical Systems (2 SWS) Dr.-Ing. Torsten Klie 4 Modulverantwortlicher Dr.-Ing. Torsten Klie 5 Inhalt Klassische Computersysteme zeichnen sich durch eine strikte Trennung von realer und virtueller Welt aus. Moderne Steuerungssysteme, die z.B. in modernen Fahrzeugen verbaut sind und die aus einer Vielzahl von Sensoren und Aktoren bestehen, entsprechen diesem Bild nur sehr eingeschränkt. Diese Systeme, oft "Cyber-Physical Systems (CPS)" genannt, erkennen ihre physische Umgebung, verarbeiten diese Informationen und können die physische Umwelt auch koordiniert beeinflussen. Hierzu ist eine starke Kopplung von physischem Anwendungsmodell und dem ComputerSteuerungsmodell nötig. Im Unterschied zu Eingebetteten Systemen bestehen CPS meist aus vielen vernetzten Komponenten, die sich selbständig untereinander koordinieren. Diese Vorlesung spannt den Bogen von kontrolltheoretischen Grundlagen über Selbstorganisiationsprinzipien bis hin zu visionären Anwendungen aus den Bereichen Verkehr und Medizintechnik. Ferner werden Entwurfsmethoden für CyberPhysical Systems vorgestellt. 6 Lernziele und Kompetenzen Die Inhalte im Einzelnen: 1. Was sind Cyber-physical Systems? (Definitionen, Abgrenzung zu eingebetteten Systemen, Ubiquitous Computing, etc.) 2. Kontrolltheoretische Grundlagen 3. Echtzeitanforderungen und Control-Scheduling-CoDesign 4. Selbstorganisationsprinzipien ("Self-X", Autonomie, Verhandlungen) 5. Anwendungen für Cyber-physical Systems (Beispiele für existierende oder visionäre zukünftige Anwendungen im Bereich Verkehr, Medizintechnik, u.a.) 6. Entwurfsmethoden für Cyber-physical Systems (Modellierung und Programmierung) Die Studierenden erwerben fundierte Kenntnisse darüber, was CyberPhysical Systems sind und auf welchen technologischen Grundlagen sie aufbauen. lernen verschiedene Anwendungsgebiete für CPS kennen. erlernen den Entwurf von CPS (Modellierung und Programmierung). 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Ab Studiensemester 5 Bachelor-/Master-Studiengang IuK: Wahlmodul Bachelor-/Master-Studiengang Informatik: Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung „HardwareSoftware-Co-Design“ Bachelor-/Master-Studiengang Computational Engineering: Wahlmodul Bachelor-/Master-Studiengang Mechatronik: Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung “Verteilte Eingebettete Systeme” Mündliche Prüfung, 30 Minuten Ergebnis der mündlichen Prüfung Jedes Semester Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch siehe Webseite: http://www12.informatik.uni-erlangen.de/edu/cps/ 27.14.4 Hardware-Software-Co-Design 1 Modulbezeichnung Hardware-Software-Co-Design (VU) (HSCD-VU) 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten SS VORL: Hardware-Software-Co-Design (2 SWS) SS UE: Übungen zu Hardware-Software-Co-Design (2 SWS) Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich N.N 4 Modulverantwortlicher N.N 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 1. Überblick und Vergleich von Architekturen und Komponenten in Hardware/Software-Systemen. 2. Aufbau eines Compilers und Codeoptimierungsverfahren für Hardware und Software 3. Hardware/Software-Partitionierung (Partitionierung komplexer Systeme, Schätzungsverfahren, Performanzanalyse, Codegenerierung) 4. Interfacesynthese (Kommunikationsarten, Synchronisation, Synthese) 5. Verifikation und Cosimulation 6. Tafelübungen Zahlreiche Realisierungen eingebetteter Systeme (z.B. Mobiltelephone, Faxgeräte, Industriesteuerungen) zeichnen sich durch kooperierende Hardware- und Softwarekomponenten aus. Die Popularität solcher Realisierungsformen lässt sich begründen durch 1) die steigende Vielfalt und Komplexität heterogener Systeme, 2) die Notwendigkeit, Entwurfs- und Testkosten zu senken und 3) Fortschritte in Schlüsseltechnologien (Mikroelektronik, formale Entwurfsmethoden). Zum Beispiel bieten Halbleiterhersteller kostengünstige ASICs an, die einen Mikrocontroller und benutzerspezifische Peripherie und Datenpfade auf einem Chip integrieren. Die Synthese solcher Systeme wirft jedoch eine Reihe neuartiger Entwurfsprobleme auf, insbesondere 1) die Frage der Auswahl von Hardware- und Softwarekomponenten, 2) die Partitionierung einer Spezifikation in Hard- und Software, 3) die automatische Synthese von Interface- und Kommunikationsstrukturen und 4) die Verifikation und Cosimulation. keine 12 Turnus des Angebots 13 Wiederholung W der Prüfung 14 Arbeitsaufwand 15 Dauer des Moduls 16 Unterrichtssprache 17 Vorbereitende Literatur Präsenszeit 60 SWS Eigenstudium 90 SWS 1 Semester Teich, J.: Digitale Hardware/Software-Systeme. Springer-Lehrbuch, Springer Verlag, Berlin 1997 (reduzierter Preis mit Hörerschein). Teich, J.: Hardware/Software-Architekturen. Ergänzendes Skriptum zur Vorlesung. Gajski, D.: Specification and Design of Embedded Systems. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1994. 27.14.5 Verteilte Systeme 1 Modulbezeichnung Verteilte Systeme- V + Ü (VS) 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten SS - VORL: Verteilte Systeme (2 SWS) SS - UE: Übungen zu Verteilte Systeme (2 SWS) Dr.-Ing. Jürgen Kleinöder N.N 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 15 16 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur 11 Dr.-Ing. Jürgen Kleinöder Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröder-Preikschat • Übersicht und Grundlagen verteilter Systeme • Verteilte Programmierung, Client/Server-Konzept • Kommunikation, Prozesse, Namensgebung • Koordinierung, Konsistenzwahrung • Grundlagen verteilter Algorithmen • Zeit in verteilten Systemen (logische Uhren, NTP) • Java, weiterführende Konzepte (z.B. Threads, Reflections) • Sun RPC, Java RMI • Dynamische Erzeugung von Proxies, Callback Die Studierenden • erwerben fundierte Kenntnisse über Grundlagen von verteilten Systemen • verstehen Zusammenhänge, die die verteilte Ausführung von Programmen in vernetzten Rechensystemen ermöglichen • erlernen die verteilte Programmierung in Java • entwickeln eine Middleware-Plattform zur Ausführung verteilter Programme Präsenszeit 90 SWS Eigenstudium 120 SWS Semester • Distributed Systems - Principles and Paradigms, Andrew Tanenbaum & Marten van Steen, 2003 27.14.6 Parallele Systeme 1 Modulbezeichnung Parallele Systeme (VU) 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen V: Parallele Systeme (2 SWS) Ü: Parallele Systeme (2 SWS) 2,5 ECTS 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich und Dr.-Ing. Frank Hannig 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich und Dr.-Ing. Frank Hannig 5 Inhalt Aktuelle PCs verfügen über Mehrkernprozessoren und Grafikkarten, die wiederum aus hunderten von einfachen Prozessoren bestehen können. Hierdurch wird ein hohes Maß an nebenläufiger Datenverarbeitung möglich, welche bis vor einigen Jahren nur in Großrechnern erreicht werden konnte. Die effiziente Ausnutzung dieser Parallelität bedarf allerdings mehr als nur mehrerer Prozessoren, insbesondere muss das zu lösende Problem Parallelverarbeitung erlauben. In dieser Vorlesung werden Eigenschaften unterschiedlicher paralleler Rechnerarchitekturen und Metriken zu deren Beurteilung behandelt. Weiterhin werden Modelle und Sprachen zum Programmieren paralleler Rechner eingeführt. Neben der Programmierung von allgemeinen Parallelrechnern werden Entwurfsmethoden (CAD) vorgestellt, wie man ausgehend von einer algorithmischen Problemstellung ein massiv paralleles Rechenfeld in VLSI herleiten kann, das genau dieses Problem optimal parallel berechnet. Solche Schaltungen spielen auf der Bit- bzw. Wortebene eine dominante Rolle (Arithmetik) sowie bei Problemen der Signal- und Bildverarbeitung (z.B. Filter). 2,5 ECTS Im Einzelnen werden behandelt: 1. Theorie der Parallelität (parallele Computermodelle, parallele Spezifikationsformen und -sprachen, Performanzmodelle und berechnung) 2. Klassifikation paralleler und skalierbarer Rechnerarchitekturen (Multiprozessoren und Multicomputer, Vektorrechner, Datenflussmaschinen, VLSI-Rechenfelder) 3. Programmierbare System-on-Chip (SoC) und MehrkernArchitekturen (Grafik-Prozessoren, Cell, etc.) 4. Programmierung paralleler Rechner (Sprachen und Modelle, Entwurfsmethoden und Compiler, Optimierung) 5. Massive Parallelität: Vom Algorithmus zur Schaltung 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Schwerpunkt der Vorlesung ist die Vermittlung von Grundlagen der parallelen Datenverarbeitung 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Bachelor/Master-Studiengang Informatik, Wahlpflichtmodul der Vertiefungsrichtung „Hardware-Software-Co-Design“ Bachelor/Master-Studiengang Informations- und Kommunikationstechnik, Wahlpflichtmodul Studierende des „Computational Engineering“: Wahlmodul Mündliche Prüfung, 30 Minuten, benoteter Schein Ergebnis der mündlichen Prüfung Jährlich (Sommersemester) Präsenzzeit: 60 h Eigenstudium: 90 h 1 Semester Deutsch siehe Webseite: http://www12.informatik.uni-erlangen.de/edu/psys/ 27.15 Vertiefungsrichtung Simulation und Visualisierung 27.15.1 Simulation und wissenschaftliches Rechnen 1 Modulbezeichnung Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS: Simulation und Wissenschaftliches Rechnen (2SWS) WS: Übungen zu Simulation und Wissenschaftliches Rechnen (2SWS) Prof. Dr. Christoph Pflaum 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Christoph Pflaum 5 Inhalt Im Rahmen der Vorlesung werden Grundlagen für effizientes Programmieren auf modernen Computerarchitekturen vermittelt, insbesondere Techniken für die Performanceoptimierung von Anwendungen im Bereich des wissenschaftliches Rechnens. Ferner werden Parallel-Programmiertechniken für unterschiedliche Speicherarchitekturen vorgestellt. Hauptthemen sind: Speicherhierarchie, Pipelining, Parallelismus auf Befehlsebene Code Umstrukturierungstechniken, Vektorisierung Shared memory Parallelisierung Distributed memory Parallelisierung Es werden Methoden zur Diskretisierung von Differentialgleichungen vorgestellt, wie zum Beispiel die Finite Differenzen Methode zum Lösen partieller Differentialgleichungen. Insbesondere erfolgt eine Einführung in die Theorie der Stabilität, Konsistenz und Konvergenz der Lösung von diskretisierten Differentialgleichungen. Um die aus diesen Methoden resultierenden großen lineare Gleichungssysteme zu lösen, werden die folgenden numerischen Lösungsverfahren beschrieben: 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Exakte Löser Allgemeine Iterative Löser Krylow-Unterraum-Verfahren Solides Hintergrundwissen in Ingenieurmathematik und einer höheren Programmiersprache (vorzugsweise C/C++). 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots MECH jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester 27.15.2 Simulation and Modelling I 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten Prof. Dr.-Ing. R. German Dr.-Ing. A. Heindl 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. R. German 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Das Modul vermittelt die Grundlagen der diskreten Ereignissimulation und beinhaltet - diskrete Simulation - analytische Modellierung (z.B. Warteschlangen) - Eingabemodellierung (z.B. Fitting-Verfahren) - Zufallszahlenerzeugung - statistische Ausgabeanalyse - Modellierungsparadigmen (u.a. Ereignis-/Prozessorientierung, Warteschlangen, Automaten, Petri-Netze, UML, grafische Bausteine) - kontinuierliche und hybride Simulation - Simulationssoftware - Fallstudien Die Studierenden erwerben - Kenntnisse über Verfahren und Realisierungsmöglichkeiten der diskreten Simulation mit Ausblick auf andere Simulationsarten - Kenntnisse über statistische Aspekte der Simulation, die für die Anwendung wichtig sind - praktische Erfahrung mit verschiedenen kommerziellen Simulationswerkzeugen - Erfahrung bei der Erstellung von Simulationsmodellen - Erfahrungen bei der Simulation in verschiedenen Anwendungsbereichen (u.a. Rechnernetze, Fertigungssysteme, Materialflusssysteme) elementare Programmierkenntnisse, vorzugsweise in Java, Mathematikkenntnisse in Analysis, wie z.B. im 1. Semester der angewandten Mathematik vermittelt ab dem 4. Semester im Bachelorstudium, ab dem 1. Semester im Masterstudium Bachelor- und Masterstudium Informatik, IuK, CE, Maschinenbau, Mechatronik, EEI 9 Simulation und Modellierung I Simulation and Modeling I V: Simulation and Modeling 1 (2 SWS) Ü: Exercises to Simulation und Modellierung 1 (2 SWS) 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots mündliche Prüfung von 30 Minuten 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: Eigenstudium: 100% der mündlichen Prüfung Jährlich 60 h 90 h 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Englisch Lehrbuch: Law, Kelton, “Simulation Modeling and Analysis”, 4th ed., McGraw Hill, 2007 27.15.3 Applied Visualization 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 Angewandte Visualisierung (Applied Visualization) SS V: Applied Visualization (2 SWS) Ü: Tutorials to Applied Visualization (2 SWS) Prof. Dr. G. Greiner MSc. M. Teßmann 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS Prof. Dr. G. Greiner - Klassifikation der Visualisierungsaufgaben - Visualisierungspipeline - Verarbeitung diskreter Daten (Interpolation, Resamplen, Filtern, Differenzieren) - Verfahren für 2D-Skalarfelder - Verfahren für 2D- und 3D-Vektorfelder) (stationär und instationär sowie P-space und C-space) - Verfahren für 3D-Skalarfelder (indirekte Verfahren und direkte Verfahren) Die Studierenden - erwerben Grundlagenwissen und erlernen praktische Verfahren zur Visualisierung von Sensor- sowie von Simulationsdaten - lernen die Bearbeitung von technischen und medizinischen Visualisierungsproblemen (u.a. Strömungsvisualisierung und Visualisierung von Tomographiedaten) - erlernen den Umgang mit der Visualisierungsbibliothek vtk Grundlagen der Informatik und Mathematik für Ingenieure I – IV Ab Studiensemester 5 Computational Engineering, Mechatronik, Maschinenbau, IuK, Technomathematik, 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Mündliche Prüfung, Dauer: 30 min. 13 Arbeitsaufwand Präsenzzeit: 2 SWS Vorlesung, 1 SWS Tafelübung = 45 h; Programmiertätigkeit 3 SWS = 45 h, Eigenstudium 30 h 1 Semester Englisch Nicht erforderlich 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur Prüfungsleistung Jährlich 27.16 Vertiefungsrichtung Software Engineering 27.16.1 Seminar Software Engineering 1 Modulbezeichnung Seminar Software Engineering 2,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 3 Dozenten WS/SS: Design Patterns und Anti-Patterns (SS 2010) (2SWS) Dipl.-Inf. Marc Spisländer Dipl.-Inf. Sven Söhnlein 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur In den Vorträgen des Seminars soll den Teilnehmern ein Überblick über Design Patterns und Anti-Patterns vermittelt werden. Hierzu sollen exemplarisch einige Design Patterns aus den Kategorien Erzeugungsmuster, Strukturmuster und Verhaltensmuster vorgestellt und ihre Anwendung diskutiert werden. Während die Design Patterns möglichst allgemeine Lösungen zu bestimmten Problemklassen der Software-Entwicklung bieten, stellen AntiPatterns Beispiele für die schlechte Lösung eines Problems dar. Unter Berücksichtung der negativen Konsequenzen der Antipatterns können diese in eine neue Lösung (Refactored Solution) umgewandelt werden. Deshalb sollen in einem zweiten Abschnitt des Seminars Antipatterns als Kontrast zu den Design Patterns vorgestellt und an Beispielen verdeutlicht werden. Voraussetzungen bei den Vortragenden sind gute Kenntnisse des objektorientierten Entwurfs. Nach Absprache kann als Vortragssprache English oder Deutsch gewählt werden. MECH halbjährlich Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester 30 h 45 h 27.16.2 Software Verification and Validation 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Francesca Saglietti 5 Inhalt These lectures focus on techniques adopted in an industrial environment to identify the importance of software systems and components within a technical process that is to be automated. To do so, the impact of software failures on application-specific demands like safety, availability, and reliability will be investigated and classified. According to the degree of relevance identified, verification and validation techniques at increasing levels of rigor will be described and illustrated by real-world examples. These differ substantially in the phase of the software life-cycle to which they are applied. Software Verification and Validation (Test- und Analyseverfahren zur Softwareverifikation und -validierung) WS: Software Verification and Validation (2SWS) WS: Exercises in Software Verification and Validation (2SWS) Prof. Dr. Francesca Saglietti 5,0 ECTS 2,5 ECTS 2,5 ECTS Verification effort is invested to make sure that the software is developed correctly,i.e. providing a correct solution to a specified problem (making things right); this can be done only with respect to an unambiguous requirements specification. On the other hand, validation has to make sure that the problem has been accurately described, in order for the software developed to correctly reflect the requirements (making right things). This question must address the early and the latest phases of the software life-cycle by a rigorous analysis of the requirements as well as by extensive field testing. Both the verification and the validation activities may include formal as well as informal approaches: formal techniques allow the application of logical inferential mechanisms for the purpose of mathematical proofs of correctness, whereas informal techniques are based on specific scenario-dependent behavioural observations to be extrapolated on more general input domains. A crucial challenge of today's software engineering community consists of determining relevant combinations of formal and informal correctness checks capable of implying a sufficient degree of trustworthiness dependent on the application-specific demands. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur MECH jährlich Präsenzzeit: Eigenstudium: 1 Semester Deutsch/Englisch 60 h 90 h 27.16.3 Software Engineering in der Praxis 1 Modulbezeichnung Software Engineering in der Praxis 2 Lehrveranstaltungen Ü: Software Engineering in der Praxis (3 SWS) 3 Dozenten Dipl.-Inf. F. Pinte Dipl.-Inf. M. Spisländer 4 Modulverantwortlicher 5 Inhalt 5,0 ECTS Zur Ergänzung und Vertiefung der Lehrveranstaltungen zu Software Engineering ist eine individuelle praktische Erprobung der vorgestellten Verfahren zur Unterstützung der Softwareerstellung und -analyse entscheidend. Aufgrund der drastisch anwachsenden logischen Komplexität heutiger Software, sind die ingenieurwissenschaftlichen Vorgehensweisen, die die moderne Softwareentwicklung zu systematisieren anstreben, nicht manuell zu realisieren, da dies eine zu mühsame und fehleranfällige Tätigkeit darstellen würde. Es werden vielmehr sogenannte Werkzeuge industriell eingesetzt, das sind unterstützende Programme, die entsprechende Schritte des Software Engineering zu automatisieren erlauben. Diese Hilfsmittel werden zunehmend für die Entwicklung und für das Management industrieller Softwareprojekte herangezogen; infolge der Zunahme an Programmgröße und um die Wettbewerbsfähigkeit der betroffenen Firmen zu sichern, haben sich diese Werkzeuge bei Softwareentwicklung und Projektmanagement fest etabliert. In den praktischen Übungen werden einzelne Werkzeuge vorgestellt und anschliessend anhand ausgewählter Aufgabenstellungen von den Teilnehmern erprobt. Die vorgestellten Tools unterstützen folgende Tätigkeiten des Software Lebenszyklus: - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme Anforderungsanalyse (Erstellen von Datenflussdiagrammen) Analyse nebenläufiger Prozesse mittels (zeitbehafteter) PetriNetze Automatisches Beweisen von Softwareeigenschaften (Model Checker, Theorem Prover) Objektorientierte Analyse und Entwurf Ermittlung von Komplexitätsindikatoren (Softwaremetriken) Automatische Unterstützung der Testauswahl und Ermittlung erzielter Testabdeckungen Unterstützung des Projektmanagements (Configuration Control) 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots MECH, INF, IuK, IIS WS und SS 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch oder Englisch http://www11.informatik.uni-erlangen.de/Lehre 27.16.4 Fehlertolerierende Softwarearchitekturen 1 Modulbezeichnung Fehlertolerierende Softwarearchitekturen 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Fehlertolerierende Softwarearchitekturen Ü: Übungen zu Fehlertolerierende Softwarearchitekturen Prof. Dr. Francesca Saglietti 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Francesca Saglietti 5 Inhalt Die Vorlesung Fehlertolerierende Softwarearchitekturen befasst sich schwerpunktmäßig mit redundanzbasierten Verfahren zur Tolerierung sporadischer Softwarefehler im Betrieb. Im Falle besonders hoher Zuverlässigkeits- bzw. Verfügbarkeitsanforderungen (insbesondere für sicherheitskritische Systeme) ist es lohnenswert, während der Entwicklung mehr Hilfsmittel bereitzustellen und während des Betriebes einzusetzen, als es im Falle einer vollständig korrekten Implementierung erforderlich wäre. Die Vorlesung befasst sich sowohl mit - konstruktiven Fragestellungen, hinsichtlich der zu optimierenden Freiheitsgrade (Art und Umfang der Redundanz, Eigenschaften des Auswahlmechanismus) beim Entwurf fehlertolerierender Softwaresysteme als auch mit - analytischen Ansätzen zur Bewertung des zu erwartenden Fehlverhaltens in Abhängigkeit von den betrachteten redundanten Softwarearchitekturen. Es werden systematische Vorgehensweisen vorgestellt, um sowohl - deterministische Aussagen zur Tolerierbarkeit vorgegebener Fehlerklassen mittels redundanter Strategien, als auch - probabilistische Aussagen über Zuverlässigkeitskenngrößen (Überlebenswahrscheinlichkeit, Verfügbarkeit) vorgegebener Architekturen / Programme zu erzielen. Die allgemeine Behandlung obiger Themen wird durch Berichte aktueller Erfahrungen aus der industriellen Entwicklungs- und Genehmigungspraxis abgerundet und ergänzt. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Empfohlen werden Vorkenntnisse aus der Vorlesung Grundlagen des Software Engineering 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots MECH, INF, IuK, IIS Jährlich im WS 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch 27.16.5 Grundlagen des Software Engineering 1 Modulbezeichnung Grundlagen des Software Engineering 7,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 5,0 ECTS 3 Dozenten SS: Grundlagen des Software Engineering (4SWS) SS: Übungen zu Grundlagen des Software Engineering (2SWS) Prof. Dr. Francesca Saglietti 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Francesca Saglietti 5 Inhalt Gegenstand des Software Engineering ist die ingenieurmäßige Entwicklung komplexer Softwaresysteme hoher Qualität unter Berücksichtigung der einzusetzenden Arbeits- und Zeitressourcen. 2,5 ECTS Die Vorlesung befasst sich mit dem gesamten SoftwareLebenszyklus und bietet eine Übersicht konstruktiver und analytischer Prinzipien und Verfahren; insbesondere werden - phasenspezifische und übergreifende Ansätze klassifiziert und eingeordnet, ihre Nutzen, Grenzen und Komplementarität aufgezeigt, ihre Eignung in Abhängigkeit von den vorliegenden Anforderungen bewertet. Inhaltsübersicht 1. Einführung 2. Phasen des Software-Entwicklungsprozesses 3. Modelle des Software-Lebenszyklus 4. Softwarequalität 5. Bewältigung von Komplexität 6. Anforderungsphase 7. Spezifikation: Methoden und Sprachen 8. Objektorientierte Analyse 9. Entwurfsphase 10. Wiederverwendung 11. Implementierungsphase 12. Softwaremetriken 13. Nachweisverfahren 14. Wartungsphase 15. Software-Projektmanagement 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls MB, MECH 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots jährlich 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester 27.16.6 Softwarezuverlässigkeit 1 Modulbezeichnung Softwarezuverlässigkeit 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen 2,5 ECTS 2,5 ECTS 3 Dozenten V: Softwarezuverlässigkeit Ü: Übungen zu Softwarezuverlässigkeit Prof. Dr. Francesca Saglietti 4 Modulverantwortlicher Prof. Dr. Francesca Saglietti 5 Inhalt Die Vorlesung Softwarezuverlässigkeit befasst sich schwerpunktmäßig mit quantitativen Verfahren zur Bestimmung der erzielten Zuverlässigkeit eines Softwaresystems. Die Vorlesung befasst sich sowohl mit kommerziellen Softwarepaketen, für die das Argument “Time-to-market“ unter Umständen gegenüber einer qualitätserhöhenden Verlängerung der Testphase überwiegt als auch mit sicherheitsrelevanten Softwaresystemen, deren Einsetzbarkeit im Rahmen eines Genehmigungsverfahrens fundiert nachzuweisen ist. Entsprechend dieser Unterscheidung werden systematische Vorgehensweisen vorgestellt, um sowohl die nachzuweisende Zuverlässigkeitsanforderung mit Hilfe stichprobenartiger Abläufe statistisch fundiert zu belegen als auch die momentan erzielte Zuverlässigkeit zu schätzen und die zu künftigen Zeitpunkten voraussichtlich erzielbare Zuverlässigkeit vorauszusagen, um damit dem Projektleiter wertvolle und anschauliche Indikatoren im Hinblick auf den optimalen Zeitpunkt zur Produktfreigabe zu bieten. Die allgemeine Behandlung obiger Themen wird durch Berichte aktueller Erfahrungen aus der industriellen Entwicklungs- und Genehmigungspraxis abgerundet und ergänzt. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan 9 Verwendbarkeit des Moduls 10 Studien- und Prüfungsleistungen 11 Berechnung Modulnote 12 Turnus des Angebots Empfohlen werden Vorkenntnisse aus der Vorlesung Grundlagen des Software Engineering. MECH, INF, IIS WINF Jährlich im SS 13 Arbeitsaufwand 14 Dauer des Moduls 15 Unterrichtssprache 16 Vorbereitende Literatur 1 Semester Deutsch oder Englisch Michael R. Lyu Handbook of Software Reliability Engineering Computer Society Press, McGraw-Hill, 1995 John D. Musa Software Reliability Engineering McGraw-Hill, New York, 1999 N. Fenton, S. Pfleeger Software Metrics - A Rigorous & Practical Approach PWS Publishing Company W. Ehrenberger Software Verifikation. Verfahren für den Zuverlässigkeitsnachweis von Software Hanser Verlag, 2002, München, Wien E. L. Grant, R. S. Leavenworth Statistical Quality Control McGraw-Hill Book Company, New York, 1980, 5. edition 28 B 28 Nichttechnische Wahlmodule keine Beschreibung, da Fächer weitgehend frei wählbar siehe http://www.univis.uni-erlangen.de/ 29 B 29 Berufspraktische Tätigkeit (Praktikum) 1 Modulbezeichnung Berufspraktische Tätigkeit 7,5 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS/SS: Berufspraktische Tätigkeit 7,5 ECTS 3 Dozenten Praktikumsamt 4 Modulverantwortlicher Inhalt Praktikumsamt 5 Absolvieren des verpflichtenden Industriepraktikums gemäß Praktikumsrichtlinie Die Regelungen für die berufspraktische Tätigkeit finden sich in der Praktikumsrichtlinie Die praktische Ausbildung in Industriebetrieben ist förderlich und teilweise unerlässlich zum Verständnis der Vorlesungen und Übungen in den technischen Studienfächern. Die Studierenden sollen dabei die für das Fachstudium erforderlichen Kenntnisse praktisch kennen lernen. - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 6 Bestätigung des Praktikantenamtes (Schein) 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 12 Wochen inklusive 6 Wochen Vorpraktikum 14 15 16 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur 9 10 11 MB Fortlaufend Deutsch 30 B 30 Bachelorarbeit / Hauptseminar 1 Modulbezeichnung 2 Lehrveranstaltungen 3 Dozenten 4 Modulverantwortlicher Inhalt 5 Bachelorarbeit Hauptseminar WS/SS: Bachelorarbeit WS/SS: Hauptseminar Hochschullehrer Erstellung einer Bachelorarbeit mit Referat im Rahmen eines Hauptseminars. Die Ergebnisse der Bachelorarbeit sind in einem 20-minütigen Vortrag im Rahmen eines Hauptseminars vorzustellen. Die Bachelorarbeit ist in ihrer Anforderung so zu stellen, dass sie in ca. 360 Stunden bearbeitet werden kann. Die Bachelorarbeit soll ein wissenschaftliches Thema aus dem Bereich des Maschinenbaus behandeln und muss unter der Betreuung einer an der Technischen Fakultät hauptamtlich beschäftigten Lehrperson durchgeführt werden, die eines der gewählten Wahlpflichtmodule vertritt. - Werden in FPO festgelegt Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 6 Schriftliche Arbeit und Referat 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 15 16 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur Schriftliche Arbeit: 360 h Seminar mit Referat: 90 h 1 Semester Deutsch 10 11 12,0 ECTS 3,0 ECTS Ein Hochschullehrer als Betreuer 6 9 15,0 ECTS MB Gesamtnote aus schriftlicher Arbeit und Referat mit Gewichtung der Einzelnoten nach ECTS Fortlaufend 31 M1 Vertiefungsrichtung 1 siehe Wahlpflichtmodulkatalog B26 – B27 32 M2 Vertiefungsrichtung 2 siehe Wahlpflichtmodulkatalog B26 – B27 33 M3 1. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) siehe Wahlpflichtmodulkatalog B26 – B27 34 M4 2. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) siehe Wahlpflichtmodulkatalog B26 – B27 35 M5 3. Wahlpflichtmodul (aus Katalog) siehe Wahlpflichtmodulkatalog B26 – B27 36 M6 Technische Wahlmodule keine Beschreibung, da Fächer weitgehend frei wählbar siehe http://www.univis.uni-erlangen.de/ 37 M7 Nichttechnische Wahlmodule keine Beschreibung, da Fächer weitgehend frei wählbar siehe http://www.univis.uni-erlangen.de/ 38 M8 2 Hochschulpraktika 1 Modulbezeichnung 2 Hochschulpraktika 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS/SS: Hochschulpraktika (4P) 5,0 ECTS 3 Dozenten Hochschullehrer 4 Modulverantwortlicher Inhalt Ein Hochschullehrer als Betreuer 5 Zwei Hochschulpraktika sind aus den Angeboten folgender Departments zu wählen: Maschinenbau, Elektrotechnik-ElektronikInformationstechnik, Informatik. Der Nachweis erfolgt durch je einen unbenoteten Schein. Neben den Vorlesungen und Übungen sind Hochschulpraktika zur Vertiefung des Stoffes durchzuführen. 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 2 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots unbenotete Studienleistung 9 10 11 12 13 14 15 16 Arbeitsaufwand Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur MECH halbjährlich 1 Semester deutsch 39 M9 2 Hauptseminare 1 Modulbezeichnung 2 Hauptseminare 5,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS/SS: Hauptseminar (4P) 5,0 ECTS 3 Dozenten Hochschullehrer 4 Modulverantwortlicher Inhalt Ein Hochschullehrer als Betreuer 5 Zwei Hauptseminare sind aus den Angeboten folgender Departments zu wählen: Maschinenbau, Elektrotechnik-ElektronikInformationstechnik, Informatik. Der Nachweis erfolgt durch je einen benoteten Schein 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 3 benotete Studienleistung 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 15 16 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur 9 10 11 MECH Fortlaufend 1 Semester Deutsch 40 M 10 Berufspraktische Tätigkeit 1 Modulbezeichnung Berufspraktische Tätigkeit 10,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS/SS: Berufspraktische Tätigkeit 10,0 ECTS 3 Dozenten Praktikumsamt 4 Modulverantwortlicher Inhalt Praktikumsamt 5 Im Rahmen des Masterstudiums ist eine 8-wöchige berufspraktische Tätigkeit entsprechend den Praktikumsrichtlinien nachzuweisen. Die praktische Ausbildung in Industriebetrieben ist förderlich und teilweise unerlässlich zum Verständnis der Vorlesungen und Übungen in den technischen Studienfächern. Die Studierenden sollen dabei die für das Fachstudium erforderlichen Kenntnisse praktisch kennen lernen. - 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls Ab Studiensemester 3 Bestätigung des Praktikumsamtes 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 8 Wochen gemäß Praktikumsrichtlinie 14 15 16 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur 9 10 11 MECH Fortlaufend Deutsch 41 M 11 Masterarbeit 1 Modulbezeichnung Masterarbeit 30,0 ECTS 2 Lehrveranstaltungen WS/SS: Masterarbeit 30,0 ECTS 3 Dozenten Hochschullehrer 4 Modulverantwortlicher Inhalt Ein Hochschullehrer als Betreuer 5 6 Lernziele und Kompetenzen 7 Voraussetzungen für die Teilnahme 8 Einpassung in Musterstudienplan Verwendbarkeit des Moduls 9 10 Die Masterarbeit sollte bevorzugt ein wissenschaftliches Thema aus einer der gewählten Vertiefungsrichtungen behandeln. Sie muss unter der Betreuung einer an der Technischen Fakultät hauptamtlich beschäftigten Lehrperson der Departments Maschinenbau, Elektrotechnik-Elektronik-Informationstechnik oder Informatik durchgeführt werden, die am Studiengang Mechatronik beteiligt ist. Die Masterarbeit dient dazu, die selbstständige Bearbeitung von wissenschaftlichen Aufgabenstellungen der Mechatronik nachzuweisen. - Werden in FPO festgelegt Mit der Masterarbeit kann i.d.R. erst begonnen werden, wenn alle anderen Module bestanden sind. Ab Studiensemester 4 MECH schriftliche Arbeit benotete Studienleistung 12 Studien- und Prüfungsleistungen Berechnung Modulnote Turnus des Angebots 13 Arbeitsaufwand 14 15 16 Dauer des Moduls Unterrichtssprache Vorbereitende Literatur Umfang von ca. 900 Stunden innerhalb von 6 Monaten Bearbeitungszeit 1 Semester Deutsch 11 Fortlaufend
