Ingenieurtechnische Grundlagen für MIOPT
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Studiengang: Modulbezeichnung: Mikrosystemtechnik und Optische Technologien (B.Eng.) Ingenieurtechnische Grundlagen Basics in Technical Engineering ggf. Kürzel ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen: V/L Werkstoffkunde1 (V: 1 SWS, L:1 SWS) V/Ü Konstruktionslehre (V: 1 SWS, Ü: 1 SWS) V Ringvorlesung MIOPT ( 2 SWS) (je 1 SWS im 1. u. 2. Semester) Studiensemester: 1. und 2. Semester Angebotsturnus: Jährlich Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. E. Endruschat (Studiendekan) Dozent(in): Prof. sc. nat. K.-P. Möllmann Dr. rer. nat. F. Pinno Prof. Dr.-Ing. F-H. Schröder Sprache: Deutsch Zuordnung zum Curriculum MIOPT (B.Eng.), 1. und 2. Semester, Pflichtmodul Lehrform / SWS: Vorlesung WK1 und WK2, Konstruktionslehre: 4 SWS, Gruppengröße: 105 Studierende Vorlesung Fertigungstechnik: 2 SWS, Gruppengröße: 35 Studierende Übung: 1 SWS, Gruppengröße: 35 Studierende Labor: 1 SWS, Gruppengröße: 17,5 Studierende Arbeitsaufwand: 150 h, davon 90 h Präsenz- und 60 h Eigenstudium incl. Prüfung Kreditpunkte: 5 Voraussetzungen nach Prüfungsordnung Werkstoffprüflabor ist Prüfungsvorleistung für die Abschlussklausur Empfohlene Voraussetzungen: Vorpraktikum - Werkstoffkunde 1 Die Studierenden sollen die wesentlichen Zusammenhänge zwischen dem grundlegenden mikroskopischen Aufbau und der Struktur sowie den Eigenschaften der Werkstoffe kennen und anwenden können. Basiswissen zur Werkstoffherstellung und zur Eigenschaftsvariation durch Temperaturbehandlung soll vorliegen. Sie sollen wesentliche mechanische und thermische Eigenschaften sowie elektrische Eigenschaften von Werkstoffen kennen lernen, Zusammenhänge zwischen diesen erkennen und anwenden können. - Ringvorlesung Einführung in die Mikosystemtechnik u. Optischen Technologien Die Studierenden hören Übersichtsvorträge über Angestrebte Lernergebnisse: praktische Anwendungen der Mikrosystemtechnik und der optischen Technologien. Ihnen werden die Zusammenhänge zwischen den Inhalten der Grundlagenvorlesungen Experimentalphysik, Mathematik, Ingenieurinformatik und Messtechnik und den grundlegenden Wirkprinzipien der Mikrosystemtechnik und optischen Technologien nahe gebracht. Durch die experimentellen Vorführungen und Exkursionen lernen die Studenten interessante Anwendungsbeispiele und Einsatzgebiete dieser Technologien kennen. Bei der Durchführung kleinerer Projekte lernen die Studenten typische Techniken des Studienfaches kennen. - Konstruktionslehre Fähigkeit, technische Einzelteil- und BaugruppenZeichnungen lesen und sich die dargestellten Objekte bzw. Systeme räumlich vorstellen zu können; Fähigkeit, Einzelteile, kleinere Baugruppen oder Versuchsanordnungen als Handskizze darstellen zu können; Erkenntnis, dass der Konstruktions- und Fertigungsprozess ein ganzheitliches Denken erfordert; Wissen über eine methodische Vorgehensweise beim Konstruieren; Verständnis für das Normungswesen Fähigkeit, einfache Berechnungen zu Toleranzen und Passungen durchführen zu können. Werkstoffkunde 1 Inhalt: - Experimentelle Einführung, historische Entwicklung, grundlegende Experimente Grundlagen der Werkstoffkunde, Aufbau der Atome und Periodensystem, chemische Bindungen, Kristalle, Struktur und Kristallbaufehler, Gefüge Werkstoffherstellung, Kristallisation, Herstellung von Legierungen, Phasenumwandlungen, Phasendiagramme, Lote, Temperaturbehandlung von Werkstoffen, Härten, Erholung, Rekristallisation Mechanische Eigenschaften von Werkstoffen, konstruktive Eigenschaften, Verformung, SpannungsDehnungsdiagramm, Härte, Leichmetalllegierungen, Verbundwerkstoffe Thermische Eigenschaften von Werkstoffen, Temperaturbehandlung, Wärmekapazität, Wärmeausdehnung, Wärmeleitfähigkeit Leiterwerkstoffe, elektrische Werkstoffeigenschaften, elektrische Eigenschaften, Transportmechanismen, elektrische Leiter, Kontaktwerkstoffe Werkstoffkunde 2 Vorlesung - Halbleiterwerkstoffe, Arten, Herstellung, Dotierung, Reinheit, Leitungsmechanismus, pn-Übergang, Technologie - Dielektrische Werkstoffe, Dielektrika, Isolatoren und Anwendungen Magnetische Werkstoffe, Modelle, dia-, para-, ferromagnetische Werkstoffe, Magnetisierung, Weich-, Hartmagnetika Moderne Werkstoffe und Entwicklungen, Keramiken, Polymere, metallische Gläser, Supraleiter, magnetische Flüssigkeiten, optische Werkstoffe (Werkstoffprüfung, Härteprüfung, Rissprüfung, Zugversuch, Ultraschallprüfung, Wirbelstromprüfung, Kerbschlagversuch, Biegeversuch, Härten, Gefügeuntersuchungen) Labor - - - - - Härteprüfung Mit Hilfe der drei statischen Prüfverfahren (Brinell, Vickers und Rockwell) ist die mittlere Härte von folgenden metallischen Werkstoffen zu ermitteln: Aluminiumlegierung, Kupferlegierung, Baustahl, Schienenstahl, Werkzeugstahl. Ultraschallprüfung Mit dem Impuls-Echoverfahren sind Schallgeschwindigkeiten und Schalllaufzeiten zu ermitteln, Bauteilabmessungen zu bestimmen und Fehler zu orten. Zugversuch Aus dem Zugversuch sind die konventionellen Kenngrößen wie Streckgrenze Re, Zugfestigkeit Rm, Bruchdehnung A und Brucheinschnürung Z zu ermitteln. Wirbelstromprüfung mittels Defektoskop Mit Hilfe des Wirbelstromverfahrens ist mittels Tastspule die - Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit - Messung der Schichtdicke - Überprüfung der Härte durchzuführen. Festigkeitsermittlung mit Dehnmesstechnik Am Dehnmessstreifen-Lehrsystem sind für die Beanspruchungsfälle Zug-Druck, Biegung und Torsion die Dehnungs-, Spannungswerte und Torsionsmomente zu ermitteln. Die im Versuch ermittelten Werte sind mit theoretisch berechneten Ergebnissen zu vergleichen. Konstruktionslehre - Einführung in den konstruktiven Gestaltungsprozess Einführung in die Techniken des Handskizzierens Übungen zum Handskizzieren Vermittlung der Grundlagen zur techn. Darstellungslehre: räuml. und ebene Darstellungen, Mehrtafelprojektion Übungen zur Ableitung orthogonaler Ansicht aus einer räumlichen Darstellung Einführung in die Elemente einer technischen Einzelteilund Baugruppen-Zeichnung (Projektionsmethode, Ansichten und Schnitte, Bemaßungs- und Toleranzangaben, Oberflächenrauhigkeit, Kanten, Zeichnungskopf, Stückliste) - - Übungen zur Erstellung einer techn. Einzelteil- und Baugruppen-Zeichnung Einführung in das Wesen der Maßtoleranzen und Passungen sowie der Form- und Lagetoleranzen; Übungen zur Berechnung von Toleranzen und Passungen. unbestimmter Schneide. Ringvorlesung MIOPT Von den jeweiligen Dozenten werden Themengebiete der Mikrosystemtechnik und optische Technologien, auf die sie spezialisiert sind, so aufbereitet, dass sie von den Studierenden im 1. Semester auch verstanden werden. Diese Themengebiete sind u.a.: Grundkenntnisse der Geräte und Verfahren der Technologien der Mikrosystemtechnik Anwendungen von Erzeugnissen der Mikrosystemtechnik z. B. in der Sensortechnik Verfahren und Beispiele für die Lasermaterialbearbeitung Grundlagen der optischen Kommunikationstechnik Optische Naturphänomene interessante Anwendungen der modernen Messtechnik Übersicht über den Aufbau und die Anwendungen der Laser Studien- Prüfungsleistungen: Medienformen: Konstruktionslehre: begleitende Hausübungen (3) oder Abschlussklausur (Testierte Leistung) Ringvorlesung: Testierte Leistung Abschlussklausur in Werkstoffkunde nach dem 1. Sem. Benotung: Ja Tafelarbeit, Anwendung eines CAD-Systems, Arbeitsblätter, begleitende Vorlesungsunterlagen (kein Skript), Veranstaltungsmitschrift eines Studenten Askeland, D. R.: Materialwissenschaften, Spektrum, Akad. Verlag., 1996, ISBN 3-86025-357-3 Seidel, W.: Werkstofftechnik, Carl Hanser Verlag München Wien, 2005, ISBN 3-446-22900-0 Bergmann, W.: Werkstofftechnik 1, Carl Hanser Verlag München Wien, 2003/2005, ISBN 3-446-22576-5 Frühauf, J.: Werkstoffe der Mikrotechnik, Carl Hanser Verlag München Wien, 2005, ISBN 3-446-22557-9 Literatur: Viebahn: Technisches Freihandzeichnen, Springer, Berlin Hoischen: Technisches Zeichnen. Cornelsen, Berlin Böttcher/Forberg: Technisches Zeichnen, Teubner, Stuttgart Geupel: Konstruktionslehre. Springer, Berlin Klein: DIN-Normen. Teubner, Stuttgart Tabellenbuch Metall. Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten Falk, Krause, Tiedt: Metalltechnik Tabellen, Westermann, Braunschweig Fritz/Schulze, Fertigungstechnik Moeller u.a., Grundlagen der Elektrotechnik Eine aktuelle Liste für vorwiegend populärwissenschaftliche Literatur über die Mikrosystemtechnik und über die optischen Technologien wird von den jeweiligen Dozenten ausgegeben.
