Ingenieurtechnische Grundlagen für MIOPT

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
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-
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.