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Schwerpunkt Design and Simulation Engineering Module

Design and Simulation

Lehrveranstaltungen

a) Tools für die methodische Produktentwicklung (2 SWS)

b) Computer Aided Engineering 1 (3 SWS)


Inhalte

a) Vorlesung ?Tools für die methodische Produktentwicklung“:

  • Klassische, lineare Methoden
    (zum Beispiel: Lasten- und Pflichtenheft, Stage-Gate-Prozess, Funktionenorientierung, Kreativit?tstechniken, TRIZ, Morphologie, Bewertungsmethoden, QFD, FMEA, Wertanalyse, Wasserfall-Projektmanagement).
  • Agile, zyklische Methoden
    (zum Beispiel: User Story, SCRUM, Design Thinking, Schnelle Mockups).

Ausgew?hlte Methoden werden vorgestellt und in praktischen ?bungsprojekten erlebbar gemacht. Es wird insbesondere der Unterschied zwischen klassischen, linearen Ans?tzen und agilen, zyklischen Ans?tzen mit ihren jeweiligen St?rken und Schw?chen herausgearbeitet.

b) Vorlesung ?Computer Aided Engineering 1“:

Themengebiet CAD:

  • Erweiterte Bauteilmodellierung (Zug-Elemente mit variablem Schnitt, Zug-Verbund Elemente, spiralf?rmige Elemente…)
  • Parametrische Fl?chenmodellierung
  • Erweiterte Baugruppenmodellierung (Modelstruktur, Skelettmodelle, flexible Komponenten, Schrumpfverpackungen)
  • Model Based Definition (kombinierte Ansichten, Grundzüge ISO GPS, 3D-Master Erstellung, Toleranzanalyse)
  • Additive Fertigung (Generisches Design und Gitterstrukturen
  • Parametrik (Parametermodelle, Familientabellen)

Themengebiet FEA:

  • Grundlagen der Finite-Elemente-Analyse (FEA)
  • Einführung in kommerzielle FE-Software
  • Aufbereitung von CAD-Daten, Elementauswahl, Diskretisierung, Definition von Materialeigenschaften, Festlegung der Randbedingungen, Aufbringen von statischen Lasten, Durchführen der Berechnung, Darstellung und Auswertung der Ergebnisse
  • Aufbau von Modellen mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen
  • Einfluss der Elementauswahl und Vernetzung auf die Qualit?t der Ergebnisse
  • Anwendung der FEA auf statische Probleme in der Strukturmechanik
  • Verifizierung und Validierung von Ergebnissen, Prüfung der Ergebnisse auf Plausibilit?t
  • Darstellung der Ergebnisse in einer technischen Dokumentation

Advanced Design and Simulation

Lehrveranstaltungen

a) Computer Aided Engineering 2 (3 SWS)

b) Maschinendynamik (2 SWS)


Inhalte

a) Vorlesung ?Computer Aided Engineering 2“:

Themengebiet CAD:

  • Mechanismen (Definition von Gelenkverbindungen, Antriebe, Bewegungsanalyse, Animation, Kurvenscheibensynthese)
  • Freiformfl?chenmodellierung (Styletool, Stetigkeitsgrade und Analyse von Kurven und Fl?chen, Mastermodelle, Rendering…)
  • Model Based Definition (weiterführende Themen und M?glichkeiten)
  • Geometrieoptimierungen nach physikalischen Bedingungen
  • Parametrik (Kurven und Koordinatensysteme, benutzerdefinierte Konstruktionselemente)
  • Fertigungsbedingte Modellierungstechniken (Blech- und Profilkonstruktionen, Piping and Cabling, Casting)

Themengebiet Numerische Simulation:

  • Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen unter Anwendung von MATLAB und ANSYS
  • Simulation von Systemen mit einem und mehreren Freiheitsgraden
  • Durchführung von Modalanalysen zur Bestimmung von Eigenfrequenzen und -formen.
  • Wirkungsweise von Ma?nahmen zur Schwingungsminderung
  • Harmonische und transiente Schwingungsanalyse

b) Vorlesung ?Maschinendynamik“:

  • L?sen von maschinendynamischen Aufgabenstellungen
  • Analyse von Systemen mit mehreren Freiheitsgraden
  • freie und erzwungene harmonische Schwingungen
  • Bewertung von Schwingungen
  • Wirkungsweise von Ma?nahmen zur Schwingungsminderung: Auswuchten, Verstimmen, D?mpfung, Schwingungsisolierung, passive und aktive Zusatzsysteme

Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung

Lehrveranstaltungen

a) Betriebsfestigkeit (2 SWS)

b) Strukturoptimierung (2 SWS)

c) Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung (! SWS)


Inhalte

a) Vorlesung ?Betriebsfestigkeit“:

  • Auswertung von Versuchsergebnissen im Zeit- und Dauerfestigkeitsbereich
  • Konzepte zur rechnerischen Lebensdauerabsch?tzung
  • Zyklisches Werkstoffverhalten
  • Kerbdehnungskonzept
  • Einführung in die linear-elastische Bruchmechanik
  • Rissfortschritt

b) Vorlesung ?Strukturoptimierung“:

  • Grundlagen der Festigkeitslehre
  • Stoffleichtbau
  • Formleichtbau

c) Labor ?Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung“:

  • Grundlagen der experimentellen Bauteilanalyse
  • Experimentelle und rechnerische Analyse einer Kerbscheibe unter wiederholter Belastung
  • Anwendung eines kommerziellen Lebensdauerberechnungsprogramms
  • Iterative Optimierung eines Bauteils mittels eines kommerziellen Finite Elemente Programms
  • Einführung in das open-source Computeralgebrasystem Maxima
  • Symbolische und numerische Berechnung mittels Maxima

Konstruktion und Konzeption von Werkzeugmaschinen und deren Baugruppen

Lehrveranstaltungen

a) Werkzeugmaschinen- Arten und Konzepte (2 SWS)

b) Werkzeugmaschinen Baugruppen und Komponenten (2 SWS)

c) Konstruktion Werkzeugmaschinen (1 SWS)


Inhalte

a) Vorlesung ?Werkzeugmaschinen“:
Maschinenarten und Konzepte, konstruktiver Aufbau und Einteilung, Aufbau von Modernen Maschinenkonzepten, Umsetzung Technologie, Steifigkeit, Automatisierungsm?glichkeiten, Betrachtung von Dreh-, Fr?s-, Schleif-, Verzahnmaschinen, Bearbeitungszentren, Maschinen für Einzelteilbearbeitung, für flexible Fertigung, für Gro?serienfertigung, Aufstellung und Fundamente, akustische Ma?nahmen zur Ger?uschminderung Spannprinzipien, Konstruktion und Anwendung, Berechnung von Spannkr?ften
 

b) Vorlesung ?Baugruppen und Komponenten“:
. Methoden und optimale Auslegung- und Gestaltung bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung, Führungen: Aufbau und Art Einsatz von W?lz-, Gleit-, Hydrostatik-, Luft- Führungen, Einsatz der verschiedenen Führungen, Vorschubantriebe: Aufbau und Arten, Kugelgewindetriebe, Linearmotorantriebe, Auslegung und Einsatz von Vorschubantrieben, Aufbau, Funktion und Einsatz von Positionsmesssystemen, Hauptantriebe: Art und Aufbau von Spindeln und Antrieben, W?lz-, Hydrostatik-, Aerostatik - und Magnet- Spindeln, Einsatz von unterschiedlichen Spindeln,

c) Labor Konstruktion Wzm :
Praktische Analyse von Schwingungen an Werkzeugmaschinen, Bestimmung des Frequenzganges, der Eigenfrequenzen, der Eigenschwingformen, Einsatz von Hilfsmassend?mpfer, Messtechnik zur Bestimmung von Schwingungen, Positionsvermessung mit Laserinterferometrie an unterschiedlichen Schlitten und Antriebssystemen,
Einsatz von modernen CAD / CAM Tools am Beispiel der Konstruktion eines Bauteils

Entwicklung von formgebenden Werkzeugen

Lehrveranstaltungen

a) Werkzeuge Kunststofftechnik (2 SWS)

b) Werkzeuge Blechumformung (2 SWS)

c) Labor Werkzeugentwicklung (1 SWS)


Inhalte

a) Vorlesung ?Werkzeuge Kunststofftechnik“: Die Vorlesung behandelt insbesondere die Konstruktion und den Aufbau von formgebenden Werkzeugen für das Spritzgie?verfahren. Insbesondere werden dabei Entformungsprinzipien, Werkzeugarten, Angussysteme, Temperiersysteme und auch die mechanische Auslegung behandelt. Dabei werden auch erreichbare Oberfl?chenqualit?ten, als auch die Materialauswahl und die Auswirkungen auf die Bauteilkonstruktion erl?utert. Abgerundet wird das ganze durch eine Kostenkalkulation.

b) Vorlesung ?Werkzeuge Blechumformung“: Die Vorlesung behandelt nach einer kurzen Einführung in die Verfahren den konstruktiven Aufbau verschiedener Werkzeugarten (Folgeverbundwerkzeuge Transferwerkzeuge, Einzelwerkzeuge). Behandelt wird die Phasen des Konstruktionsprozesses der Werkzeuge: Ableitung Methode aus Bauteilgeometrie, Entwicklung Prozesskette, Auskonstruktion, Gestaltungsrichtlinien, Wahl der Werkzeugwerkstoffe, Einsatz von Normalien, Werkzeugausprobe. Abschlie?end wird auf die Qualit?tskriterien der Blechformteile eingegangen.

c) Labor ?Werkzeugentwicklung“: Füllsimulation Spritzguss Kunststoffe, Simulation Werkstofffluss Blech, rechnerunterstützte Ableitung Werkzeugwirkfl?chen aus Bauteilgeometrie, Kostenkalkulation.

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Foto Carsten Block

Prof. Dr.-Ing. Carsten Block

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