Ressourceneffizienz im Maschinenbau (M.Sc.)

Energieeffizienz

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion -Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule
Empfohlen: Grundkenntnisse auf den Gebieten Wärme- und Strömungstechnik. Grundkenntnisse in MS Excel. 

Gesamtziele:
Vertieftes Verständnis des Begriffes Nachhaltigkeit. Vertieftes Verständnis thermodynamischer Zusammenhänge zur Ermittlung und Verbesserung der Effizienz energieintensiver Prozesse. Fähigkeit zur Analyse und Berechnung von Prozessen und Systemen mit chemischen Reaktionen, Fähigkeit der Durchführung von Energieeffizienzanalysen mittels des Exergiekonzepts.

Inhalt:
Thermodynamische Modellierung von Systemen und Prozessen, Entropie- und Exergiekonzept, Nachhaltigkeit mit Anwendungsbeispielen
a) Nachhaltigkeit: Definition und Bereiche der Nachhaltigkeit, Nachhaltigkeit und Energie, Energiequellen und Wandlungsprozesse, Treibhausgasproblematik.
b) Energiebewertung: Beschreibung und Auslegung von thermodynamischen Prozessen und Kreisprozessen mittels des Entropie- und Exergiekonzeptes. Optimierung von Wärmeprozessen mittels des Exergiekonzeptes.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Gemeinsame Klausur (90 Minuten) für a) und b), sowie unbenotete Hausarbeit für die Lehrveranstaltung a)

Leichtbauwerkstoffe und ressourceneffiziente Fertigung

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion, Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule

Gesamtziele:
Die Inhalte in diesem Modul vermitteln ein detailliertes Wissen über hochfeste Eisenwerkstoffe wie moderne hochfeste Stähle, Leichtmetalle und Faserverbundwerkstoffe und deren Eigenschaften und Fertigung im Hinblick auf die Fertigung und Anwendung in Leichtbaukonstruktionen. Anhand von Fallbeispielen wird die Umsetzung des Stoffes vertieft. Vermittlung von Kenntnissen der ressourceneffizienten Fertigung, Betrachtung von Prozessketten, Vertiefung wichtiger (neuer) ressourceneffizienter Verfahren der Zerspanungs-, Umform-, Laser-, Kunststofftechnik, Betrachtung des Zusammenhanges der Verfahren und der Maschinen, Betrachtung der Bearbeitung von modernen Leichtbauwerkstoffen.

Inhalt:
a) Leichtbauwerkstoffe mit Case Study: Metallische Leichtbauwerkstoffe mit Case Study, Verbundwerkstoffe
b) Zerspanungstechnik: Grundlagen der Hartbearbeitung, hocheffiziente Verfahren der Hartbearbeitung, Umsetzung der Verfahren, am Beispiel der spanenden Werkzeugmaschinen
c) Umform- und Lasertechnik: Grundlagen der Plastizitätstheorie zum besseren Verständnis des Werkstoffverhaltens. Grundlagen der Lasertechnik, Prozesskette Karosserieteile, Prozesskette Blechteile, Prozesskette Rohr, Ressourceneffizienz/Neuentwicklungen:
d) Kunststofftechnik: Grundlagen der Extrusions- und Spritzgießtechnik, Energiesparende Anlagentechniken, Ressourcensparendes Design von Spritzgießteilen, Möglichkeiten und Grenzen des Recyclings im Fertigungsprozess. Kunststofffertigungsverfahren für Ressourcenschonende Anwendungen Sheet Moulding Compound (SMC) und Resin Transfer Moulding (RTM) Fügetechniken (Kleben..) für Multimaterialdesigns Technologie- übergreifende Betrachtung der Be- und Verarbeitung von modernen Leichtbau- Werkstoffen wie GFK, CFK, usw.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Klausur (60 Minuten) für a), sowie Studienarbeit für die Lehrveranstaltung Case Study. Gemeinsame Klausur (120 Minuten) für b), c) und d).

Mechanische und elektrische Antriebstechnik

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion, Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule
Empfohlen: Allgemeiner Maschinenbau, Entwicklung, Konstruktion, Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik, Grundlagen der Regelungstechnik, Grundlagen der Antriebstechnik

Gesamtziele:
a) Analytische Mechanik: Die Studierenden erlernen Methoden zur Analyse von komplexen dynamischen Systemen mit Methoden und Formalismen der höheren Technischen Mechanik.
b) Effiziente mechanische Antriebselemente: Die Studierenden erlernen die Konstruktion, Auslegung und Gestaltung effizienter mechanischer Antriebe und deren Komponenten, sowie deren Umsetzung und Analyse.
c) Elektrische Antriebs- und Sensorsysteme: Vermittlung von Kenntnissen im Bereich von Antriebs- und Sensorsystemen und Vorstellung der Funktionsprinzipien der verschiedenen elektrischen Maschinen und der zugehörigen Sensorsysteme. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, für eine Antriebsaufgabe den geeigneten Antrieb, die geeigneten Sensoren und die benötigten leistungselektronischen Stellglieder unter der Berücksichtigung des Gesamtwirkungsgrades auswählen. Des Weiteren können Sie die notwendigen regelungstechnischen Strukturen erstellen und parametrieren.
d) Regelsysteme im Zustandsraum: Vermittlung von Kenntnissen über den Aufbau und die Funktion von Zustandsregelsystemen für die Regelung von Mehrgrößensystemen, wie sie in der modernen Maschinentechnik zum Einsatz kommen. Der Studierende wird in die Lage versetzt eine Zustandsregelung von der Konzeption über den Entwurf bis zur Umsetzung zu verwirklichen.

Inhalt:
a) Analytische Mechanik: Prinzip der virtuellen Arbeit in der Statik, Prinzip der virtuelle Arbeit in der Kinetik, Lagrange Formalismus, Variationsprinzip in der Mechanik, Nummerische Mechanik
b) Effiziente mechanische Antriebselemente: Getriebelehre: Analyse ebener Mechanismen, Kegelradgetriebe: Auslegung, Berechnung, Konstruktion, Umlaufgetriebe: verschiedene Varianten, Auslegung, Berechnung, Wirkungsgrad, Anwendung, Konstruktion
c) Elektrische Antriebs- und Sensorsysteme: Übersicht über die elektrischen Maschinen, Feldorientierte Regelung von Drehfeldmaschinen, Leistungselektronische Stellglieder und Modulationsverfahren, Regelung von elektrischen Antrieben und die hierzu benötigten Sensorsysteme
d) Regelsysteme im Zustandsraum: Beschreibung dynamischer Systeme im Zustandsraum, Zustandsrückführung und Führungsgrößenaufschaltung, Entwurfsmethoden für Zustandsregler wie Polvorgabe und Optimale Regelung (LQ-Regler), Zustandsregelung mit Integral-Regler, Zustands-Beobachter.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Gemeinsame Klausur (90min) für a) und b), sowie Testat (TE) für b)
Gemeinsame Klausur (90min) für c) und d)

Mathematische Methoden

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion, Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule

Gesamtziele:
Schaffung eines gemeinsamen mathematischen Fundaments für die Studierenden des Studiengangs.

Inhalt:
Weiterführende Themen der Matrizenrechnung (Eigenwerte, Definitheit, ggf. Normen und Konditionszahlen): Mehrdimensionale Analysis (insbesondere Extremwertberechnung), Reihenentwicklungen: Taylorreihen, Fourierreihen, Ausgewählte Themen aus der Numerik: Lineare Gleichungssysteme (z.B. Jacobi- und Gauß-Seidel-Verfahren, Gradientenabstiegsverfahren), Anfangswertprobleme gewöhnlicher Differenzialgleichungen (z.B. Runge-Kutta-Verfahren); evtl. Randwertprobleme (z.B. Schießverfahren, finite Differenzen, finite Elemente).

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Klausur (90 Minuten)

Entwicklungs- oder Forschungsprojekt 1

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion, Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule

Gesamtziele:
Kompetenz zur Mitarbeit in einem Team. Übernahme von Führungsverantwortung.

Inhalt:
Mitarbeit in einem Projektteam aus mehreren Studierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitern der Hochschule.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Projektbericht (Schriftliche Dokumentation einer Projektarbeit vom Arbeitsumfang 125 h), Mündliche Abschlusspräsentation

Anwendung 1

Wählbare Anwendungen sind zum Beispiel:
Energiewandlung, -speicherung und –systeme
Ökologische Konstruktion
Leichtbau
Wissenschaftliche Methodenkompetenz
Tribologie und Funktionale Oberflächen
Simulationstechniken für thermodynamische Systeme
Robotersysteme
Industrie 4.0 / Digitalisierung in der Kunststofftechnik

Anwendung 2

Wählbare Anwendungen sind zum Beispiel:
Energiewandlung, -speicherung und –systeme
Ökologische Konstruktion
Leichtbau
Wissenschaftliche Methodenkompetenz
Tribologie und Funktionale Oberflächen
Simulationstechniken für thermodynamische Systeme
Robotersysteme
Industrie 4.0 / Digitalisierung in der Kunststofftechnik

Anwendung 3

Wählbare Anwendungen sind zum Beispiel:
Energiewandlung, -speicherung und –systeme
Ökologische Konstruktion
Leichtbau
Wissenschaftliche Methodenkompetenz
Tribologie und Funktionale Oberflächen
Simulationstechniken für thermodynamische Systeme
Robotersysteme
Industrie 4.0 / Digitalisierung in der Kunststofftechnik

Anwendung 4

Wählbare Anwendungen sind zum Beispiel:
Energiewandlung, -speicherung und –systeme
Ökologische Konstruktion
Leichtbau
Wissenschaftliche Methodenkompetenz
Tribologie und Funktionale Oberflächen
Simulationstechniken für thermodynamische Systeme
Robotersysteme
Industrie 4.0 / Digitalisierung in der Kunststofftechnik

Arbeits-, Vertrags-, Produkthaftungs- und Patentrecht

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion, Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule
Empfohlen: Interesse an rechtlichen Fragestellungen

Gesamtziele:
Die Teilnehmenden lernen und verstehen das patentrechtliche und technische Zusammenspiel in einer Firma sowie die relevante rechtliche Systematik in Bezug auf industrielle Produkthaftungsrisiken.

Inhalt:
Arbeits-, Vertrags-, Produkthaftungsrecht: Deutsches und europäisches Vertragsrecht, Produkthaftungsrecht und Produkt Sicherheitsrecht sowie deutsches und europäisches Umweltrecht
Patentrecht: Deutsches, europäischen und internationalen Patent-, Gebrauchsmuster- und Geschmacksmusterrecht, Deutschen Arbeitnehmererfindergesetz

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Mündliche Prüfung (15 Minuten).

Entwicklungs- oder Forschungsprojekt 2

Voraussetzungen:
Abschluss eines grundständigen Studiums an der Hochschule Esslingen in Maschinenbau, Entwicklung und Konstruktion, Maschinenbau, Entwicklung und Produktion oder eines vergleichbaren technischen Studiengangs einer anderen Hochschule

Gesamtziele:
Kompetenz zur Mitarbeit in einem Team. Übernahme von Führungsverantwortung.

Inhalt:
Mitarbeit in einem Projektteam aus mehreren Studierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitern der Hochschule.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Projektbericht (Schriftliche Dokumentation einer Projektarbeit vom Arbeitsumfang 125 h), Mündliche Abschlusspräsentation