MEC-09-002

Siehe Studienverlaufsplan

Pflicht

Professur Mechatronik

Deutsch / Englisch

Mind. 1 x jährlich

1 Semester

150 Std.

Präsenz: 32 Std. | Selbststudium: ca. 62 Std. | Transfer: ca. 56 Std.

5 CP

Klausur (60 min.) oder Mündliche Prüfung oder Case oder Transferarbeit (6-8 Seiten)

Seminar (Präsenzlehre), ergänzend Selbststudium und Transfer, ggf. E-Learning, Pre- und Post-Reading.

• Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme

  • Digitale Modellbildung und Systembeschreibung

  • Simulation mechatronischer Systeme

• Mechanismentechnik und Kinematik für mechatronische Systeme

  • Mechanismentechnik - Konstruktionselemente

  • Kinematische Grundlagen der Mechanismentechnik

  • Realisierung von Bewegungen durch einfache Strukturen

  • Poltheorie, Momentenanschraubung, inverse Kinematik

  • Anwendungen der Mechanismentechnik

• Aktor- und Sensorsysteme

  • Bauelemente für Aktor- und Sensorsysteme

  • Serielle und parallele Strukturen mit speziellen Anwendungen - Greifersysteme

  • Elektrische, pneumatische und hydraulische Komponenten

  • Energieeffiziente Antriebs- und Aktorsysteme (piezoelektrisch, magnetisch, elektrothermisch)

• Adaptronik und smarte Materialien:

  • Einführung in adaptive mechanische Systeme

  • Bewegung durch Verformung und Funktionswerkstoffe

  • Adaptive mechanische Systeme und morphing structures

  • Intelligente Werkstoffe: Formgedächtnislegierungen, elektroaktive Polymere, Metamaterialien

  • Modellierung und Regelung adaptronischer Systeme

  • Anwendungen in der aktiven Schwingungsminderung und Strukturkontrolle

• Modeling and Simulation of Mechatronic Systems

  • Digital modeling and system description

  • Simulation of mechatronic systems

• Mechanism Technology and Kinematics for Mechatronic Systems

  • Mechanism technology – construction elements

  • Kinematic fundamentals of mechanism technology

  • Implementation of motion through simple structures

  • Pole theory, moment attachment, inverse kinematics

  • Applications of mechanism technology

• Actuator and Sensor Systems

  • Components for actuator and sensor systems

  • Serial and parallel structures with specialized applications – gripper systems

  • Electrical, pneumatic, and hydraulic components

  • Energy-efficient drive and actuator systems (piezoelectric, magnetic, electrothermal)

• Adaptronics and Smart Materials

  • Introduction to adaptive mechanical systems

  • Motion through deformation and functional materials

  • Adaptive mechanical systems and morphing structures

  • Smart materials: shape memory alloys, electroactive polymers, metamaterials

  • Modeling and control of adaptronic systems

  • Applications in active vibration reduction and structural control

Grundlegende Kenntnisse in den Gebieten: Statik, Festigkeitslehre / Basic knowledge in the fields of: Statics, Strength of Materials
Detaillierte Kenntnisse in den Gebieten: Mathematik / Detailed knowledge in the fields of: Mathematics

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage:

• Die wesentlichen Entwicklungstrends im Bereich mechatronischer Bauelemente zu benennen und deren Bedeutung für verschiedene Anwendungen zu bewerten.

• Nutzwertkriterien mechatronischer Bauelemente zu erklären und fundierte Entscheidungen zur Auswahl geeigneter Komponenten zu treffen.

• Methoden zur Durchführung von Entwicklungsprojekten mechatronischer Bauelemente gezielt anzuwenden und praxisnahe Lösungen zu entwickeln.

• Mechatronische Bauelemente eigenständig und anwendungsorientiert zu planen sowie unter Berücksichtigung relevanter Randbedingungen zu entwickeln.

• Unternehmerische Denkweisen und Methoden anzuwenden, um den wirtschaftlichen Nutzen mechatronischer Bauelemente zu beurteilen und innovative Lösungen zu generieren.

• Smarte Materialien und adaptive mechanische Systeme für spezifische Anwendungen zu bewerten und in innovative Systemlösungen zu integrieren.

• Erworbenes Wissen auf neue Unternehmensbereiche zu übertragen und praxisnah in den obligatorischen Transferprojekten des Studiums anzuwenden.

• Interdisziplinäre Herausforderungen im Bereich mechatronischer Bauelemente zu analysieren und durch einen integrativen Ansatz zu lösen.

After successfully completing the module, students will be able to:

• Identify key development trends in the field of mechatronic components and evaluate their significance for various applications.

• Explain utility criteria of mechatronic components and make well-founded decisions in selecting appropriate components.

• Apply methods for conducting development projects of mechatronic components in a targeted manner and develop practical solutions.

• Independently design mechatronic components in an application-oriented manner while considering relevant boundary conditions.

• Apply entrepreneurial thinking and methods to assess the economic benefits of mechatronic components and generate innovative solutions.

• Evaluate smart materials and adaptive mechanical systems for specific applications and integrate them into innovative system solutions.

• Transfer acquired knowledge to new business areas and apply it practically in the mandatory transfer projects of the study program.

• Analyze interdisciplinary challenges in the field of mechatronic components and solve them through an integrative approach.

Verwendbar im Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen

Zum Selbststudium empfiehlt sich den Studierenden folgende Literatur:

• Bishop, R. H. (2020): The Mechatronics Handbook; 2nd ed., CRC Press

• Bolton, W. (2021): Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical and Electrical Engineering; 7th ed., Pearson

• Czichos, H. (2019): Mechatronische Systeme; in: Mechatronik, Springer Vieweg, Wiesbaden

• Isermann, R. (2022): Mechatronic Systems: Sensors and Actuators; Springer

• Kapitel, G. (2018): Sensoren und Aktoren; in: Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer

• Piezo, R., Simons, H. (2020): Smart Materials and Adaptive Structures: Applications in Mechatronics and Robotics; Wiley

• Preumont, A. (2018): Vibration Control of Active Structures: An Introduction; 4th ed., Springer

• Schmalz, J. K. B. (2019): Rechnergestützte Auslegung und Auswahl von Greifersystemen; Vol. 342, utzverlag GmbH

• Sinapius, J. M., Geier, S. (2018): Funktionswerkstoffe; in: Adaptronik, Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

• Trächtler, A., Gausemeier, J. (2018): Steigerung der Intelligenz mechatronischer Systeme; Springer Berlin Heidelberg

Keine