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Fertigungstechnik 1

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Fertigungstechnik 1
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021
Code: DBMAB-260
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
-
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
6
Studienjahr: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Benotete Modulklausur (Fertigungstechnik-1: Dauer 120 Min., 100 Pkt.)
Die Klausur wird im 4. Semester (Block 4A) gemäß Prüfungsplan geschrieben.
 
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten:
Erreichen von mindestens 40 von 100 Punkten in der Modulklausur
Die Modulnote entspricht der Leistung in der Modulklausur und wird als Dezimalnote gemäß HTW-Notenschema ausgewiesen.

[letzte Änderung 02.02.2023]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

DBMAB-260 Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021 , 2. Studienjahr, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Der Gesamtaufwand des Moduls beträgt 180 Arbeitsstunden.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
DBMAB-130 Naturwissenschaftliche Grundlagen
DBMAB-160 Grundlagen der Thermodynamik


[letzte Änderung 02.02.2023]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jan Christoph Gaukler
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jan Christoph Gaukler

[letzte Änderung 11.06.2021]
Lernziele:
Die Studierenden können die Fertigungstechnik innerhalb der Produktionstechnik einordnen, kennen ihre Schnittstellen zu Produktentwicklung, Konstruktionstechnik, Werkstofftechnik und Qualitätsmanagement und sind mit den Grundlagen der Fertigungsgenauigkeit vertraut. Sie können komplexe und vernetzte Fertigungsketten zur Herstellung von Produkten des Maschinenbaus ganzheitlich betrachten und verstehen die vertieften und erweiterten, werkstofftechnischen Grundlagen zu Struktur und Eigenschaften von Metallen (insb. Gussfehler bei Legierungen, Erstarrungsmorphologie, Gießbarkeit, Plastomechanik [Einführung], Zerspanbarkeit). Sie können die Funktionsweise und die Einsatzmöglichkeiten der Fertigungsverfahren des Urformens (Strangguss, Sandguss, Schwerkraft- und Niederdruckkokillengießverfahren, Druckgießverfahren, Schleudergießen, Galvanoformen, Pulvertechnologie), des
Umformens (Massivumformen, Blechumformung, endformnahe Bauteilherstellung), der endformnahen Bauteilherstellung (Thixoschmieden, Pulver- und Sinterschmieden, Innenhochdruckumformen und superplastische Formgebung) und des Trennens (insb. Meißeln, Feilen, Sägen, Drehen, Bohren, Senken, Reiben, Fräsen, Räumen, Schleifen, Honen, Läppen) erklären. Sie sind in der Lage, geeignete Verfahren auszuwählen, und deren wichtigste Fertigungsparameter zu ermitteln und festzulegen.
 
Dieses Wissen befähigt sie, fertigungstechnische Probleme zu analysieren, die technische und wirtschaftliche Eignung von Metallen und Fertigungsverfahren zur Herstellung neuer Produkte zu bewerten, und die hinsichtlich Produkteigenschaften und Kosten optimale Fertigungsroute (ggf. aus mehreren Fertigungsschritten bestehend) auszuwählen. Des Weiteren können sie bei der Konzeptionierung und Etablierung dieser Fertigungsroute einfache Probleme erkennen und lösen. Die Studierenden können darüber hinaus etablierte Fertigungsrouten bewerten und Alternativen zur Verbesserung der Produkteigenschaften bzw. zur Kosteneinsparung begründend aufzeigen.
 
Dieses Modul dient der Erweiterung und der Stärkung der fachlichen Kompetenz „Wissen und Verstehen“ (Wissensverbreiterung und -vertiefung) und der instrumentalen Kompetenz. Zusammen mit „Grundlagen der Thermodynamik“ und „Werkstofftechnik“ ist jetzt die Grundlage für die systemischen Kompetenzen geschaffen, relevante Informationen auf dem Gebiet der Fertigungstechnik zu sammeln, zu bewerten und zu interpretieren, sowie weiterführende Lernprozesse selbstständig zu gestalten.

[letzte Änderung 02.02.2023]
Inhalt:
• Einführung in die Fertigungstechnik
  o Industrielle Produktionstechnik, Aufgaben und Wechselbeziehungen der Fertigungstechnik,
    Produktentstehungsprozesses, Einteilung der Fertigungsverfahren
  o Fertigungsgenauigkeit: Wahrer Wert, richtiger Wert, Erfahrungswert, Auswahl geeigneter Fertigungsverfahren
    anhand von Auftragsdaten, Geometrie, Technologie und Zeitwerten, Einflussfaktoren auf die Genauigkeit,
    Qualitätsanforderungen und -sicherung, qualitätsorientierte Fertigung, Fertigungsmesstechnik, Fehler
    (systematisch, zufällig), Messwerterfassung, Maß-, Form- und Lagegenauigkeit, Oberflächengüte,
    Gestaltsabweichung, Rauheitskenngrößen, erreichbare Rauheit von Fertigungsverfahren, Funktions- und
    Maschinengenauigkeit unter Berücksichtigung statischer, dynamischer und thermischer Störeinflüsse,
    tribologische Veränderungen von Werkzeugen
  o Komplexe Fertigungsketten des 21. Jahrhunderts: Verknüpfung von Metallurgie, Werkstoff und Fertigungstechnik,
    Überblick über metallurgische Verfahren zur Herstellung des Rohmetalls, Herstellung des Gebrauchsmetalls durch
    Urformen (Blockguss, Strangguss) und Umformen (Walzen, Schmieden, Strangpressen), gefolgt von weiteren
    Fertigungsverfahren zur Herstellung des Fertigbauteils, Praxisbeispiele
 
• Technologie des Urformens
  o Definition, Einteilung und Verfahrensüberblick
  o Werkstofftechnische Grundlagen: Erstarrung reiner Metalle und von Legierungen, Gussfehler in reinen Metallen
    und Legierungen, technologische Beeinflussung der Erstarrung, Erstarrungsmorphologie, Gießbarkeit, metallische
    Gusswerkstoffe
  o Richtlinien des gießgerechten Konstruierens von Gussteilen
  o Technologie des Schmelzbetriebes: Aufgaben und Funktionsweise von Kupol-, Induktions-, Lichtbogen-,
    Drehtrommel-, Widerstands- und Elektronenstrahlöfen
  o Technologie des Gießbetriebes: Strangguss, Sandguss, Schwerkraft- und Niederdruckkokillengießverfahren, Druckgießverfahren, Schleudergießen
  o Galvanoformen: Funktionsweise, Fertigungseinrichtungen, Werkzeuge, Produkte
  o Pulvertechnologie: Fertigungsroute, Verfahrensüberblick, Pulverherstellung (Verdüsen, Rotationszerstäuben),
  Formgebung (Sprühkompaktieren, Spritzgießen (u.a. Metallformspritzen [Metal Injection Moulding; MIM]), Pressen,
  Pulver- und Sinterschmieden), Sintern (Definition, Einteilung, Sintervorgänge)
 
• Technologie des Umformens
  o Definition, Halbzeugfertigung, Werkstückfertigung, Vorteile des Umformens
  o Werkstofftechnische Grundlagen:
    - Plastisches Verhalten: Kalt- und Warmumformung
    - Einführung in die Plastomechanik: Spannungs- und Verzerrungszustand, Spannungstensor (deviatorischer und
      hydrostatischer Anteil), Fließbedingungen (Schubspannungshypothese nach Tresca, Hypothese der
      Gestaltänderungsenergie nach von Mises), Fließgesetz, Vergleichsumformgrad, Vergleichsumformgeschwindigkeit,
      Fließkurvenermittlung, Ludwik-Näherungsgleichung für un- und niedriglegierte Stähle sowie Al-Legierungen
    - Tiefziehstähle: Anforderungen, Legierungskonzepte, Fertigungsrouten, mechanische Eigenschaften
    - Reibung: Reale Werkstoffoberfläche, Einflussgrößen auf die Reibung, Reibgesetze, Verschleiß, Schmiermittel
      (Anforderungen, Zusammensetzung, Wirkung)
  o Massivumformen: Walzen (Verfahrensvarianten, Flachlängswalzen von Blechen), Schmieden (Gesenkformen,
    Freiformen), Strangpressen (direkt, indirekt, hydrostatisch), Drahtziehen, Stauchen, Fließpressen
  o Blechumformung: Tiefziehen mit Werkzeugen, hydromechanisches Tiefziehen, impulsmagnetisches Umformen,
    Streckziehen
 
• Endformnahe Bauteilherstellung
  o Additive Fertigung
    - Verfahrensvarianten, Werkstoffe, Technologie, Vorteile, Anwendungen
    - Verfahren: Selektives Lasersintern, 3D-Drucken, Stereolithographie
  o Thixoschmieden
  o Innenhochdruckumformen
  o Superplastische Formgebung
 
• Technologie des Trennens (Teil I)
  o Zerspanungsverfahren
    - Definition, Einteilung, Verfahrensüberblick, Produktivität und Qualität
    - Grundlagen der Zerspanungsverfahren: Mechanismen des Trennvorganges bzw. der Spanbildung, Schnitt- und
      Spanungsgrößen beim Bohren und Drehen, Geometrie der Schneide, Spanarten, Aufbauschneide, Spanraumzahl und -
      klasse, Einfluss von Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Vorschub und Werkzeuggeometrie
      auf die Spanform, Spanleitstufen an Werkzeugen, Wärmeentwicklung beim Zerspanen und Verteilung der Wärme auf
      Kühlschmierstoff, Span, Werkstück und Werkzeug, Standvermögen, -größen, -bedingungen sowie -kriterien,
      Zerspanungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide
    - Zerspanungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide: Meißeln, Sägen, Feilen, Drehen, Bohren, Senken,
      Reiben, Fräsen, Räumen
    - Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide: Schleifen, Honen, Läppen
    - Zerspanbarkeit: Schneidwerkstoffe, Zerspanungsverhalten metallischer Werkstoffe, Automatenlegierungen
      (Legierungskonzept, Struktur, Eigenschaften), Hochgeschwindigkeitszerspanung, Kühlschmierstoffe


[letzte Änderung 02.02.2023]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesung: Vortrag (darbietend), Demonstration (darbietend), Frage- und Impulsunterricht (erarbeitend), Bearbeitung konkreter Problemstellungen in Gruppenarbeit (erarbeitend), Bearbeitung von Fallstudien (gemeinsam im Rahmen des Unterrichtsgespräches)

[letzte Änderung 02.02.2023]
Sonstige Informationen:
Keine

[letzte Änderung 06.09.2021]
Literatur:
• W. Bergmann: Werkstofftechnik 1 (Carl Haser Verlag)
• W. Bergmann: Werkstofftechnik 2 (Carl Haser Verlag)
• F. Klocke: Fertigungsverfahren 1 – Drehen, Fräsen und Bohren, Springer Vieweg
• F. Klocke: Fertigungsverfahren 2 – Zerspanen mit geometrisch unbestimmter Schneide, Springer Vieweg
• W. König: Fertigungsverfahren 3 – Abtragen, Generieren und Lasermaterialbearbeitung, Springer Vieweg
• F. Klocke: Fertigungsverfahren 4 – Umformen, Springer Vieweg
• F. Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen und Pulvermetallurgie, Springer Vieweg
• D. Gross, W. Hauger, J. Schröder, W. A. Wall: Technische Mechanik 2 – Elastostatik (Springer)
• D. Gross, W. Hauger, P. Wriggers: Technische Mechanik 4

[letzte Änderung 06.09.2021]
[Wed Feb  8 07:45:39 CET 2023, CKEY=af1a, BKEY=aswmpt, CID=DBMAB-260, LANGUAGE=de, DATE=08.02.2023]