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Fertigungstechnik 1

Modulbezeichnung: Fertigungstechnik 1
Studiengang: Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021
Code: DBMAB-260
SWS/Lehrform: -
ECTS-Punkte: 6
Studienjahr: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Benotete Modulklausur (Fertigungstechnik-1: Dauer 120 Min., 100 Pkt.)
o Die Klausur wird im 4. Semester (Block 4A) gemäß Prüfungsplan geschrieben.

[letzte Änderung 06.09.2021]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
DBMAB-260 Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021, 2. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Gesamtaufwand des Moduls beträgt 180 Arbeitsstunden.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Sonstige Vorkenntnisse:
Formal: keine
Inhaltlich: Naturwissenschaftliche Grundlagen, Grundlagen der Thermodynamik

[letzte Änderung 06.09.2021]
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 06.09.2021]
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 06.09.2021]
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 06.09.2021]
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 Oct  5 10:31:12 CEST 2022, CKEY=af1a, BKEY=aswmpt, CID=DBMAB-260, LANGUAGE=de, DATE=05.10.2022]