Vorstellung Profil Maschinentechnik

Präsentation zum Thema: "Vorstellung Profil Maschinentechnik"—  Präsentation transkript:

1 Vorstellung Profil Maschinentechnik
Studiengang Maschinenbau (SoSe 2015)

2 Profilmodule Maschinentechnik

3 Themenfeld „Automatisierungs- und Robotertechnik“
In diesem Bild sieht eine automatisierte Produktionsstrasse bei VW in Zwickau in der Fahrzeugkarosserien hergestellt werden. Die Produktionsstrasse besteht aus mehreren einzelnen Roboterzellen. In jeder Roboterzelle arbeiten mehrere Roboter zusammen um Bauteile zu Handhaben, Bauteile zu verschweißen oder zu vernieten. Je nach Anwendungsfall sind Roboter mit einem speziellen Greifer, einer Schweißzange oder einem anderem Werkzeug ausgestattet. Die einzelnen Zellen sind mit Hilfe eines Materialflusssystem verknüpft, dass den Transport der Karosserien durch die Produktionsstrasse sicherstellt. Abgegrenzt und abgeschirmt werden die einzelnen Roboterzellen von diversen Sicherheitseinrichten (im vorliegenden Bild sieht man die weißen Sicherheitszäune). Über die genannten Beispiele hinaus gibt weitere Komponenten die eine wichtige Rolle in einem automatisierten System spielen. Quelle: VW Zwickau

4 Inhalte der ART I (Fundamentals of Robotics)
Es werden folgende Themen behandelt: Was sind die Merkmale eines Automatisierungssystems? Die wichtigsten Komponenten eines Automatisierungssystems und deren Einsatzgebiete werden systematisch vorgestellt: Roboter und sonstige Bewegungsautomaten (z.B. Linearkinematiken) Greifer für verschiedene Anwendungsfelder Robotergeführte Werkzeuge Ordnungseinrichtungen für die definierte Bereitstellung von zu handhabenden Bauteilen Kommunikations- und Steuerungstechnik Sensorik und Bildverarbeitungssysteme Ziel der Vorlesung ist es einen guten Einblick Problemstellungen der Automatsierungs- und Robotertechnik zu vermitteln. Dabei spielen übergeordnete Zusammenhänge eine größere Rolle als ein sehr detaillierte Fachwissen über einzelne wenige Komponenten. Am Ende der Vorlesung wird der Studierende in der Lage sein automatisierungstechnische Themenstellung zu beurteilen und neue Anlagen durch eine Kombination einzelner Komponenten zu planen und zu realisieren. Im Rahmen der Vorlesung werden u. a. die nachfolgende Fragestellungen behandelt: Was sind die Merkmale eines Automatisierungssystems? Welche typischen Komponenten findet man in einem Automatisierungssystem? Roboter und sonstige Bewegungsautomaten (z.B. Linearkinematiken) Es werden verschiedene Typen von Handhabungsgeräten und Bewegungsautomaten besprochen. U. a. Industrieroboter und modulare Linearkinematiken. ( dazu gibt es später noch Bilder) Greifer für verschiedene Anwendungsfelder Es werden verschiedene Prinzipien des industriellen Greifens vorgestellt. Ansätze wie ein Kraftschlüssiges Greifen oder auch Formschlüssiges Greifen werden behandelt. Typische Greifertypen sind z.B. Sauggreifer oder auch Mehrbackengreifer Robotergeführte Werkzeuge Für gewisse Prozesse müssen Roboter auch Werkzeuge führen, so werden in der Kunststoff bearbeitenden Industrie Roboter mit einer Frässpindel ausgestattet um Grate zu entfernen Ordnungseinrichtungen für die definierte Bereitstellung von zu handhabenden Bauteilen Soll ein Bauteil von einem Roboter oder von einem anderen Handhabungsgerät gegriffen werden so muss sich dieses Bauteil an eine definierten für den Roboter bekannten Position befinden. Auch die Orientierung des Bauteils muss bekannt sein. Um diese Position und Orientierung herzustellen gibt es Ordnungseinrichtungen die eine definierte Bereitstellung der zu handhabenden Bauteile sicherstellt. Kommunikations- und Steuerungstechnik Weitere wichtige Komponenten in jedem Automatsierungssystem sind die Steuerungstechnik und die Kommunikationstechnik. Sie werden zum einen benötigt, um die einzelnen Komponenten zu steuern und eine Kommunikation Zwischen den einzelnen Komponenten zu realisieren. Sensorik und Bildverarbeitungssysteme Für viele Anwendungsfelder im Bereich der Robotik und der Automatisierung ist es notwendig Umgebungsbedingungen und andere aktuelle Informationen im Handhabungsprozesse zu berücksichtigen. Für die Generierung dieser Informationen Werden in der Regel Sensoren oder auch Bildverarbeitungssysteme eingesetzt. Im Rahmen dieser Vorlesung wird dargestellt, welche Sensoren für die Automatsierungs- Und Robotertechnik interessant sind und wo und wie sie am besten eingesetzt werden.  Weiter auf der nächsten Folie

5 Einsatzgebiete Absolventinnen und Absolventen
Potentielle Arbeitgeber, Beispiele: Technologielieferanten: Hersteller von automatisierungstechnischen Anlagen Systemintegratoren etc. Hersteller von Komponenten für automatisierungstechnische Anlagen Roboterhersteller Greiftechnikhersteller Sensorhersteller Betreiber von automatisierungstechnischen Anlagen Branchenunabhängig Automobil- und Automobilzuliefererindustrie Lebensmittelindustrie diverse weitere Industriezweige

6 Themenfeld „Konstruktionssystematik und CAD / Konstruktionslehre I“
Das Bild zeigt links einen nach konstruktionssystematischen Gesichtspunkten entwickelten Versuchsstand für die Untersuchung von Schwerlasträdern. Dies können beispielsweise Räder von Gabelstaplern, insbesondere aber Antriebsräder von Regalbediengeräten sein. Das mittlere Laufrad hat einen Durchmesser von 2,5 Metern. Der Antriebsmotor leistet 75 kW, die beiden kleineren Motoren 37 kW. Der Versuchsstand wird als Verspannungsversuchsstand betrieben, d. h. die kleineren Motoren werden als Generatoren eingesetzt, so dass nur die Verlustleistung benötigt wird. Das rechte Bild zeigt ein automatisches Parksystem, bei dem die Fahrzeuge mittels eines Regalbediengerätes automatisch in Regalfächer eingelagert werden. Neu ist hier, dass anstelle eines Hochregallagers aus Stahl oder Beton handelsübliche Container genutzt werden. Der reale Parkhaus-Versuchsstand ist kürzlich auf dem Freigelände des Fachgebiets Maschinenelemente, Joseph-von Fraunhofer-Straße, eingeweiht worden. Versuchsstand für angetriebene Schwerlasträder, 2 x 75 kW Quelle: ME Automatisches Parksystem in Container-Bauweise Quelle: ME

7 Inhalte von Konstruktionssystematik und CAD
Es werden folgende Themen behandelt: Konstruktionsmethodik „von der Aufgabenstellung bis zur Zeichnung“; Erwerb von Kenntnissen und Fähigkeiten zur systematischen Lösungsfindung bei der Verbesserung vorhandener Lösungen und Erarbeitung von Lösungen für neue Aufgaben Technisch-wirtschaftliche Bewertung Entscheidungshilfen bei divergierenden Gesichtspunkten, insbesondere technischer und wirtschaftlicher Art, Herstellkostenabschätzung Schutzrechtswesen Fähigkeit zum Beurteilen von Schutzrechten CAD – Einführung in Autodesk Inventor 3D-Darstellungen zur Verdeutlichung, Kollisionskontrolle, Bewegungs- simulation etc. Ziel der Vorlesung ist es, Methoden und Hilfsmittel zur systematischen Bearbeitung konstruktiver Aufgabenstellungen zu liefern. Dabei werden zunächst methodische Kenntnisse vermittelt, mit deren Hilfe es möglich ist, nicht den „erstbesten“ Lösungsweg zu beschreiten, sondern methodisch zu besseren und ggf. auch kostengünstigeren Lösungen hinzuarbeiten. Die wichtigsten Schritte sind die Klärung der Aufgabenstellung („Was soll überhaupt entwickelt werden?“) und die Erarbeitung von möglichst vielen Lösungsansätzen. Zu diesem Zweck werden neben der Betrachtung der Funktionen („Was soll das Produkt überhaupt tun?“) auch die wichtigsten Kreativitätstechniken vorgestellt. Um aus mehreren Lösungsansätzen die bestgeeignete Lösung auswählen zu können, ist es erforderlich, die Lösungen zu bewerten. Ziel ist dabei, eine nachvollziehbare und ggf. korrigierbare Bewertung zu erreichen, die auch zur Rechtfertigung der eigenen Vorgehensweise genutzt werden kann. Es gilt dabei nicht nur die Funktionserfüllung, die technische Wertigkeit, zu betrachten; es müssen vielmehr auch wirtschaftliche Aspekte, insbesondere die Herstellkosten, behandelt werden. Hierzu werden die wichtigsten Verfahren behandelt. Weiterhin wird ein Verfahre vorgestellt, mit dessen Hilfe die Herstellkosten eines Produkts abgeschätzt werden können. Ein kurzes Kapitel über das Schutzrechtwesen soll dazu dienen, fremde Patente und Gebrauchsmuster lesen zu können und eigene Schutzrechtanmeldungen formulieren zu lernen. Angehende Ingenieurinnen und Ingenieure werden fast in jedem Bereich mit derartigen Schutzrechten konfrontiert. Einen großen Teil der Lehrveranstaltung nimmt die Einführung in das 3D-System INVENTOR in Anspruch. Hier wird gezeigt, wie Produkte dreidimensional gezeichnet, aber auch bewegt werden können, um Bewegungssimulationen und Kollisionskontrollen durchführen zu können.

8 Inhalte von Konstruktionslehre 1
Es werden folgende Themen behandelt: Konstruktionsprozess Einordnung der Konstruktion und Entwicklung in die Struktur eines Unternehmens Systematisches Vorgehen beim Konstruieren, Gestaltungsregeln Die Lehrveranstaltung vermittelt zum Einstieg Kenntnisse über den Konstruktionsprozess sowie über die Einordnung der Konstruktions- und Entwicklungsabteilung in die Unternehmensstruktur. Wesentliche Schwerpunkte stellen die Leitregeln für die Gestaltung von Produkten unter speziellen Gesichtspunkten dar. Diese sogenannten „Gerechtheiten“, auch als „Design for X“ bezeichnet, helfen dabei, widersprüchliche Produktanforderungen auf einen Nenner zu bringen. Hierzu gehören beispielsweise Regeln zur „beranspruchungsgerechten Gestaltung“ bis hin zur „recyclinggerechten Gestaltung“.

9 Einsatzgebiete Absolventinnen und Absolventen
Potentielle Arbeitgeber: Konstruktions- und Entwicklungsabteilungen in Firmen unterschiedlichster Größe und Ausprägung Sondermaschinen- und Anlagenbau Automobilzulieferindusrtrie Automobilbau Forschung (…) …

10 Themenfeld „Fluidenergiemaschinen“
Fluidenergiemaschinen I (BA: Pflichtvorlesung) (Grundlagen der Strömungsmaschinen) Fluidenergiemaschinen II (BA: 2. Profilmodul Maschinentechnik) (Verdrängermaschinen) Fluidenergiemaschinen III+IV (MA: Profilmodul 9) (Auslegung von Strömungsmaschinen, Dampf- und Gasturbinen) Fluidenergiemaschinen V+VI (MA: Wahlpflichmodul 34) (Wind- und Wasserturbinen) Die Vertiefung Maschinentechnik bietet die Möglichkeit, sich – aufbauend auf dem BA-Studium – vertieft in die Fluidenergiemaschinen einzuarbeiten. Neben der im Weiteren näher beschriebenen Vorlesung „FEM II Verdrängermaschinen“ bietet das Fachgebiet Fluidtechnik im Masterstudium Vorlesungen zu Dampf- und Gasturbinen sowie zu den regenerativen Energiewandlern „Wind- und Wasserturbinen“ an. Der Forschungsschwerpunkt des FG Fluidtechnik liegt im Bereich der Rotations-Verdrängermaschinen. Dargestellt ist ein Schraubenexpander, der am Fachgebiet Fluidtechnik ausgelegt, gebaut und erprobt wird. Er soll zur Abwärmenutzung in dezentralen Energieanlagen in einem Dampfkreislauf eingesetzt werden (Drehzahl /min, elektrische Leistung ca. 30 kW). Dampfschraubenexpander des FG Fluidtechnik 10

11 Inhalte „Fluidenergiemaschinen II“
Grundlagen der Verdrängermaschinen Grundgleichungen, Numerische Berechnung, Energiewandlung Triebwerk Kinematik, Kräfte und Momente, Ausgleich oszillierender Massenkräfte, Schwungradauslegung Verdrängerpumpen Systematik der Bauarten, Berechnung von Pumpenanlagen inkl. Pulsationsdämpfern Verdrängerkompressoren Systematik der Bauarten, Berechnung, Mehrstufigkeit, Regelungsarten Quelle: Neuman Esser GmbH (stehender, 2-kurbeliger, doppelt wirkender Kreuzkopfverdichter) 11

12 Einsatzgebiete Absolventinnen und Absolventen
Potentielle Arbeitgeber: Dampf- und Gasturbinenhersteller Pumpen- bzw. Kompressorenhersteller Anlagenbau Automobilindustrie Energietechnik Forschung (…) …

13 Themenfeld „Konstruieren mit Kunststoffen“
Ferromatik Milacron Engel, Otto Graf Das Bild zeigt das Spektrum von Kunststoffartikeln: von Mikrobauteilen im mg-Gewicht bis hin zu Großteilen im Bereich über 100 kg Formteilgewicht. Des weiteren aus CFK hergestellte Bauteile der Flugindustrie, hier ein Rumpfsegment des A350 bzw. die Karosserie des BMW i8 aus CFK. Ferner sind in vielen technischen Bereichen Kunststoffartikel nicht mehr wegzudenken. So besteht ein modernes Automobil aus über 2000 Kunststoffartikeln. Auch in der Verpackungsindustrie, Elektrotechnik, Medizintechnik sowie dem Bauwesen sind Kunststoffe fester Bestandteil vieler technischer Bauteile. Der Ingenieur steht damit vor der Aufgabe, Produkte aus diesem Werkstoff kunststoffgerecht zu konstruieren. Die Premium Aerotec VDI BMW

14 Inhalte von Konstruieren mit Kunststoffen
Es werden folgende Themen behandelt: Verarbeitung von Kunststoffen Grundlagen zu wichtigen Verarbeitungsprozessen Gestaltungsregeln von Kunststoffprodukten Gestaltungsregeln für Spritzgussartikeln Kopplung zwischen Verarbeitung und Konstruktion Dimensionierung von Kunststoffprodukten Grundlegende analytische Dimensionierungskonzepte Auslegung von Maschinenelementen aus Kunststoffen Werkstoffkennwerte und -datenbanken Recherche nach Kunststoffen Ziel der Vorlesung ist es, Methoden und Hilfsmittel zur systematischen Bearbeitung konstruktiver Aufgabenstellungen für Kunststoffprodukte zu liefern. Dabei werden zunächst Grundlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen geboten. Anschließend werden allgemeine Gestaltungsregeln besprochen, um Kunststoffartikel werkstoff- und verarbeitungsgerecht zu entwerfen. Im Kapitel Dimensionierung werden Methoden vermittelt, mit denen Kunststoffprodukte analytisch ausgelegt und optimiert werden können. Für einige Maschinenelemente werden spezifische Auslegungsprozeduren vorgestellt. Den Abschluss bildet das Thema der Ermittlung von Werkstoffkennwerten und der Recherche nach geeigneten Kunststoffen.

15 Einsatzgebiete Absolventinnen und Absolventen
Potentielle Arbeitgeber: Automobilbau Luftfahrt Medizintechnik Verpackungsindustrie Kunststoff-Maschinenbau Rohstoffhersteller Werkzeugbau Forschung

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!!