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Werkstofftechnik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Werkstofftechnik
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-240
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P720-0034
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.
64UV+12UU+12UP (88 Unterrichtseinheiten)
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:
Klausur (120 min)

[letzte Änderung 14.02.2025]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

DBMAB-240 (P720-0034) Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021 , 2. Studienjahr, Pflichtfach
DBMAB-240 (P720-0034) Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2024 , 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).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst 88 Unterrichtseinheiten (= 66 Zeitstunden). Der Gesamtaufwand des Moduls beträgt bei 6 Creditpoints 180 Stunden (30 Stunden/ECTS Punkt). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 114 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
DBMAB-130 Naturwissenschaftliche Grundlagen
DBMAB-160 Grundlagen der Thermodynamik


[letzte Änderung 07.02.2023]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jan Christoph Gaukler
Dozent/innen: Prof. Dr.-Ing. Jan Christoph Gaukler

[letzte Änderung 11.06.2021]
Lernziele:
Struktur und Eigenschaften von Werkstoffen:
Die Studierenden verfügen über die Grundlagen der mechanischen Eigenschaften metallischer Werkstoffe (elastisches Verhalten, plastisches Verhalten, Bruchverhalten). Sie sind mit den Prinzipien der Festigkeitshypothesen/Fließbedingungen vertraut, verstehen die Zusammenhänge von mehrachsigem Spannungszustand, Vergleichsspannung und Versetzungsbeweglichkeit und wissen um die Gefahren von Spannungsversprödung und Sprödbruch auch in Verbindung mit Kerben. Sie können das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe beschreiben und kennen die Bedeutung der Werkstoffkenngrößen. Sie sind in der Lage, mit Spannungs-Dehnungs-Diagrammen zu arbeiten, und daraus die Werkstoffkenngrößen zu ermitteln. Ausgehend von den Verformungsmechanismen bei hohen Temperaturen und den dabei zusätzlich ablaufenden Prozessen wie Erholung, Rekristallisation und Kornvergröberung, können die Studierenden Zusammenhänge zwischen Werkstoffeigenschaften, Fertigungsparametern und Produkteigenschaften ableiten. Ergänzend kennen sie die Mechanismen, die bei hohen Temperaturen zum Kriechen und zum Kriechbruch führen. Darüber hinaus verstehen sie die Verfestigungsmechanismen, kennen deren Vor- und Nachteile sowie die Wechselwirkung untereinander und wissen, wie man sich ihrer bedient, um hochfeste Werkstoffe herzustellen. Die Studierenden kennen die Mechanismen der Rissbildung und -ausbreitung sowie die Ursachen der verschiedenen Brucharten. Sie verstehen die Bedeutung von Brucharbeit und Übergangstemperatur und sind mit deren Abhängigkeit von metallischer Gitterstruktur und Temperatur sowie von chemischer Zusammensetzung, Korngröße und Umformgeschwindigkeit vertraut. Sie können die Auswirkungen einer schwingenden Belastung auf Werkstoffe beschreiben, Dauerbruchflächen bewerten und mit der Wöhlerkurve arbeiten.
 
Die Studierenden verstehen die Grundlagen zur Wärmebehandlung aushärtbarer Al-Legierungen und zur Veredlung Si-haltiger Al-Gusslegierungen. Des Weiteren sind sie mit der Wirkungsweise der Legierungselemente in Al-Legierungen vertraut und können anhand der chemischen Zusammensetzung Rückschlüsse auf Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften ziehen. Darüber hinaus verstehen sie die Legierungskonzepte der im Maschinenbau gängigen Al-Werkstoffe und können deren Struktur und Eigenschaften beschreiben und die Werkstoffauswahl vornehmen.
 
Die Studierenden können mit dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (metastabil) arbeiten und das Gefüge von Stählen beschreiben. Sie verstehen die Grundlagen der Wärmebehandlung (Vergüten un- und niedriglegierter Stähle) und kennen deren Auswirkungen auf Struktur und Eigenschaften. Des Weiteren sind sie mit der Wirkungsweise von Legierungselementen vertraut und können anhand der chemischen Zusammensetzung Rückschlüsse auf Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften niedrig- und hochlegierter Stähle ziehen. Darüber hinaus verstehen sie die Legierungskonzepte der im Maschinenbau gängigen Stähle und können deren Struktur und Eigenschaften beschreiben und die Werkstoffauswahl vornehmen.
 
Die Studierenden kennen die Vor- und Nachteile von Ti-, Cu- und Ni-Legierungen. Sie sind mit der Wirkungsweise der Legierungselemente in diesen Legierungen vertraut und können anhand der chemischen Zusammensetzung Rückschlüsse auf Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften ziehen. Darüber hinaus verstehen sie die Legierungskonzepte der im Maschinenbau gängigen Ti-, Cu- und NiWerkstoffe und können deren Struktur und Eigenschaften beschreiben sowie die Werkstoffauswahl vornehmen.
 
Die Studierenden besitzen einen Überblick über die Methoden der zerstörende und der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Sie sind in der Lage, die Methoden der zerstörenden Werkstoffprüfung ausführlich zu beschreiben, und diese zur Charakterisierung von Werkstoffen selbständig anzuwenden. Darüber hinaus können sie ausgewählte Methoden der Metallografie sowie der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung unter Aufsicht anwenden und die Ergebnisse einfacher Problemstellungen selbstständig auswerten.
 
Die Studierenden besitzen einen Überblick über die technisch wichtigen Polymerwerkstoffe hinsichtlich Strukturprinzipien, thermischer Zustandsbereiche und Verformungsverhalten. Sie verstehen die chemische Polymersynthese, kennen die gängigen, industriellen Syntheseverfahren und können unter Berücksichtigung der Struktur der Makromoleküle und der Molekülmassenverteilung Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für Kunststoffe ableiten.

[letzte Änderung 14.02.2025]
Inhalt:
• Mechanische Eigenschaften metallischer Werkstoffe
  o Elastisches Verhalten: Verformungsmechanismus, Elastizitätsgesetz, Dimensionierung einfacher Bauteile
  o Plastisches Verhalten: Verformungsmechanismus, Verformbarkeit in Abhängigkeit vom Kristallgittertyp, Einfluss des
    Spannungszustandes auf die Versetzungsbewegung, Festigkeitshypothesen/Fließbedingungen, Kerbspannungen,
    Versetzungsbewegungen und -reaktionen, Spanungs-Dehnungs-Diagramm, Verformungsverhalten bei hohen Temperaturen,
    Verfestigungsmechanismen
  o Bruchverhalten: Rissbildung und -ausbreitung bei Duktil-, Misch-, Spröd-, Dauer- und Kriechbrüchen, Schadensanalyse
 
• Aluminiumwerkstoffe
  o Eigenschaften von Aluminium
  o Al-Legierungen (naturhart / aushärtbar)
  o Al-Gusslegierungen ohne / mit  Si
 
• Eisenwerkstoffe
  o Un-, niedrig- und hochlegierte Stähle
  o Stähle in der Anwendung:
    o Stähle im Maschinen- und Automobilbau: Bau-, Vergütungs-, Einsatz-, Feder-, Dualphasen-, Tiefzieh- und AFP- Stähle
    o Stähle für Verschraubungen
    o Korrosions-, zunder- und verschleißbeständige Cr-Stähle
    o Korrosionsbeständige sowie warmfeste, austenitische CrNi-Stähle
  o Gusseisen
 
• Titanwerkstoffe
 
• Kupferwerkstoffe
 
• Nickelwerkstoffe
 
• Werkstoffprüfung
  o Zerstörende Werkstoffprüfung: Zugversuch, Druckversuch, Biegeversuch, Härtemessung, Zeitstandversuch,
    Dauerschwingversuch, Kerbschlagbiegeversuch, thermische Analyse
  o Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung - Einführung
 
• Polymerwerkstoffe
  o Einteilung: Thermoplaste (amorph, kristallin), Duromere, Elastomere, thermoplastische Elastomere, Fluidoplaste
  o Chemische Polymersynthese: Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition, Copolymerisation, technische
    Herstellungsverfahren
  o Polymere: Größe, Größenverteilung und Struktur der Makromoleküle und deren Einfluss auf Glasübergangs- und
    Schmelztemperatur
  o Thermische Zustandsbereiche und Verformungsverhalten
 
Labor „Werkstoffprüfung“:
• Zerstörende Werkstoffprüfung: Zugversuch, Härteprüfung, Kerbschlagbiegeversuch
• Metallografie
• Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung: Farbeindring-, Magnetpulver- und Ultraschallprüfung

[letzte Änderung 14.02.2025]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesungen: Vortrag, Bearbeitung konkreter Problemstellungen in Gruppenarbeit (erarbeitend), Unterrichtsgespräch
Labore: Selbsterarbeitung und -erfahrung der naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhänge mittels in Gruppenarbeit durchgeführter Versuche / Experimente

[letzte Änderung 14.02.2025]
Sonstige Informationen:
Keine.

[letzte Änderung 02.09.2021]
Literatur:
• W. Bergmann: Werkstofftechnik 1 (Carl Haser Verlag)
• W. Bergmann: Werkstofftechnik 2 (Carl Haser Verlag)
• E. Roos, K. Maile, M. Seidefuß: Werkstoffkunde für Ingenieure
• K. Schiebold: Zerstörende und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, Springer Vieweg
• D. Gross, W. Hauger, J. Schröder, W. A. Wall: Technische Mechanik 2 – Elastostatik (Springer)
• R. C. Hibbeler: Technische Mechanik 2 – Festigkeitslehre (Pearson)
• J. Hoinkis, E. Lindner: Chemie für Ingenieure (Wiley-VCH)
• G. W. Ehrenstein, Polymerwerkstoffe, Hanser-Verlag
• H.-G. Elias, Makromoleküle I – III, Wiley-VCH
• J. M. G Cowie, H. Mauermann-Düll: Chemie und Physik der synthetischen Polymeren, Springer
• G. Menges: Menges Werkstoffkunde Kunststoffe, Carl Hanser Verlag GmbH & Co.KG

[letzte Änderung 02.09.2021]
 
[Fri Apr  4 00:11:49 CEST 2025, CKEY=awd, BKEY=aswmpt, CID=DBMAB-240, LANGUAGE=de, DATE=04.04.2025]