Personendetails

Die Lehrveranstaltung vermittelt die chemischen Grundlagen, die für das Verständnis von Werkstoffen und deren technischer Anwendung erforderlich sind. Behandelt werden zentrale Konzepte von Messmethodik und SI-Einheiten über Atombau, Periodensystem und Bindungsarten bis hin zu Stöchiometrie, Thermochemie, chemischem Gleichgewicht sowie ausgewählten Inhalten der anorganischen und organischen Chemie mit Werkstoffbezug. Aufbauend auf den theoretischen Konzepten werden typische Rechen- und Anwendungsbeispiele (u. a. aus Korrosion/Passivierung, Kunststoffen und Werkstoffklassen) bearbeitet.

Themenschwerpunkte

- Grundlagen und Messmethodik: Fehlerrechnung, signifikante Stellen, SI-Einheiten und abgeleitete Größen

- Atombau und Elektronenstruktur: Atommodelle, Elektronenkonfiguration, Quantenzahlen (Grundlagen)

- Periodensystem und Periodizität: Trends chemischer/physikalischer Eigenschaften, Elementgruppen

- Bindungsarten und Stoffeigenschaften: Ionenbindung, kovalente Bindung, Metallbindung, van-der-Waals-Kräfte

- Stöchiometrie und Stoffmengenrechnung: Reaktionsgleichungen, Molbegriff, Konzentrationen, Ausbeute/limitierende Reaktanden

- Energieumsatz bei chemischen Reaktionen: Thermochemie, Reaktionsenthalpie, Kalorimetrie, exotherm/endotherm

- Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Gleichgewichtskonstante, Le-Chatelier-Prinzip

- Anorganische Chemie (werkstoffrelevant): Säuren/Basen, Redoxreaktionen, Korrosion/Passivierung, galvanische Effekte

- Organische Chemie (Einführung, Materialbezug): funktionelle Gruppen, Grundklassen, Polymere und Kunststoffklassifikation

- Grundlagen der Materialphysik: Aggregatzustände, kristallin/amorph, Defekte, Mehrstoffsysteme und Struktur–Eigenschafts-Bezüge

- Anwendungsfelder: Beispiele aus industriellen Prozessen und Werkstoffauswahl

Vorlesung

Endprüfung

LV abschließende Prüfung

Ausarbeitung eines Projektes nach Vorgabe durch den*die Betreuer*in. Selbsttätiges Arbeiten mit den bereits erlernten Tools.

Individuelle Begleitung und Unterstützung der Studierenden bei der Ausführung ihrer Projektarbeit. Individuelle Besprechungstermine, Präsentation des Projektfortschrittes vor dem Plenum

Immanente Leistungsüberprüfung

Seminararbeit

Im Konstruktionsprojekt werden große Konstruktionen in Gruppenprojekten generiert und dokumentiert. Die Konstruktion wird dabei in Teilbereiche zerlegt und durch Studierende in selbstständiger Einzelarbeit abgewickelt. Dabei wird besonderer Wert auf die Verschränkung der Teilprojekte, die Bildung von Schnittstellen und die Dokumentation des jeweiligen Fortschritts gelegt. Methoden des Projektmanagements sollen in die praxisorientierte Ausbildung einfließen.

Seminar

Die Studierenden arbeiten in selbstständigen Gruppen und präsentieren Ihre Zwischenergebnisse in regelmäßigen Abständen.

Immanente Leistungsüberprüfung

Projektabgabe

Die Lehrveranstaltung vermittelt die Grundlagen der technischen Thermodynamik sowie deren Anwendung in den Ingenieurwissenschaften. Aufbauend auf theoretischen Konzepten werden Rechenbeispiele bearbeitet und auf technische Problemstellungen übertragen.

Themenschwerpunkte

- Einführung in die Thermodynamik: historische Entwicklung, Grundbegriffe, nullter Hauptsatz

- Thermodynamische Systeme: offen, geschlossen, isoliert; Zustands- und Prozessgrößen

- Thermodynamische Zustandsgrößen: Druck, Temperatur, Volumen, Dichte, innere Energie, Enthalpie, Entropie

- Reale Stoffe und Modellvorstellungen: ideales Gas, van-der-Waals-Gleichung, Nassdampf, Phasendiagramme

- Zustandsänderungen: isobar, isochor, isotherm, adiabatisch, polytrop; reversible und irreversible Prozesse

- Hauptsätze der Thermodynamik (1.–3.): Energieerhaltung, Entropie, absolute Temperatur

- Wärmeübertragung (Schwerpunkt Wärmeleitung): Fourier'sches Gesetz, Wärmewiderstände, stationäre 1D-Leitung, mehrschichtige Bauteile

- Thermodynamische Kreisprozesse: Carnot-Prozess, Clausius-Rankine-Kreisprozess, Otto- und Diesel-Prozess; ausgewählte Beispiele aus Simulationstechnik, Materialwissenschaft und Verfahrenstechnik

- Anwendungsbeispiele in Energietechnik, Verfahrenstechnik und Werkstoffkunde

Vorlesung und Übung

Endprüfung

Zur Reduktion des Prüfungsumfangs finden zwei Teilprüfungen statt. Für den positiven Abschluss der Lehrveranstaltung müssen beide Teilprüfungen positiv absolviert werden (jeweils mindestens 60 %). Jede Teilprüfung besteht aus Rechenaufgaben und theoretischen Fragestellungen. Innerhalb jeder Teilprüfung müssen beide Teilbereiche (Rechenaufgaben und Theorie) jeweils positiv sein (mindestens 60 %).

Die Inhalte der Lehrveranstaltung werden auf Basis aktueller Entwicklungen und verfügbarer Expert*innenbeiträge zusammengestellt. Mögliche Themenfelder sind unter anderem intelligente Produktion, Industrie 4.0/5.0, additive Fertigung, Robotik, digitale Zwillinge, nachhaltige Produktionssysteme, KI-gestützte Fertigung oder Anwendungen in der Medizintechnik.

Auch Management- und Strategieaspekte – etwa Innovationsmanagement oder internationale Perspektiven – können aufgegriffen werden.

Ein möglicher thematischer Block widmet sich der Rasterelektronenmikroskopie (REM) als Analysetechnologie zur Qualitätssicherung und Werkstoffcharakterisierung in industriellen und medizintechnischen Anwendungen.

Nicht alle genannten Inhalte kommen in jeder Durchführung zur Anwendung; vielmehr entsteht durch die Auswahl und Gestaltung der Blöcke ein variabler, interdisziplinärer Zugang zum Themenfeld High Tech Manufacturing.

Die Lehrveranstaltung gliedert sich in mehrere thematische Blöcke, die jeweils von internen und/oder externen Expert*innen gestaltet werden. Ein Block umfasst in der Regel 4 oder 8 Lehreinheiten und behandelt ein spezielles Thema aus dem Bereich High Tech Manufacturing.

Je nach Inhalt und Lehrperson kommen unterschiedliche Lehr- und Lernmethoden zum Einsatz. Diese reichen von Fachvorträgen und Fallbeispielen über Diskussionen und Praxisberichte bis hin zu Demonstrationen im Laborumfeld – etwa am Rasterelektronenmikroskop.

Die genaue methodische Umsetzung variiert je nach Thema, Schwerpunkt und verfügbarer Infrastruktur.

Endprüfung

Die Leistungsüberprüfung erfolgt immanent. Details zur konkreten Umsetzung werden studienjahresbezogen an die jeweiligen Inhalte und Lehrformate angepasst.