Modulhandbuch für den Master-Studiengang Maschinenbau der Universität Paderborn Fassung vom 30.03.2015 Fakultätsratsbeschluss vom 04.02.2015 Inhaltsverzeichnis 1 STUDIENAUFBAU FÜR DEN MASTERSTUDIENGANG MASCHINENBAU ...................................................... 5 2 STUDIENVERLAUFSPLAN UND LEISTUNGSPUNKTESYSTEM FÜR DEN MASTERSTUDIENGANG MASCHINENBAU ...................................................................................................................................... 6 3 BASISMODULE ......................................................................................................................................... 9 3.1 VERTIEFUNGSRICHTUNG ENERGIE- UND VERFAHRENSTECHNIK ........................................................................ 9 3.1.1 UNIT OPERATIONS .................................................................................................................................. 9 3.1.2 VERFAHRENSTECHNISCHE ANLAGEN ......................................................................................................... 11 3.2 VERTIEFUNGSRICHTUNG KUNSTSTOFFTECHNIK........................................................................................... 13 3.2.1 KUNSTSTOFFTECHNIK ............................................................................................................................ 13 3.2.2 WERKSTOFFE UND OBERFLÄCHEN ............................................................................................................ 14 3.3 VERTIEFUNGSRICHTUNG MECHATRONIK ................................................................................................... 16 3.3.1 REGELUNGS- UND STEUERUNGSTECHNIK ................................................................................................... 16 3.3.2 DYNAMIK MECHATRONISCHER SYSTEME .................................................................................................... 17 3.4 VERTIEFUNGSRICHTUNG PRODUKTENTWICKLUNG ...................................................................................... 19 3.4.1 KONSTRUKTION ................................................................................................................................... 19 3.4.2 ANGEWANDTE MECHANIK ..................................................................................................................... 21 3.5 VERTIEFUNGSRICHTUNG FERTIGUNGSTECHNIK ........................................................................................... 23 3.5.1 PROZESSKETTEN IN DER FERTIGUNGSTECHNIK ............................................................................................ 23 3.5.2 LEICHTBAU .......................................................................................................................................... 25 3.6 VERTIEFUNGSRICHTUNG WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN UND -SIMULATION ........................................................ 27 3.6.1 METALLISCHE WERKSTOFFE ................................................................................................................... 27 3.6.2 WERKSTOFFMECHANIK .......................................................................................................................... 29 4 WAHLPFLICHTMODULE .......................................................................................................................... 31 4.1 BASISMODULE ALS WAHLPFLICHTMODULE ................................................................................................ 31 4.1.1 UNIT OPERATIONS ................................................................................................................................ 31 4.1.2 VERFAHRENSTECHNISCHE ANLAGEN ......................................................................................................... 33 4.1.3 KUNSTSTOFFTECHNIK ............................................................................................................................ 35 4.1.4 WERKSTOFFE UND OBERFLÄCHEN ............................................................................................................ 37 4.1.5 REGELUNGS- UND STEUERUNGSTECHNIK ................................................................................................... 39 4.1.6 DYNAMIK MECHATRONISCHER SYSTEME .................................................................................................... 40 4.1.7 KONSTRUKTION ................................................................................................................................... 42 4.1.8 ANGEWANDTE MECHANIK ..................................................................................................................... 44 4.1.9 PROZESSKETTEN IN DER FERTIGUNGSTECHNIK ............................................................................................ 46 4.1.10 LEICHTBAU ..................................................................................................................................... 48 4.1.11 METALLISCHE WERKSTOFFE ............................................................................................................... 50 4.1.12 WERKSTOFFMECHANIK ..................................................................................................................... 52 4.2 ADDITIVE FERTIGUNG ........................................................................................................................... 54 4.3 BAUTEILZUVERLÄSSIGKEIT ...................................................................................................................... 56 4.4 ANGEWANDTE ENERGIETECHNIK ............................................................................................................. 58 4.5 AUTOMOBILTECHNIK ............................................................................................................................ 60 4.6 ENTWURF MECHATRONISCHER SYSTEME .................................................................................................. 62 4.7 FERTIGUNGSINTEGRIERTER UMWELTSCHUTZ ............................................................................................. 64 4.8 FÜGETECHNIK ..................................................................................................................................... 66 4.9 INFORMATIONSMANAGEMENT FÜR PUBLIC SAFETY & SECURITY (PSS) ........................................................... 68 4.10 INNOVATIONS- UND PRODUKTIONSMANAGEMENT ..................................................................................... 70 4.11 KUNSTSTOFFVERARBEITUNG .................................................................................................................. 72 4.12 KUNSTSTOFF-MASCHINENBAU ............................................................................................................... 74 4.13 SIMULATION IN DER VERFAHRENS- UND KUNSTSTOFFTECHNIK ...................................................................... 76 Inhalt Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite III 4.14 VERFAHRENSTECHNISCHE PROZESSE ........................................................................................................ 78 4.15 VERLÄSSLICHKEIT MECHATRONISCHER SYSTEME ......................................................................................... 80 4.16 INGENIEURINFORMATIK......................................................................................................................... 82 4.17 CHINA – KULTUR UND TECHNIK .............................................................................................................. 84 5 VERTIEFUNGSRICHTUNG INGENIEURINFORMATIK ................................................................................. 86 5.1 PFLICHTMODULE ................................................................................................................................. 86 5.1.1 INGENIEURINFORMATIK ......................................................................................................................... 86 5.1.2 NUMERISCHE MATHEMATIK ................................................................................................................... 88 5.1.3 GRUNDLAGEN DER STOCHASTIK .............................................................................................................. 89 5.2 BASISMODULE..................................................................................................................................... 90 5.2.1 EINGEBETTETE SYSTEME UND SYSTEMSOFTWARE ........................................................................................ 90 5.2.2 MENSCH-MASCHINE-WECHSELWIRKUNG ................................................................................................. 92 5.2.3 SOFTWARETECHNIK UND INFORMATIONSSYSTEME ...................................................................................... 94 5.3 WAHLPFLICHTMODULE ......................................................................................................................... 95 6 PROJEKTARBEIT ...................................................................................................................................... 96 7 STUDIENARBEIT ..................................................................................................................................... 97 8 MASTERARBEIT ...................................................................................................................................... 98 Inhalt Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite IV 1 Studienaufbau für den Masterstudiengang Maschinenbau 4 Masterarbeit 25 LP (22+3) er 3 Studienarbeit t s e 15 LP (12+3) m 2 Basismodule 3 Wahlpflichtmodule Studium Generale e 2 S 24 LP 36 LP 16 LP Projektarbeit 1 4LP Folgende Veranstaltungsformen werden angeboten: Vorlesung: Die Vorlesung dient der Einführung in das Fach und der systematischen Wissensvermittlung in Form von Vorträgen. Übung: In der Übung wird der Stoff eines Faches anhand von Beispielen vertieft, erläutert und von den Studierenden selbstständig geübt. Seminar: In einem Seminar wird ein Teilgebiet eines Faches oder mehrerer Fächer von Studierenden und Lehrenden gemeinsam erarbeitet, erweitert und vertieft. Praktika: dienen zur Vertiefung der vermittelten Kenntnisse durch Experimente. Legende: EPL: endnotenrelevante Prüfungsleistung PL: nicht endnotenrelevante Prüfungsleistung LN: Leistungsnachweis LP: Leistungspunkte bzw. Credits gemäß ECTS, 1 LP entspricht einem Arbeitsaufwand von 30 h Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite 5 von 98 2 Studienverlaufsplan und Leistungspunktesystem für den Masterstudiengang Maschinenbau Wenn nicht die Vertiefungsrichtung Ingenieurinformatik gewählt wird: Es ist eine Vertiefungsrichtung zu wählen. Aus dieser gehen die beiden zu belegenden Basismodule hervor. Zur Wahl stehen folgende Vertiefungsrichtungen: Vertiefungsrichtung (Verantw.) Basismodule (Verantw.) Art LP Σ LP Energie- und Verfahrenstechnik 1. Unit Operations EPL 12 24 (Kenig) 2. Verfahrenstechnische Anlagen EPL 12 Kunststofftechnik 1. Kunststofftechnik EPL 12 24 (Schöppner) 2. Werkstoffe und Oberflächen EPL 12 Mechatronik 1. Regelungs- und Steuerungstechnik EPL 12 24 (Trächtler) 2. Dynamik mechatronischer Systeme EPL 12 Produktentwicklung 1. Konstruktion EPL 12 24 (Zimmer) 2. Angewandte Mechanik EPL 12 Fertigungstechnik 1. Prozessketten in der Fertigungstechnik EPL 12 24 (Homberg) 2. Leichtbau EPL 12 Werkstoffeigenschaften und 1. Metallische Werkstoffe EPL 12 24 –simulation (Mahnken) 2. Werkstoffmechanik EPL 12 Außerdem müssen 3 Wahlpflichtmodule belegt werden. Neben den in der Liste der Wahlpflichtmodule aufgeführten Modulen stehen hierzu auch die übrigen Basismodule zur Verfügung. Wahlpflichtmodule Art LP Additive Fertigung EPL 12 Bauteilzuverlässigkeit EPL 12 Angewandte Energietechnik EPL 12 Automobiltechnik EPL 12 Entwurf mechatronischer Systeme EPL 12 Fertigungsintegrierter Umweltschutz EPL 12 Fügetechnik EPL 12 Informationsmanagement für Public Safety & Security (PSS) EPL 12 Innovations- und Produktionsmanagement EPL 12 Kunststoffverarbeitung EPL 12 Kunststoff-Maschinenbau EPL 12 Simulation in der Verfahrens- und Kunststofftechnik EPL 12 Verfahrenstechnische Prozesse EPL 12 Verlässlichkeit mechatronischer Systeme EPL 12 Ingenieurinformatik (Master) EPL 12 China – Kultur und Technik EPL 12 In der Studienausrichtung mb-cn ist das Wahlpflichtmodul China – Kultur und Technik als ein von 3 Wahlpflichtmodulen zu wählen. Außerdem ist im Studium Generale Chinesisch 1 – 3 und Interkulturelle Kompetenz zu wählen. Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite 6 von 98 Im Rahmen des Studium Generale müssen 16 Leistungspunkte erreicht werden. Hierzu sind entsprechende Lehrveranstaltungen aus dem Angebot der Universität Paderborn zu belegen. Studium Generale Art LP Aus dem Lehrangebot der Universität Paderborn PL 16 Es müssen eine Projektarbeit im Umfang von 4 Leistungspunkten, eine Studienarbeit im Umfang von 15 Leistungspunkten sowie eine Masterarbeit im Umfang von 25 Leistungspunkten angefertigt werden. Diese setzen sich aus folgenden Prüfungsleistungen zusammen: Prüfungsleistung Art LP Σ LP Projektarbeit PL 4 4 Studienarbeit (Schriftlicher Teil) EPL 12 15 Studienarbeit (Präsentation) EPL 3 Masterarbeit (Schriftlicher Teil) EPL 22 25 Masterarbeit (Kolloquium) EPL 3 Summe: 120 Leistungspunkte Wenn die Vertiefungsrichtung Ingenieurinformatik gewählt wird, müssen folgende Module belegt und erfolgreich abgeschlossen werden: Vertiefungsrichtung (Verantw.) Basismodule (Verantw.) Art LP Σ LP Ingenieurinformatik 1. Eingebettete Systeme und Systemsoftware EPL 8 (Vrabec) 2. Mensch-Maschine-Wechselwirkung EPL 8 24 3. Softwaretechnik und Informationssysteme EPL 8 Außerdem sind folgende Pflichtmodule zu belegen: Pflichtmodule Ingenieurinformatik Art LP Ingenieurinformatik (Master) EPL 12 Numerische Mathematik I EPL 7 Grundlagen der Stochastik EPL 7 Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite 7 von 98 Aus der Liste der folgenden Wahlpflichtmodule sind zwei zu wählen: Wahlpflichtmodule Art LP Unit Operations EPL 12 Verfahrenstechnische Anlagen EPL 12 Kunststofftechnik EPL 12 Werkstoffe und Oberflächen EPL 12 Regelungs- und Steuerungstechnik EPL 12 Dynamik mechatronischer Systeme EPL 12 Konstruktion EPL 12 Angewandte Mechanik EPL 12 Prozessketten in der Fertigungstechnik EPL 12 Leichtbau EPL 12 Metallische Werkstoffe EPL 12 Werkstoffmechanik EPL 12 Additive Fertigung EPL 12 Bauteilzuverlässigkeit EPL 12 Angewandte Energietechnik EPL 12 Automobiltechnik EPL 12 Entwurf mechatronischer Systeme EPL 12 Fertigungsintegrierter Umweltschutz EPL 12 Fügetechnik EPL 12 Informationsmanagement für Public Safety & Security (PSS) EPL 12 Innovations- und Produktionsmanagement EPL 12 Kunststoffverarbeitung EPL 12 Kunststoff-Maschinenbau EPL 12 Simulation in der Verfahrens- und Kunststofftechnik EPL 12 Verfahrenstechnische Prozesse EPL 12 Verlässlichkeit mechatronischer Systeme EPL 12 China – Kultur und Technik EPL 12 Studium Generale Art LP Aus dem Lehrangebot der Universität Paderborn PL 2 Es müssen eine Projektarbeit im Umfang von 4 Leistungspunkten, eine Studienarbeit im Umfang von 15 Leistungspunkten sowie eine Masterarbeit im Umfang von 25 Leistungspunkten angefertigt werden. Diese setzen sich aus folgenden Prüfungsleistungen zusammen: Prüfungsleistung Art LP Σ LP Projektarbeit PL 4 4 Studienarbeit (Schriftlicher Teil) EPL 12 15 Studienarbeit (Präsentation) EPL 3 Masterarbeit (Schriftlicher Teil) EPL 22 25 Masterarbeit (Kolloquium) EPL 3 Summe: 120 Leistungspunkte Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite 8 von 98 3 Basismodule Aus der Wahl der Vertiefungsrichtung ergeben sich die beiden, bzw. in der Vertiefungsrichtung Ingenieurinformatik die drei zu belegenden Basismodule. Innerhalb des gewählten Basismoduls müssen die jeweils unter Nr. 1-3 aufgeführten Lehrveranstaltungen belegt werden (d.h. innerhalb eines Basismoduls besteht keine weitere Wahlmöglichkeit). In der Summe werden so 12 Leistungspunkte erreicht. 3.1 Vertiefungsrichtung Energie- und Verfahrenstechnik 3.1.1 Unit Operations Unit Operations Nummer Workload Credits Studiensemester Häufigkeit des Angebots Dauer M104.6201 360 h 12 1.-4. Sem. Jedes Jahr 2 Semester 1 Lehrveranstaltungen LV-Nr. Lehrformen, Kontaktzeit Selbststudium Semester Mechanische Verfahrenstechnik II L.104.32210 V2 Ü1, SS 45 h 75 h Thermische Verfahrenstechnik II L.104.31220 V2 Ü1, SS 45 h 75 h Mehrphasenströmung L.104.32245 V2 Ü1, SS 45 h 75 h 2 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen Die Studierenden kennen die wesentlichen Grundlagen und Zusammenhänge in der Mechanischen Verfahrenstechnik (Trennen, Mischen, Feststoff-Zerkleinerung, Partikelsynthese) und können diese erklären. Des Weiteren beherrschen sie die Bauweise der zugehörigen Apparate sowie deren Auslegung für die wichtigsten industriellen Einsatzbereiche, d. h. sie sind im Stande, die hier erworbenen Kenntnisse praktisch umzusetzen. Die Studierenden beherrschen verschiedene, sich ergänzende Aspekte und Gebiete der Unit Operations (z. B. Thermische Verfahrenstechnik, Mehrphasenströmung, Energienutzung). Sie sind weiterhin in der Lage, die erworbenen Kenntnisse und Vorgehensweisen auf diese Aspekte und Gebiete anzuwenden und die entsprechenden spezifischen Problemstellungen erfolgreich und zügig zu lösen. 3 Inhalte Mechanische Verfahrenstechnik II: • Trennen - Trennprozesse, Klassieren und Sortieren von Feststoffen - Abscheiden von Feststoffen aus Flüssigkeiten (Filtrieren, Zentrifugieren, Dekantieren) - Abscheiden von Feststoffen aus Gasen (Siebe, Sichter, Zyklone, Schlauchfilter, Elektrofilter) • Mischen von Flüssigkeiten - Bauarten von dynamischen Mischern - Ne-Re-Diagramm, Mischgüte-Re-Diagramm - Hochviskos-Mischen, Statisches Mischen • Feststoff - Zerkleinerung - Bruchmechanische Grundlagen - Zerstörung von Einzelpartikeln - Zerkleinerung im Gutbett - Zerkleinerungsgesetze - Zerkleinerungsmaschinen, Funktionen und Einsatzgebiete - Nass- und Kaltzerkleinerung • Particle Syntheses Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite 9 von 98 Thermische Verfahrenstechnik II: • Grundlagen und Auslegungsmethoden der Grundoperationen der thermischen Verfahrenstechnik • Rektifikation • Trocknung • Extraktion • Adsorption • Ein- und Verdampfung Mehrphasenströmung: • Einführung und Begriffsdefinitionen • Verdünnte Mehrphasenströmungen - Beispiele - Bewegung von Einzelpartikeln - Modellierung bei niedrigen Konzentrationen • Konzentrierte Mehrphasenströmungen - Beispiele - Verschiedene Strömungsformen - Modellierung bei hohen Konzentrationen • Messung in Mehrphasenströmungen - Partikelkonzentration - Partikel- und Fluidgeschwindigkeit - Partikelgrößenverteilung 4 Lehrformen Vorlesungen, Übungen, Selbststudium 5 Gruppengröße Vorlesung: 20 – 40 TN, Übung: 20 – 40 TN 6 Verwendung des Moduls (in anderen Studiengängen) Master Maschinenbau, Master Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau 7 Empfohlene Vorkenntnisse - 8 Prüfungsformen In der Prüfung sollen die Studierenden für exemplarische Problemstellungen die zugrundeliegenden Elementarprozesse erläutern sowie geeignete Verfahren und Apparate auswählen und grundlegend auslegen. Drei lehrveranstaltungsbezogene Prüfungen, die als Klausuren mit einem Umfang von 1,5 - 2 h oder mündliche Prüfungen mit einem Umfang von 30 – 45 Minuten abgehalten werden. Die jeweilige Prüfungsform wird vom Prüfungsausschuss festgelegt. Die Bekanntmachungen erfolgen in der Regel in den Veranstaltungskommentaren, bei Änderungen zu Beginn eines Semesters durch Aushang bei den Prüfenden, spätestens jedoch bis zum Ende der zweiten Vorlesungswoche. 9 Voraussetzungen für die Teilnahme an Prüfungen bzw. die Vergabe von Kreditpunkten - 10 Modulbeauftragter Prof. Dr. E. Kenig Modulhandbuch MA Maschinenbau Stand: 17. Januar 2014 Seite 10 von 98