In dieser Vorlesung werden grundlegende Konzepte der Digitalisierung im Maschinenbau erläutert. Dabei liegt der Fokus auf numerischen Methoden zum Lösen von Modellgleichungen zur Beschreibung von Systemen. Nach einer grundlegenden Einführung in die Konzepte der Modellierung und Simulation werden die wichtigsten Arten mathematischer Gleichungen erläutert (algebraische Gleichungen, nichtlineare Gleichungen, gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen), Lösungsverfahren für diese Gleichungen eingeführt und zentrale Begriffe der Numerik (Stabilität, Konvergenz, Iteration) vermittelt. Konzepte des Digitalen Zwillings und des Machine Learning werden eingeführt und die Methode der neuronalen Netze erläutert.
In dieser Veranstaltung lernen die Studierenden die Finite-Element-Methode durch Computerübungen kennen. Die Grundlagen der FiniteElement-Methode werden in Vorlesungsblöcken theoretisch aufgearbeitet. Schwerpunkt ist dabei die Praxisnähe, d. h., es werden einfache, aber realistische Beispiele diskutiert. Auf diese Weise erhalten die Studierenden einen Einblick in die Möglichkeiten der Methode der Finiten Elemente und lernen die wichtigsten Probleme und Schwierigkeiten kennen, die bei realen Berechnungen auftreten.
Wegen der großen Zahl an Anmeldungen wird die Veranstaltung auf jeden Fall Online über die Courseware angeboten. Die entsprechenden Inhalte werden in der zweiten Vorlesungswoche freigeschaltet. Zu Semesterbeginn und nach Bedarf gibt es eine Informationsveranstaltung, die im StudIP angekündigt wird.
Ähnlich wie in der Technik werden auch in der Natur zahlreiche verschiedene Konstruktionswerkstoffe eingesetzt. In dieser Vorlesung werden in der Natur vorkommende Materialien diskutiert, wie beispielsweise Knochen, Zähne, Sehnen, Schalen, Federn, Haare und Spinnenseide. Es wird untersucht, wie die häufig sehr komplizierte Mikrostruktur dieser Materialien ihre mechanischen Eigenschaften (wie Steifigkeit, Festigkeit oder Bruchzähigkeit) bestimmt. Welche Eigenschaften dabei im Vordergrund stehen, ist durch die Art der Belastung festgelegt, die von der Biologie der Lebewesen beeinflusst wird. Es wird deshalb auch auf die Mechanik der Lebewesen eingegangen.
Schließlich wird auch der Einsatz von künstlichen Materialien im Bereich der Medizintechnik im Rahmen der Vorlesung diskutiert.
Die Vorlesung richtet sich primär an Studierende des Maschinenbaus und der Materialwissenschaften mit Interesse an biologischen und medizintechnischen Fragestellungen. Sie kann aber auch für Hörerinnen und Hörer anderer Fachbereiche von Interesse sein.
Grundkenntnisse im Bereich der Werkstoffkunde und Mechanik werden innerhalb der Vorlesung vorausgesetzt. Für Hörerinnen und Hörer anderer Fachbereiche kann bei Bedarf eine Veranstaltung zum Wissensangleich angeboten werden.
Als Funktionswerkstoffe werden alle Materialien bezeichnet, die nicht als Konstruktionswerkstoffe auf Grund ihres mechanischen Verhaltens, sondern wegen ihrer sonstigen Eigenschaften eingesetzt werden. Dazu gehören Materialien der Elektrotechnik, wie Leiter, Halbleiter, Supraleiter und magnetische Materialien, optische Materialien wie Gläser, aber auch als Aktoren oder Sensoren eingesetzte Werkstoffe wie Formgedächtnislegierungen oder piezoelektrische Materialien. In dieser Vorlesung sollen die wichtigsten Klassen der Funktionswerkstoffe an Beispielen diskutiert und die Prinzipien ihrer Funktionsweise untersucht werden. Die dazu notwendigen Kenntnisse der Festkörperphysik werden während der Vorlesung eingeführt.
Das Modul gibt einen Überblick über die wichtigsten Simulationsmethoden der Materialwissenschaft. Nach einer kurzen Einführung in die Methode der Finiten Elemente wird detailliert erläutert, wie Material-Nichtlinearitäten simuliert werden können. Im Bereich der Simulation von Phasen und Gefügen werden die wichtigsten Methoden behandelt: Monte-Carlo Verfahren, Phasenfeldmethoden und die Berechnung von Phasendiagrammen. Als atomistische Methoden werden die klassische Molekulardynamik und die Dichtefunktionaltheorie vorgestellt. Für alle vorgestellten Methoden wird erläutert, wie die numerischen Verfahren mit den zu simulierenden physikalischen und materialwissenschaftlichen Phänomenen zusammenhängen.
In dieser Veranstaltung lernen die Studierenden die Finite-Element-Methode durch Computerübungen kennen. Die Grundlagen der Finite-Element-Methode werden in Vorlesungsblöcken theoretisch aufgearbeitet. Schwerpunkt ist dabei die Praxisnähe, d. h., es werden einfache, aber realistische Beispiele diskutiert. Auf diese Weise erhalten die Studierenden einen Einblick in die Möglichkeiten der Methode der Finiten Elemente und lernen die wichtigsten Probleme und Schwierigkeiten kennen, die bei realen Berechnungen auftreten.
Um allen die Teilnahme zu ermöglichen, findet die Vorlesung Online über die Courseware statt. Die entsprechenden Inhalte werden in der zweiten Vorlesungswoche freigeschaltet. Zu Semesterbeginn und nach Bedarf gibt es eine Informationsveranstaltung, die im StudIP angekündigt wird.
Wie hält man einen guten Seminarvortrag? Worauf muss man bei der Gestaltung von Folien und Präsentationen achten? Welche Fehler gilt es beim Schreiben von wissenschaftlichen Texten zu vermeiden? In diesem Workshop sollen diese Fragen erläutert und diskutiert werden. Dabei wechseln sich theoretische Erläuterungen und praktische Übungen ab, so dass die vermittelten Informationen gleich in die Praxis umgesetzt werden können.
Bitte melden Sie sich zunächst per StudIP an; je nach Zahl der Anmeldungen wird dann ein Termin für die Veranstaltung (3 Tage Blockveranstaltung) festgelegt.
