Frank Jörg Clemens: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2017

NameHerr Dr. Frank Jörg Clemens
Adresse
EMPA
Überlandstrasse 129
8600 Dübendorf
SWITZERLAND
Telefon058 765 48 21
Fax058 765 41 50
E-Mailclemensf@ethz.ch
DepartementMaterialwissenschaft
BeziehungDozent

NummerTitelECTSUmfangDozierende
327-0610-AALAdvanced Composites
Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben.

Alle anderen Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen.
3 KP6RF. J. Clemens, A. Winistörfer
KurzbeschreibungIntroduction of basic concepts for composites with polymer- metal- and ceramic matrix composites; production and properties of composites reinforced with particles, whiskers, short and long fibres; selection criteria, case histories of applications, recycling, future perspectives, and basic concepts for adaptive and functional composites
LernzielGain an insight into the diversity of opportunities to change the properties of composites, learn about the most important applications and processing techniques
Inhalt1. Introduction
1.1 What are advanced composites?
1.2 What are materials by combination?
1.3 Are composites an idea of today?
1.4 Delphi foresight
1.5 Why composites?
1.6 References for chapter 1

2. Basic modules
2.1 Particles
2.2 Short fibres including whiskers
2.3 Long fibres
2.4 Matrix materials
2.4.1 Polymers
2.4.2 Metals
2.4.3 Ceramics and glasses
2.5 References for chapter 2

3. PMC: Polymer Matrix Composites
3.1 Historical background
3.2 Types of PMC-laminates
3.3 Production, processing and machining operation
3.4 Mechanics of reinforcement, microstructure, interfaces
3.5 Failure criteria
3.6 Fatigue behaviour of a multiply composite
3.7 Adaptive materials systems
3.8 References for chapter 3

4. MMC: Metal matrix composites
4.1 Introduction: Definitions, selection criteria und "design"
4.2 Types von MMCs - examples und typical properties
4.3 Mechanical and physical properties of MMCs - basics of design, influencing variables and damage mechanisms
4.4 Production processes
4.5 Micro structure / interfaces
4.6 machining operations for MMC
4.7 Applications
4.8 References for chapter 4

5. CMC: Ceramic Matrix Composites
5.1 Introduction and historical background
5.2 Modes of reinforcement
5.3 Production processes
5.4 Mechanisms of reinforcement
5.5 Micro structure / interfaces
5.6 Properties
5.7 Applications
5.8 Materials testing and quality assurance
5.9 References for chapter 5
SkriptThe script will be delivered at the begin of the semester
LiteraturThe script is including a comprehensive list of references
Voraussetzungen / BesonderesBefore each class, students will get a handout. Students will get the power point presentation of each class by e-mail.

The exercises take place in small groups. It is their goal to deepen knowledge gained in the classes

written end of semester examination
327-0610-00LVerbundwerkstoffe3 KP2V + 1UF. J. Clemens, A. Winistörfer
KurzbeschreibungGrundlegende Konzepte; Modelle von Mehrschichtverbunden mit Polymer-, Metall- und Keramikmatrix-Systemen, Herstellung und Eigenschaften von Verbundwerkstoffen verstärkt mit Partikeln, Whiskern sowie Kurz- und Langfasern; Auswahlkriterien, Anwendungsbeispiele; Wiederverwertung und Perspektiven; Grundlagen für adaptive und Funktions-Verbundwerkstoffe
LernzielEinblick in die Vielfalt der Möglichkeiten an gezielten Eigenschaftsänderungen bei Verbundwerkstoffen geben, verstehendes Kennenlernen der wichtigsten Einsatzmöglichkeiten und der Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe.
Inhalt1. Einführung
1.1 Was verstehen wir unter Verbundwerkstoffen?
1.2 Was verstehen wir unter Stoffverbunden?
1.3 Sind Verbundwerkstoffe eine Idee unserer Zeit?
1.4 Delphi Studie: Vorausschau auf Wissenschaft und Technik aus der Perspektive der
Verbundwerkstoffe
1.5 Warum Verbundwerkstoffe?
1.6 Literatur zum Kapitel 1

2. Bausteine
2.1 Partikel
2.2 Kurzfasern (inkl. Whiskers)
2.3 Langfasern
2.4 Matrixwerkstoffe
2.4.1 Polymere
2.4.2 Metalle
2.4.3 Keramiken und Gläser
2.5 Literatur zum Kapitel 2

3. PMC: Polymer Matrix Composites
3.1 Geschichtlicher Abriss
3.2 Arten von PMC-Laminaten
3.3 Herstellungs- und Bearbeitungsverfahren
3.4 Verstärkungsmechanismen, Mikrostruktur, Grenzflächen
3.5 Bruchkriterien
3.6 Ermüdungseigenschaften am Beispiel eines Mehrschichtenverbunds
3.7 Adaptive Werkstoffsysteme
3.8 Literatur zum Kapitel 3

4. MMC: Metall Matrix Composites
4.1 Einleitung: Definitionen, Auswahlkriterien und "Design"
4.2 Arten von MMCs - Beispiele und typische Eigenschaften
4.3 Mechanische und physikalische Eigenschaften von MMCs - Berechnungsgrundlagen, Einflussgrössen und Schädigungsmechanismen
4.4 Herstellungsverfahren
4.5 Mikrostruktur / Grenzflächen
4.6 Zerspanende Bearbeitung von MMC
4.7 Anwendungen

5. CMC: Keramik Matrix Composites
5.1 Einführung und geschichtlicher Abriss
5.2 Verstärkungsarten
5.3 Herstellungsverfahren
5.4 Verstärkungsmechanismen
5.5 Mikrostruktur / Grenzflächen
5.6 Eigenschaften
5.7 Anwendungen
5.8 Materialprüfung und Qualitätssicherung
5.9 Literatur zum Kapitel 5
SkriptDas Skript wird zu Semesterbeginn abgegeben
LiteraturIm Skript findet sich ein umfassender Literaturhinweis
Voraussetzungen / BesonderesVor jeder Stunde werden Handouts an die Studenten verteilt oder als Download zur Verfügung gestellt.

Die Uebungen werden in die Vorlesung integriert und in kleinen Gruppen als Teamarbeit durchgeführt. Sie dienen dazu den Vorlesungsstoff zu vertiefen.

schriftliche Semesterendprüfung