Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021

Nummer	Titel	Typ	ECTS	Umfang	Dozierende
Maschineningenieurwissenschaften Bachelor
4. Semester
Obligatorische Fächer
Prüfungsblock 2
402-0034-10L	Physik II	O	4 KP	2V + 2U	W. Wegscheider
Kurzbeschreibung	Zweisemestrige Einfuehrung in die Grundlagen und Denkweise der Physik: Elektrizitaet und Magnetismus, Licht, Wellen, Quantenphysik, Festkoerperphysik, Halbleiter. Vertiefung in ausgewaehlte Themen der modernen Physik von grosser technologischer oder industrieller Bedeutung.
Lernziel	Foerderung des wissenschaftlichen Denkens. Verstaendnis der physikalischen Konzepte und Phaenomene, welche der modernen Technik zugrunde liegen. Ueberblick ueber die Themen der klassischen und modernen Physik.
Inhalt	Einfuehrung in die Quantenphysik, Absorption und Emission, Festkoerper, Halbleiter.
Skript	Notizen zum Unterricht werden verteilt.
Literatur	Paul A. Tipler, Gene Mosca, Michael Basler und Renate Dohmen Physik: für Wissenschaftler und Ingenieure Spektrum Akademischer Verlag, 2009, 1636 Seiten, ca. 80 Euro. Paul A. Tipler, Ralph A. Llewellyn Moderne Physik Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2009, 982 Seiten, ca. 75 Euro.
Voraussetzungen / Besonderes	Testatbedingung: Keine
227-0075-00L	Elektrotechnik I	O	3 KP	2V + 2U	J. Leuthold
Kurzbeschreibung	Grundlagenvorlesung im Fachgebiet Elektrotechnik mit folgenden Themen: Konzepte von Spannung und Strom; Analyse von Gleich- und Wechselstromnetzwerken; Serie- und Parallelschaltungen von (komplexen) Widerstandsnetzwerken; Kirchhoff'sche Gesetze und andere Netzwerktheoreme; Transiente Vorgänge; Grundlagen elektrischer und magnetischer Felder;
Lernziel	Das Verständnis für grundlegende Konzepte der Elektrotechnik, im Speziellen der Schaltungstheorie soll gefördert werden. Der/die erfolgreiche Student/in kennt am Ende die Grundelemente elektrischer Schaltungen und beherrscht die Grundgesetze und -theoreme zur Bestimmung von Spannungen und Strömen in einer Schaltung mit solchen Elementen. Er/sie kann auch grundlegende Schaltungsberechnungen durchführen.
Inhalt	Diese Vorlesung vermittelt Grundlagenkenntnisse im Fachgebiet Elektrotechnik. Ausgehend von den grundlegenden Konzepten der Spannung und des Stroms wird die Analyse von Netzwerken bei Gleich- und Wechselstrom behandelt. Dabie werden folgende Themen behandelt: Kapitel 1 Das elektrostatische Feld Kapitel 2 Das stationäre elektrische Strömungsfeld Kapitel 3 Einfache elektrische Netzwerke Kapitel 4 Halbleiterbauelemente (Dioden, der Transistor) Kapitel 5 Das stationäre Magnetfeld Kapitel 6 Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld Kapitel 7 Der Übergang zu den zeitabhängigen Strom- und Spannungsformen Kapitel 8 Wechselspannung und Wechselstrom
Skript	Die Vorlesungsfolien werden auf Moodle bereitgestellt. Als ausführliches Skript wird das Buch "Manfred Albach. Elektrotechnik, Person Verlag, Ausgabe vom 1.8.2011" empfohlen.
Literatur	Für das weitergehende Studium werden in der Vorlesung verschiedene Bücher vorgestellt.
151-0102-00L	Fluiddynamik I	O	6 KP	4V + 2U	T. Rösgen
Kurzbeschreibung	Es wird eine Einführung in die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Fluiddynamik geboten. Themengebiete sind u.a. Dimensionsanalyse, integrale und differentielle Erhaltungsgleichungen, reibungsfreie und -behaftete Strömungen, Navier-Stokes Gleichungen, Grenzschichten, turbulente Rohrströmung. Elementare Lösungen und Beipiele werden päsentiert.
Lernziel	Einführung in die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Fluiddynamik. Vertrautmachen mit den Grundbegriffen, Anwendungen auf einfache Probleme.
Inhalt	Phänomene, Anwendungen, Grundfragen Dimensionsanalyse und Ähnlichkeit; Kinematische Beschreibung; Erhaltungssätze (Masse, Impuls, Energie), integrale und differentielle Formulierungen; Reibungsfreie Strömungen: Euler-Gleichungen, Stromfadentheorie, Satz von Bernoulli; Reibungsbehaftete Strömungen: Navier-Stokes-Gleichungen; Grenzschichten; Turbulenz
Skript	Ein Skript (erweiterte Formelsammlung) zur Vorlesung wird elektronisch zur Verfügung gestellt.
Literatur	Empfohlenes Buch: Fluid Mechanics, Kundu & Cohen & Dowling, 6th ed., Academic Press / Elsevier (2015).
Voraussetzungen / Besonderes	Voraussetzungen: Physik, Analysis
151-0052-00L	Thermodynamik II	O	4 KP	2V + 2U	N. Noiray, D. Poulikakos
Kurzbeschreibung	Einführung in die Thermodynamik von reaktiven Systemen und in die Wärmeübertragung.
Lernziel	Einführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik. Schwerpunkt: Chemische Thermodynamik und Wärmeübertragung.
Inhalt	1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik für chemisch reaktive Systeme, chemische Exergie, Brennstoffzellen und kinetische Gastheorie. Allgemeine Betrachtungen, Mechanismen der Wärmeübertragung. Einführung der Wärmeleitung. Stationäre eindimensionale Wärmeleitung. Stationäre zweidimensionale Wärmeleitung. Instationäre Leitung. Konvektion. Erzwungene Konvektion - umströmte und durchströmte Körper. Natürliche Konvektion. Verdampfung (Sieden) und Kondensation. Wärmestrahlung. Kombinierte Arten der Wärmeübertragung.
Skript	Folien und Vorlesungsunterlagen in Deutsch.
Literatur	F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, and A.S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 6th edition, 2006. M.J. Moran, H.N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons, 2007.

Wahlfächer
Nummer	Titel	Typ	ECTS	Umfang	Dozierende
151-0304-00L	Dimensionieren II	W	4 KP	4G	K. Wegener
Kurzbeschreibung	Dimensionieren (Festigkeitsrechnung) von Bauteilen und Maschinenelementen. Welle-Nabeverbindung, Schweiss- und Lötverbindungen, Federn, Schrauben, Wälz - und Gleitlager, Getriebe, Verzahnungen, Kupplungen und Bremsen sowie deren praktische Anwendung.
Lernziel	Die Studierenden erweitern in dieser Lehrveranstaltung ihr Wissen über das Dimensionieren von Bauteilen und Maschinen-Elementen. Es wird grossen Wert auf die Anwendung des Wissens zum Aufbau einer Handlungskompetenz gelegt. Die Studierenden sollen in der Lage sein, selbständig Einsatzfälle aufgrund von verschiedenen Randbedingungen, Funktions - und Festigkeitsberechnungen zu entscheiden.
Inhalt	Es werden die Maschinen-Elemente Löt - und Schweissverbindungen, Federn, Welle-Nabeverbindung, Getriebe, Verzahnungen und Kupplungen behandelt. Zu allen Maschinenelementen wird deren Funktionsweise und Einsatz bzw. Anwendungsgrenzen sowie die Auslegung behandelt. In den Übungen werden praktische Anwendungsfälle z.T. gemeinsam z.T. eigenständig gelöst.
Skript	Script vorhanden. Kosten: SFr. 40.-
Voraussetzungen / Besonderes	Voraussetzungen: Grundlagen der Produkt-Entwicklung Dimensionieren 1 Kredit-Bedingungen/ Prüfung: Innerhalb der Lehrveranstaltung dimensionieren die Studierenden einige Beispiele selbständig. Das Lehrfach wird in der darauffolgenden Prüfungssession geprüft. Kredite werden erteilt, wenn die Prüfung bestanden ist.
151-0431-00L	Models, Algorithms and Data: Introduction to Computing	W	4 KP	2V + 1U	J. H. Walther, G. Arampatzis
Kurzbeschreibung	Fundamental Computational Methods for data analysis, modeling and simulation relevant to Engineering applications. The course emphasizes the implementation of these methods in Python with application examples drawn from Engineering applications
Lernziel	The course aims to introduce Engineering students to fundamentals of Interpolation, Solution of non-linear equations, Filtering and Numerical Integration as well as the use of novel methods such as Machine Learning and Bayesian Uncertainty Quantification. The course aims to integrate numerical methods with enhancing the students' programming skills.
Skript	https://www.cse-lab.ethz.ch/teaching/mad_fs21/ Lecture Notes
Literatur	1. Introduction to Applied Mathematics, G. Strang 2. Analysis of Numerical Methods, Isaacson and Keller
Voraussetzungen / Besonderes	A course on the interface of classical (first principle) and Data driven models in computing. Fundamental algorithms for inference, approximation and optimisation. Bridging the gap of Computational and Data sciences.
151-0590-00L	Regelungstechnik II	W	4 KP	2V + 2U	L. Guzzella
Kurzbeschreibung	SISO-Regelung: Reglerauslegung (PID, Kaskaden, Prädiktoren, numerische Methoden), Kompensation von Nichtlinearitäten, Reglerrealisierung. MIMO-Regelung: Auslegung von Reglern mit Zustandsrückführung, Zustandsbeobachtern und beobachterbasierten Reglern im Zeitbereich, insbesondere LQR und LQG Ansätze. Robustheitsanalyse und Ansätze zur Robustheitssteigerung. Reglerentwurf im Frequenzbereich.
Lernziel	Teil I: Die Studierenden sind in der Lage, leistungsfähige SISO Regler zu entwerfen und zu implementieren und die wichtigsten Nichtlinearitäten zu kompensieren. Teil II: Die Studierenden verstehen den Übergang von SISO zu MIMO Regelsystemen und beherrschen die wichtigsten Analyse- und Syntheseverfahren für MIMO Regelkreise.
Inhalt	Teil I: Leistungsfähigere Auslegungsmethoden für SISO Regler (PID, Kaskaden, Prädiktoren, numerische Verfahren). Kompensation der wichtigsten Nichtlinearitäten. Reglerrealisierung mit analogen und digitalen Elementen. Teil II: Erweiterung der SISO Grundideen (Zeit- und Frequenzbereich, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Eigenwerte, Pole, Nullstellen, Frequenzgänge, etc.) auf MIMO Systeme. Entwurf von Reglern im Zeitbereich mit Zustandsrückführung, insbesondere LQR-Ansätze. Entwurf von Zustandsbeobachtern und beobachterbasierte Regler mit Ausgangsrückführung, insbesondere LQG-Ansätze. Analyse der Robustheit vom MIMO Regelkreisen und Ansätze zur Robustheitssteigerung. Ausblick auf Entwurf von Reglern im Frequenzbereich. Vertiefung des Stoffs anhand diverser Fallstudien.
Skript	Skript zu Regelungstechnik II. Teile aus Analysis and Synthesis of Single-Input Single-Output Control Systems, Lino Guzzella, vdf Hochschulverlag. Zusätzlich werden die Folien der Vorlesung online gestellt.
Literatur	- Analysis and Synthesis of Single-Input Single-Output Control Systems, Lino Guzzella, vdf Hochschulverlag. - S. Skogestad and I. Postlethwaite. Multivariable Feedback Control, Analysis and design, 2nd ed. John Wiley and Sons. - K. Zhou with J. C. Doyle. Essentials of Robust Control. Prentice Hall. - Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers Karl J. Åström and Richard M. Murray
Voraussetzungen / Besonderes	Kenntnisse der klassischen Steuerungstheorie (z.B. aus dem Kurs "151-0591-00 - Regelungstechnik I").
151-0700-00L	Fertigungstechnik	W	4 KP	2V + 2U	K. Wegener
Kurzbeschreibung	Grundbegriffe der Produktionstechnik, Umformen, Spanen, Laserbearbeitung, Mechatronik im Produktionsmaschinenbau, Qualitätssicherung Prozesskettenplanung.
Lernziel	- Kenntnis fertigungstechnischer Grundbegriffe - Grundkenntnisse einiger Verfahren, deren Funktionsweise und Auslegung (Umformtechnik, Trennende Verfahren, Lasertechnik) - Wissen um produktdefinierende Eigenschaften und Anwendungsgrenzen - im Wettbewerb der Verfahren die richtigen Entscheidungen treffen, - Vorgehen zur Prozesskettenplanung - Grundkenntnisse zur Qualitätssicherung
Inhalt	Erläuterung produktionstechnischer Grundbegriffe und Einblick in die Funktionsweise eines Fertigungsbetriebs. Vorgestellt werden in unterschiedlicher Tiefe umformende und trennende Fertigungsverfahren, sowie die Laserbearbeitung (schweissen und schneiden), deren Auslegung, produktdefinierende Eigenschaften und Anwendungsgrenzen sowie die zugehörigen Fertigungsmittel. Behandelt werden weiter Grundbegriffe der industriellen Messtechnik und mechatronische Konzepte im Werkzeugmaschinenbau.
Skript	Ja
Literatur	Herbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.) Fertigungstechnik. 6. Aufl. Springer Verlag 2003
Voraussetzungen / Besonderes	Es ist eine Exkursion zu einem oder zwei fertigungstechnischen Betrieben geplant
151-0966-00L	Introduction to Quantum Mechanics for Engineers	W	4 KP	2V + 2U	D. J. Norris
Kurzbeschreibung	This course provides fundamental knowledge in the principles of quantum mechanics and connects it to applications in engineering.
Lernziel	To work effectively in many areas of modern engineering, such as renewable energy and nanotechnology, students must possess a basic understanding of quantum mechanics. The aim of this course is to provide this knowledge while making connections to applications of relevancy to engineers. After completing this course, students will understand the basic postulates of quantum mechanics and be able to apply mathematical methods for solving various problems including atoms, molecules, and solids. Additional examples from engineering disciplines will also be integrated.
Inhalt	Fundamentals of Quantum Mechanics - Historical Perspective - Schrödinger Equation - Postulates of Quantum Mechanics - Operators - Harmonic Oscillator - Hydrogen atom - Multielectron Atoms - Crystalline Systems - Spectroscopy - Approximation Methods - Applications in Engineering
Skript	Class Notes and Handouts
Literatur	Text: David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, Cambridge University Press.
Voraussetzungen / Besonderes	Analysis III, Mechanics III, Physics I, Linear Algebra II
327-3002-00L	Materials for Mechanical Engineers	W	4 KP	2V + 1U	R. Spolenak, A. R. Studart, R. Style
Kurzbeschreibung	This course provides a basic foundation in materials science for mechanical engineers. Students learns how to select the right material for the application at hand. In addition, the appropriate processing-microstructure-property relationship will lead to the fundamental understanding of concepts that determines the mechanical and functional properties.
Lernziel	At the end of the course, the student will able to: • choose the appropriate material for mechanical engineering applications • find the optimal compromise between materials property, cost and ecological impact • understand the most important concepts that allow for the tuning of mechanical and functional properties of materials
Inhalt	Block A: Materials Selection • Principles of Materials Selection • Introduction to the Cambridge Engineering Selector • Cost optimization and penalty functions • Ecoselection Block B: Mechanical properties across materials classes • Young's modulus from 1 Pa to 1 TPa • Failure: yield strength, toughness, fracture toughness, and fracture energy • Strategies to toughen materials from gels to metals. Block C: Structural Light Weight Materials • Aluminum and magnesium alloys • Engineering and fiber-reinforced polymers Block D: Structural Materials in the Body • Strength, stiffness and wear resistance • Processing, structure and properties of load-bearing implants Block E: Structural High Temperature Materials • Superalloys and refractory metals • Structural high-temperature ceramics Block F: Materials for Sensors • Semiconductors • Piezoelectrica Block G: Dissipative dynamics and bonding • Frequency dependent materials properties (from rheology of soft materials to vibration damping in structural materials) • Adhesion energy and contact mechanics • Peeling and delamination Block H: Materials for 3D Printing • Deposition methods and their consequences for materials (deposition by sintering, direct ink writing, fused deposition modeling, stereolithography) • Additive manufacturing of structural and active Materials
Literatur	• Kalpakjian, Schmid, Werner, Werkstofftechnik • Ashby, Materials Selection in Mechanical Design • Meyers, Chawla, Mechanical Behavior of Materials • Rösler, Harders, Bäker, Mechanisches Verhalten der Werkstoffe
626-0012-00L	Bioengineering Für die Fokus-Vertiefung Biomedizinische Technik ist die Wahl dieses Wahlfaches dringend empfohlen.	W	4 KP	3G	S. Panke, J. G. Snedeker
Kurzbeschreibung	Einführung in die Biologie für Ingenieure: Grundlagen der Biochemie, des zellulären Metabolismus (Prinzipien von Energie- und Stofftransfer in zellulären Systemen), der Zellbiologie (Struktur und Zusammensetzung von Zellen), von Transportvorgängen über Zellmembranen, Wachstum, Zellreproduktion); zelluläre und molekulare Biophysik, quantitative Methoden in Bio- und biomedizinischem Engineering
Lernziel	Studenten, die bereits über die Grundlagen in den Ingenieurswissenschaften verfügen werden breit in die Grundlagen in den Bereichen Biologie und Biochemie eingeführt. Der Fokus wird dabei auf solchen Aspekten liegen, die relevant für R&D Projekt in den Bereichen Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik und biomedizinische Technik sind. Technisch nutzbare Aspekte von Biologie und Biochemie werden angesprochen, um das grundlegende Verständnis und Vokabular für die Kommunikation mit Biologen und Biotechnologen zu ermöglichen.
Inhalt	Grundlagen der Biochemie, des zellulären Metabolismus (Prinzipien von Energie- und Stofftransfer in zellulären Systemen), der Zellbiologie (Struktur und Zusammensetzung von Zellen, Transportvorgänge über Zellmembranen hinweg, Wachstum, Zellreproduktion), Biotechnologie und die Einführung quantitativer Methoden für die Biotechnologie und das biomedizinische Ingenieurwesen
Skript	Die Präsentationen in den Vorlesungen werden auf ILIAS zur Verfügung gestellt.
Literatur	NA Campbell, JB Reece : Biology, Oxford University Press; B. Alberts et al : Molecular Biology of the Cell , Garland Science; J. Koolman , Roehm KH : Color Atlas of Biochemistry, Thieme-Verlag.; CR Jacobs, H Huang, RY Kwon: Introduction to Cell Mechanics and Mechanobiology, Garland Science;

Ingenieur-Tools Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
Nummer	Titel	Typ	ECTS	Umfang	Dozierende
252-0862-00L	Engineering Tool: Modelling Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.	W+	0.4 KP	1K	M. Schwerhoff
Kurzbeschreibung	This course provides an introduction to modelling, i.e. the representation of real-world entities and systems in computer programs. Basic modelling techniques will be introduced and illustrated, and students will apply these techniques in small projects, by modelling parts of systems such as a lift or a railway network.
Lernziel	Students develop an intuition for modelling the essential aspects of simple applications from their field. They learn how to transform such a model into a computer program.
Voraussetzungen / Besonderes	Lecture Series Informatik 252-0832-00L or equivalent knowledge in programming with C++. Engineering Tool: Advanced Programming with C++ is recommended, but not mandatory. Work on a programming project. Course can only be taken if the programming project is executed and submitted. If no solution to the programming project is submitted, the course is considered failed ("drop out").
151-0042-01L	Ingenieur-Tool: FEM-Programme Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.	W+	0.4 KP	1K	B. Berisha
Kurzbeschreibung	Der Kurs "Einführung in FEM-Programme" macht die Studierenden mit der Durchführung einfacher Strukturanalysen mit der Finite-Elemente-Methode vertraut.
Lernziel	Kennenlernen eines modernen Finite-Elemente Programms. Einstieg in Strukturberechnungen von komplexen CAD Bauteilen mittels FEM. Kritische Interpretation der Lösungen mittels Konvergenzanalyse.
Inhalt	- FEM-Theorie - Charakterisierung der FEM - Grundlagen der Elastizitätstheorie - Randwertproblem in der Verschiebungsformulierung - Standardformulierung/Variationsprinzip - Elementtypen - Randbedingungen - Strukturanalyse mit FEM - Nichtlinearitäten (iterative/inkrementelle Lösungssuche) - Dynamische Prozesse
Skript	Lehrunterlagen: Die im Kurs verwendeten Unterlagen stammen vom Frühlingssemester 2019 und wurden entsprechend erweitert und ergänzt.
Literatur	Es werden keine Textbücher benötigt.
Voraussetzungen / Besonderes	Installation von ABAQUS 2021 - Teaching Für den Toolkurs wird "Abaqus 2021 -Teaching" benötigt. Die Installationsdatei, sowie die Installationsanleitung, sind auf dem IT-SHOP zu finden (https://itshop.ethz.ch/EndUser/Items/Home). Abaqus 2021 - Teaching ist NUR für WINDOWS und LINUX verfügbar. Es stehen keine Rechner zur Verfügung! Für weitere Informationen siehe "Ankündigungen" in MOODLE.

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