Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2022

A. Iozzi

Kurzbeschreibung

Introduction to partial differential equations. Differential equations which are important in applications are classified and solved. Elliptic, parabolic and hyperbolic differential equations are treated. The following mathematical tools are introduced: Laplace transforms, Fourier series, separation of variables, methods of characteristics.

Lernziel

Mathematical treatment of problems in science and engineering. To understand the properties of the different types of partial differential equations.

Inhalt

Laplace Transforms:
- Laplace Transform, Inverse Laplace Transform, Linearity, s-Shifting
- Transforms of Derivatives and Integrals, ODEs
- Unit Step Function, t-Shifting
- Short Impulses, Dirac's Delta Function, Partial Fractions
- Convolution, Integral Equations
- Differentiation and Integration of Transforms

Fourier Series, Integrals and Transforms:
- Fourier Series
- Functions of Any Period p=2L
- Even and Odd Functions, Half-Range Expansions
- Forced Oscillations
- Approximation by Trigonometric Polynomials
- Fourier Integral
- Fourier Cosine and Sine Transform

Partial Differential Equations:
- Basic Concepts
- Modeling: Vibrating String, Wave Equation
- Solution by separation of variables; use of Fourier series
- D'Alembert Solution of Wave Equation, Characteristics
- Heat Equation: Solution by Fourier Series
- Heat Equation: Solutions by Fourier Integrals and Transforms
- Modeling Membrane: Two Dimensional Wave Equation
- Laplacian in Polar Coordinates: Circular Membrane, Fourier-Bessel Series
- Solution of PDEs by Laplace Transform

Skript

Lecture notes by Prof. Dr. Alessandra Iozzi:
https://polybox.ethz.ch/index.php/s/D3K0TayQXvfpCAA

Literatur

E. Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics, John Wiley & Sons, 10. Auflage, 2011

C. R. Wylie & L. Barrett, Advanced Engineering Mathematics, McGraw-Hill, 6th ed.

S.J. Farlow, Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, Dover Books on Mathematics, NY.

G. Felder, Partielle Differenzialgleichungen für Ingenieurinnen und Ingenieure, hypertextuelle Notizen zur Vorlesung Analysis III im WS 2002/2003.

Y. Pinchover, J. Rubinstein, An Introduction to Partial Differential Equations, Cambridge University Press, 2005

For reference/complement of the Analysis I/II courses:

Christian Blatter: Ingenieur-Analysis
https://people.math.ethz.ch/~blatter/dlp.html

151-0503-00L

Dynamics

6 KP

4V + 2U

D. Kochmann

Kurzbeschreibung

Dynamics of particles, rigid bodies and deformable bodies: Motion of a single particle, motion of systems of particles, 2D and 3D motion of rigid bodies, vibrations, waves

Lernziel

This course provides Bachelor students of mechanical and civil engineering with fundamental knowledge of the kinematics and dynamics of mechanical systems. By studying the motion of a single particle, systems of particles, of rigid bodies and of deformable bodies, we introduce essential concepts such as kinematics, kinetics, work and energy, equations of motion, and forces and torques. Further topics include the stability of equilibria and vibrations as well as an introduction to the dynamics of deformable bodies and waves in elastic rods. Throughout the course, the basic principles and application-oriented examples presented in the lectures and weekly exercise sessions help students aquire a proficient background in engineering dynamics, learn and embrace problem-solving techniques for dynamical engineering problems, gain cross-disciplinary expertise (by linking concepts from, among others, mechanics, mathematics, and physics), and prepare students for advanced courses and work on engineering applications.

Inhalt

1. Motion of a single particle: kinematics (trajectory, velocity, acceleration), forces and torques, constraints, active and reaction forces, balance of linear and angular momentum, work-energy balance, conservative systems, equations of motion.
2. Motion of systems of particles: internal and external forces, balance of linear and angular momentum, work-energy balance, rigid systems of particles, particle collisions, mass accretion/loss.
3. Motion of rigid bodies in 2D and 3D: kinematics (angular velocity, velocity and acceleration transfer, instantaneous center and axis of rotation), balance of linear and angular momentum, work-energy balance, angular momentum transport, inertial vs. moving reference frames, apparent forces, Euler equations.
4. Vibrations: Lagrange equations, concepts of stability, single-DOF oscillations (natural frequency, free-, damped-, and forced response), multi-DOF oscillations (natural frequencies, eigenmodes, free-, damped-, and forced response).
5. Introduction to waves and vibrations in deformable elastic bodies: local form of linear momentum balance, waves and vibrations in slender elastic rods.

Skript

Lecture notes (a scriptum) will be available on Moodle. Students are strongly encouraged to take their own notes during class.

Literatur

A complete set of lecture notes (a scriptum) is available on Moodle. Further reading materials are suggested but not required for this class.

Voraussetzungen / Besonderes

All course materials (including lecture notes, exercise problems, etc.) are available on Moodle.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

151-0303-00L

Dimensionieren I

3 KP

D. Mohr, B. Berisha, E. Mazza

Kurzbeschreibung

Einführung in das Dimensionieren von Bauteilen und Maschinenelementen. Grundlagen zur Behandlung strukturmechanischer Auslegungsproblemen werden behandelt: Strukturtheorien wie auch eine Einführung in die Methode der Finiten Elemente. Weiter werden Elemente aus der Bruchmechanik, Plastizität und Stabilität behandelt. Die Anwendung von Regelwerken
(Normen) wird anhand von Beispielen behandelt.

Lernziel

Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen der Festigkeitslehre (Mechanik 2) anzuwenden bzw. zu erweitern. Studierende lernen wie man aus konkreten Problemstellungen ein geeignetes Modell bildet, dieses löst und kritisch analysiert um typische Auslegungsfragen im Maschinenbau zu beantworten.

Inhalt

- Grundproblem der Kontinuumsmechanik
- Strukturtheorien
- Einführung in die Methode der Finiten Elemente
- Versagenshypothesen und Festigkeitsnachweise
- Ermüdung
- Stabilität von Strukturen

Skript

Wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.

Literatur

Wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.

151-0051-00L

Thermodynamik I

4 KP

A. Bardow, C. Müller

Kurzbeschreibung

Einführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik.

Lernziel

Einführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik.

Inhalt

1. Konzepte und Definitionen
2. Der erste Hauptsatz, der Begriff der Energie und Anwendungen für geschlossene Systeme
3. Eigenschaften reiner kompressibler Substanzen, quasistatische Zustandsänderungen
4. Elemente der kinetischen Gastheorie
5. Der erste Hauptsatz in offenen Systemen - Energieanalyse in einem Kontrollvolumen
6. Der zweite Hauptsatz - Der Begriff der Entropie
7. Nutzbarkeit der Energie - Exergie
8. Thermodynamische Beziehungen für einfache, kompressible Substanzen.

Skript

vorhanden

Literatur

M.J. Moran, H.N Shapiro, D.D. Boettner and M.B. Bailey, Principles of Engineering Thermodynamics, 8th Edition, John Wiley and Sons, 2015.

H.D. Baehr and S. Kabelac, Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, 2012.

P. Stephan, K. Schaber, K. Stephan und F. Mayinger, Thermodynamik – Grundlagen und technische Anwendungen, 19. Auflage, Springer Verlag, 2013. https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-30098-1

H. Herwig, C. Kautz und A. Moschallski, Technische Thermodynamik, 2. Auflage, Springer Vieweg, 2016. https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-658-11888-4

151-0591-00L

Control Systems I

Note: The previous course title in German until HS21 "Regelungstechnik I".

4 KP

3. Semester: Ingenieur-Tools

E. Frazzoli

Kurzbeschreibung

Analyse und Synthese einschleifiger Regelsysteme (SISO). Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme (Zustandsraummodell, Übertragungsfunktion), Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Klassische Regelung mit PID-Regler. Nyquist-Kriterium, Loop-shaping mit Leadlag-Elementen.

Lernziel

Identifizieren der Rolle und Bedeutung von Regelsystemen in der Welt. Modellieren und Linearisieren von dynamischen Systemen mit einem Ein- und Ausgang. Interpretieren der Stabilität, Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit linearer Systeme. Beschreibung und Assoziierung modularer Blöcke linearer Systeme in der Zeit- und Frequenzdomäne mit Gleichungen und grafischen Darstellungen (Bode-, Nyquistdiagramm, Zeitdomänenverhalten) und deren Wechselverhalten. Erstellen von standard Rückführungsreglern, um linearisierte Systeme zu steuern und regeln. Erklären der Unterschiede zwischen erwarteten und tatsächlichen Regelungsresultstaten.

Inhalt

Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme mit einem Ein- und Ausgang. Zustandsraumdarstellung der Modelle. Verhalten linearer Systeme im Zeitbereich und ihre Analyse auf Stabilität (Eigenwerte), Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Laplace-Transformation und Analyse des Systems im Frequenzbereich. Übertragungsfunktion des Systems. Einfluss der Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion auf das dynamische Verhalten (Stabilität) des Systems. Harmonische Analyse des Systems durch den Frequenzgang. Stabilitätsanalyse des Regelsystems mit dem Nyquist-Kriterium. Prinzipielle Eigenschaften und Einschränkungen von Regelsystemen. Spezifikationen des Regelsystems. Entwurf von PID-Regler. Loop-shaping und Robustheit des Regelsystems. Diskrete Regelsystemrepräsentation und Stabilitätsanalyse.

Voraussetzungen / Besonderes

Grundlagenkentnisse der (komplexen) Analysis und der linearen Algebra.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	gefördert
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	gefördert
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	gefördert
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

Prüfungsblock 2

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

402-0033-10L

Physik I

Der Kurs wird zum letzten Mal im HS22 angeboten.

6 KP

4V + 2U

L. Degiorgi

Kurzbeschreibung

Einsemestrige Einführung in die Grundlagen und Denkweise der Physik: Elektrizität und Magnetismus, Licht, Schwingungen und Wellen mit Doppler Effekt. Vertiefung in ausgewählte Themen der modernen Physik von grosser technologischer oder industrieller Bedeutung.

Lernziel

Ziel der Vorlesung ist die Förderung des wissenschaftlichen Denkens, und das Verständnis von physikalischen Konzepten und Phänomenen, welche der modernen Technik zugrunde liegen. Gleichzeitig soll ein Ueberblick über die Themen der klassischen und modernen Physik vermittelt werden.

Inhalt

Elektrische und magnetische Felder, Elekrischer Strom, Magnetismus, Maxwell Gleichungen, Schwingungen, Wellen.

Skript

Notizen zum Unterricht werden verteilt.

Literatur

Hans J. Paus, Physik in Experimenten und Beispielen, Carl Hanser Verlag München Wien (als unterrichtsbegleitendes und ergänzendes Lehrbuch), ca. 50 Euro.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	gefördert
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Problemlösung	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	geprüft
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0021-00L

Ingenieur-Tool: Einführung in MATLAB

Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

0.4 KP

B. Berisha

Kurzbeschreibung

Einführung in das numerische Rechnen am Beispiel des Programms MATLAB.

Lernziel

Einführung in das numerische Rechnen am Beispiel des Programms MATLAB.

Inhalt

Kurzeinführung in die Strukturen des Programms MATLAB; Umgang mit Vektoren und Matrizen; grafische Möglichkeiten mit MATLAB; Differentialrechnung, Integralrechnung, Differentialgleichungen; Programmieren mit MATLAB; Datenanalyse und Statistik; Interpolation und Polynome. Zusätzlich gibt es zwei Arten von Übungen mit Lösungen: Direkte Beispiele zu den einzelnen MATLAB-Befehlen und Beispiele praktischer technischer Probleme, bei denen die Möglichkeiten von MATLAB zusammenfassend gezeigt werden.

Skript

Kursunterlagen:
https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=15113

Voraussetzungen / Besonderes

Der Kurs findet in einem Hörsaal statt und es stehen keine Rechner zur Verfügung. Es wird empfohlen, dass pro zwei Studierenden mindestens ein Laptop mit installiertem Matlab mitgebracht wird.

Installation Matlab:

- es funktionieren alle Versionen
- netzunabhängige Node-Lizenz (z.B. zum Download im ETH IT Shop)
- folgende Toolboxes/Features müssen installiert sein: Simulink (wird für RT1 benutzt), Curve Fitting Toolbox, Optimization Toolbox, Symbolic Toolbox, Global Optimization Toolbox

252-0863-00L

Engineering Tool: Advanced Programming with C++

Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

5. Semester: Obligatorische Fächer: Prüfungsblock 3

0.4 KP

F. Friedrich Wicker

Kurzbeschreibung

The programming model of C++ is discussed in some depth. In particular the mechanisms for efficient memory management and generic programming with C++ are covered.

Lernziel

Ability to implement memory-efficient data structures and efficient generic algorithms using C++.

Inhalt

Vectors, pointers and iterators, range for, keyword auto, a class for vectors, subscript-operator, move-construction and iteration. RAII (Resouce Allocation is Initialization) Principle, Templates and Generic Programming, Functors and Lambda Expressions.

Skript

Detailled, bilingual slides of the lectures will be made available.

Literatur

B.Stroustrup, The C++ Programming Language (4th Edition), Addison Wesley 2013.

Voraussetzungen / Besonderes

Lecture Series Informatik I 252-0832-00L or equivalent knowledge in programming with C++.

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 («no show»).

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0261-00L

Thermodynamics III

3 KP

R. S. Abhari, A. Steinfeld

Kurzbeschreibung

Untersuchung der technischen Anwendungen und Erweiterung der Grundlagen, die in Thermodynamik I und II erarbeitet wurden.

Lernziel

Das Verständnis und Anwenden von thermodynamischen Prinzipien und Prozessen für Kreisprozesse, die in der Praxis benutzt werden.

Inhalt

Wärmestrahlung, Wärmetauscher, Gasgemische & Psychrometrie, Dampf Prozesse, Gasturbinen Prozesse, Verbrennungsmotoren, Wärmepumpen

151-0103-00L

Fluiddynamik II

3 KP

P. Jenny

Kurzbeschreibung

Ebene Potentialströmungen: Stromfunktion und Potential, Singularitätenmethode, instationäre Strömung, aerodynamische Begriffe.
Drehungsbehaftete Strömungen: Wirbelstärke und Zirkulation, Wirbeltransportgleichung, Wirbelsätze von Helmholtz und Kelvin.
Kompressible Strömungen: Stromfadentheorie, senkrechter und schiefer Verdichtungsstoss, Laval-Düse, Prandtl-Meyer-Expansion, Reibungseinfluss.

Lernziel

Erweiterung der Grundlagen der Fluiddynamik.
Grundbegriffe, Phänomene und Gesetzmässigkeiten von drehungsfreien, drehungsbehafteten und eindimensionalen kompressiblen Strömungen vermitteln.

Inhalt

Ebene Potentialströmungen: Stromfunktion und Potential, komplexe Darstellung, Singularitätenmethode, instationäre Strömung, aerodynamische Begriffe.
Drehungsbehaftete Strömungen: Wirbelstärke und Zirkulation, Wirbeldynamik und Wirbeltransportgleichung, Wirbelsätze von Helmholtz und Kelvin.
Kompressible Strömungen: Stromfadentheorie, senkrechter und schiefer Verdichtungsstoss, Laval-Düse, Prandtl-Meyer-Expansion, Reibungseinfluss.

Skript

ja
(Siehe auch untenstehende Information betreffend der Literatur.)

Literatur

P.K. Kundu, I.M. Cohen, D.R. Dowling: Fluid Mechanics, Academic Press, 5th ed., 2011 (includes a free copy of the DVD "Multimedia Fluid Mechanics")

P.K. Kundu, I.M. Cohen, D.R. Dowling: Fluid Mechanics, Academic Press, 6th ed., 2015 (does NOT include a free copy of the DVD "Multimedia Fluid Mechanics")

Voraussetzungen / Besonderes

Analysis I/II, Fluiddynamik I, Grundbegriffe der Thermodynamik (Thermodynamik I).

Für die Formulierung der Grundlagen der Fluiddynamik werden unabdingbar Begriffe und Ergebnisse aus der Mathematik benötigt. Erfahrungsgemäss haben einige Studierende damit Schwierigkeiten.
Es wird daher dringend empfohlen, insbesondere den Stoff über
- elementare Funktionen (wie sin, cos, tan, exp, deren Umkehrfunktionen, Ableitungen und Integrale) sowie über
- Vektoranalysis (Gradient, Divergenz, Rotation, Linienintegral ("Arbeit"), Integralsätze von Gauss und von Stokes, Potentialfelder als Lösungen der Laplace-Gleichung) zu wiederholen. Ferner wird der Umgang mit
- komplexen Zahlen und Funktionen (siehe Anhang des Skripts Analysis I/II Teil C und Zusammenfassung im Anhang C des Skripts Fluiddynamik) benötigt.

Literatur z.B.: U. Stammbach: Analysis I/II, Skript Teile A, B und C.

Wahlfächer

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0573-00L

System Modeling

4 KP

L. Guzzella

Kurzbeschreibung

Einführung in die Systemmodellierung für die Steuerung. Generische Modellierungsansätze auf der Grundlage erster Prinzipien, Lagrangealer Formalismus, Energieansätze und experimentelle Daten. Modellparametrierung und Parametrierung. Grundlegende Analyse von linearen und nichtlinearen Systemen.

Lernziel

Erfahren Sie, wie man mathematisch ein physisches System oder einen Prozess in Form eines Modells beschreibt, das für Analyse- und Kontrollzwecke verwendbar ist.

Inhalt

Diese Vorlesung führt generische Systemmodellierungsansätze für steuerungsorientierte Modelle ein, die auf ersten Prinzipien und experimentellen Daten basieren. Die Vorlesung umfasst zahlreiche Beispiele für mechatronische, thermodynamische, chemische, flüssigkeitsdynamische, energie- und verfahrenstechnische Systeme. Modellskalierung, Linearisierung, Auftragsreduktion und Ausgleich. Parameterschätzung mit Methoden der kleinsten Quadrate. Verschiedene Fallstudien: Lautsprecher, Turbinen, Wasser angetriebene Rakete, geostationäre Satelliten usw. Die Übungen behandeln praktische Beispiele.

Skript

Das Skript in englischer Sprache wird in digitaler Form erhältlich sein.

Literatur

Eine Literaturliste ist im Skript enthalten.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	gefördert
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

151-0575-01L

Signals and Systems

4 KP

A. Carron

Kurzbeschreibung

Signals arise in most engineering applications. They contain information about the behavior of physical systems. Systems respond to signals and produce other signals. In this course, we explore how signals can be represented and manipulated, and their effects on systems. We further explore how we can discover basic system properties by exciting a system with various types of signals.

Lernziel

Master the basics of signals and systems. Apply this knowledge to problems in the homework assignments and programming exercise.

Inhalt

Discrete-time signals and systems. Fourier- and z-Transforms. Frequency domain characterization of signals and systems. System identification. Time series analysis. Filter design.

Skript

Lecture notes available on course website.

Voraussetzungen / Besonderes

Control Systems I is helpful but not required.

151-0917-00L

Mass Transfer

4 KP

S. E. Pratsinis, V. Mavrantzas, C.‑J. Shih

Kurzbeschreibung

This course presents the fundamentals of transport phenomena with emphasis on mass transfer. The physical significance of basic principles is elucidated and quantitatively described. Furthermore the application of these principles to important engineering problems is demonstrated.

Lernziel

Inhalt

Fick's laws; application and significance of mass transfer; comparison of Fick's laws with Newton's and Fourier's laws; derivation of Fick's 2nd law; diffusion in dilute and concentrated solutions; rotating disk; dispersion; diffusion coefficients, viscosity and heat conduction (Pr and Sc numbers); Brownian motion; Stokes-Einstein equation; mass transfer coefficients (Nu and Sh numbers); mass transfer across interfaces; Analogies for mass-, heat-, and momentum transfer in turbulent flows; film-, penetration-, and surface renewal theories; simultaneous mass, heat and momentum transfer (boundary layers); homogeneous and heterogeneous reversible and irreversible reactions; diffusion-controlled reactions; mass transfer and first order heterogeneous reaction. Applications.

Literatur

Cussler, E.L.: "Diffusion", 3nd edition, Cambridge University Press, 2009.

Voraussetzungen / Besonderes

Students attending this highly-demanding course are expected to allocate sufficient time within their weekly schedule to successfully conduct the exercises.

151-0973-00L

Einführung in die Verfahrenstechnik

4 KP

F. Donat, C. Müller

Kurzbeschreibung

Lernziel

Wir vermitteln Grundlagen der Verfahrenstechnik anhand praxisnaher Beispiele sowie konkreter verfahrenstechnischen Problemstellungen in den Bereichen Prozessführung und Bilanzierung, thermische Trennverfahren, mechanische Trennverfahren und Reaktionstechnik.

Inhalt

Übersicht über die Verfahrenstechnik; Grundlagen und Aufgabenbereiche der Verfahrenstechnik; Prozessführung und Bilanzierung; Übersicht thermischer Trennverfahren und Mehrphasensystemen; Übersicht mechanischer Trennverfahren und granularer Systeme; Einführung in die Reaktionstechnik, Reaktoren und Verweilzeiten.
Neben der Vermittlung theoretischer Grundkenntnisse liegt der Fokus auf der Lösung typischer Probleme in verschiedenen Unterdisziplinen der Verfahrenstechnik.

Skript

Ein Skript zur Vorlesung wird bereitgestellt.

Literatur

Weiterführende Literatur wird im Rahmen der Lehrveranstaltung bekanntgegeben. Für den erfolgreichen Abschluss der Lehrveranstaltung genügen das Vorlesungsskript, die Folien der Vorlesung sowie die Übungsunterlagen.

151-3207-00L

Leichtbau

4 KP

P. Ermanni, T. Tancogne-Dejean, M. Zogg

Kurzbeschreibung

Die Wahlfachvorlesung Leichtbau umfasst Berechnungsmethoden für die Analyse des Trag- und Versagensverhaltens von Leichtbaustrukturen sowie Bauweisen und Gestaltungsprinzipien von Leichtbaukonstruktionen.

Lernziel

Die Lehrveranstaltung bezweckt, fundierte Grundlagen zum Verständnis und zur Auslegung und Dimensionierung von modernen Leichtbaukonstruktionen im Maschinen-, Fahrzeug- und Flugzeugbau zu vermitteln.

Inhalt

Leichtbaukonstruktionen
Dünnwandige Träger und Konstruktionen
Instabilitätsverhalten dünnwandiger Konstruktionen
Versteifte Schalenkonstruktionen
Krafteinleitung in Leichtbaukonstruktionen
Verbindungstechnik
Sandwich Konstruktionen

Skript

Skript, Handouts, Übungen

227-0076-00L

Elektrotechnik II

4 KP

C. Studer

Kurzbeschreibung

Beschreibung von sinusförmigen Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich, Funktion grundlegender analoger und digitaler Schaltungen sowie von Analog-Digital-Wandlern.

Lernziel

Sie sind fähig, folgende Inhalte anzuwenden:

- Leistungsanpassung und -berechnung
- Aktives und passives Filterdesign
- Fourieranalyse von Analogschaltungen
- Operationsverstärker, Komparator und Diskriminator
- Mit- und Gegenkopplung
- Oszillatoren
- Abtasten, Aliasing und Quantisieren
- Grundkonzepte von AD-Wandler
- Grundkonzepte von DA-Wandler
- Prinzipielle Funktionsweise von Halbleitern
- Dioden, Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren
- CMOS Digitalschaltungen
- Prozessoren und Speicher

Sie sind fähig, elektrische Netzwerke angeregt durch sinusförmigen Quellen im eingeschwungenen Zustand zu berechnen.

Sie sind fähig, analoge Schaltungen mit invertierenden/nicht-invertierenden Verstärkern, Integratoren, Differentiatoren, Tiefpass/Hochpassfilter und PI-Regler zu berechnen.

Sie sind fähig, analoge Schaltungen mit invertierenden/nicht-invertierenden Komparatoren mit und ohne Hysterese zu berechnen.

Sie sind fähig, digitale Schaltungen zu analysieren und entwickeln.

Inhalt

Beschreibung von sinusförmigen Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich, Funktion grundlegender analoger und digitaler Schaltungen sowie von Analog-Digital-Wandlern.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Problemlösung	geprüft

351-0511-00L

Managerial Economics

Not for MSc students belonging to D-MTEC!

4 KP

O. Krebs, P. Egger, M. Köthenbürger

Kurzbeschreibung

"Managerial Economics" wendet Theorien und Methoden aus dem Bereich der Wirtschaftwissenschaften (Volks- und Betriebswirtschaftslehre) an, um das Entscheidungsverhalten von Unternehmen und Konsumenten im Kontext von Märkten zu analysieren. Der Kurs richtet sich an Studenten ohne wirtschaftswissenschaftliches Vorwissen.

Lernziel

Ziel des Kurses ist es, in die Grundlagen des mikroökonomischen Denkens einzuführen. Aufbauend auf Prinzipien von Optimierung und Gleichgewicht stehen hierbei zentrale ökonomische Konzepte des Individual- und Firmenverhaltens und deren Interaktion in Entscheidungskontexten von Märkten im Mittelpunkt. Aus einer Analyse des Verhaltens einzelner Konsumenten und Produzenten werden wir die Nachfrage, das Angebot und Gleichgewichte von Märkten unter verschiedenen Annahmen zur vorherrschenden Marktstruktur (vollständiger Wettbewerb, Monopol, oligopolistische Marktformen) entwickeln und ökonomisch diskutieren. Die in diesem Kurs vermittelten Inhalte bilden eine wesentliche Grundlage für eine volks- und betriebswirtschaftliche Kompetenz mit Hinblick auf Entscheidungskontexte des privatwirtschaftlichen und öffentlichen Sektors.

Literatur

Microeconomics by Robert Pindyck & Daniel Rubinfeld, 9th edition 2018, The Pearson series in economics.

Voraussetzungen / Besonderes

Der Kurs richtet sich sowohl an Bachelor als auch an Master Studenten. Es ist kein spezielles Vorwissen in den Bereichen Ökonomik und Management erforderlich.

401-0435-00L

Computational Methods for Engineering Applications

4 KP

S. Mishra

Kurzbeschreibung

The course gives an introduction to the numerical methods for the solution of ordinary and partial differential equations that play a central role in engineering applications. Both basic theoretical concepts and implementation techniques necessary to understand and master the methods will be addressed.

Lernziel

At the end of the course the students should be able to:

- implement numerical methods for the solution of ODEs (= ordinary differential equations);
- identify features of a PDE (= partial differential equation) based model that are relevant for the selection and performance of a numerical algorithm;
- implement the finite difference, finite element and finite volume method for the solution of simple PDEs using C++;
- read engineering research papers on numerical methods for ODEs or PDEs.

Inhalt

Initial value problems for ODE: review of basic theory for ODEs, Forward and Backward Euler methods, Taylor series methods, Runge-Kutta methods, basic stability and consistency analysis, numerical solution of stiff ODEs.

Two-point boundary value problems: Green's function representation of solutions, Maximum principle, finite difference schemes, stability analysis.

Elliptic equations: Laplace's equation in one and two space dimensions, finite element methods, implementation of finite elements, error analysis.

Parabolic equations: Heat equation, Fourier series representation, maximum principles, Finite difference schemes, Forward (backward) Euler, Crank-Nicolson method, stability analysis.

Hyperbolic equations: Linear advection equation, method of characteristics, upwind schemes and their stability.

Skript

Script will be provided.

Literatur

Chapters of the following book provide supplementary reading and are not meant as course material:

- A. Tveito and R. Winther, Introduction to Partial Differential Equations. A Computational Approach, Springer, 2005.

Voraussetzungen / Besonderes

(Suggested) Prerequisites:
Analysis I-III (for D-MAVT), Linear Algebra, Models, Algorithms and Data: Introduction to Computing, basic familiarity with programming in C++.

401-0603-00L

Stochastik

Diese Lerneinheit wird im HS 2022 letztmals angeboten.

4 KP

https://stat.ethz.ch/~meier/teaching/skript-intro/skript.pdf

P. Cheridito

Kurzbeschreibung

Die Vorlesung deckt folgende Themenbereiche ab: Wahrscheinlichkeiten, Zufallsvariablen, Wahrscheinlichkeitsverteilungen, gemeinsame und bedingte Wahrscheinlichkeiten und Verteilungen, Gesetz der Grossen Zahlen, zentraler Grenzwertsatz, deskriptive Statistik, schliessende Statistik, Parameterschätzung, Vertrauensintervalle, statistische Tests, Vergleich zweier Stichproben, lineare Regression.

Lernziel

Kenntnis der Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik.

Inhalt

Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik.

Skript

Literatur

Lukas Meier: Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik: Eine Einführung für Verständnis, Intuition und Überblick. Springer, 2020.

Fokus-Projekt

Fokus-Projekte in Mechatronics and Robotics

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0073-10L

GyroWheeler

Dieser Kurs ist Teil eines Jahreskurses. Die 14 Kreditpunkte werden am Ende des FS2023 vergeben mit neuer Belegung des gleichen Fokus-Projektes im FS2023.

Der Kurs ist nur für MAVT BSc und ITET BSc.

Zum Fokusprojekt wird zugelassen, wer:
a. die Basisprüfung bestanden hat;
b. den Block 1 und 2 bestanden hat.

Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.

0 KP

R. Siegwart

Kurzbeschreibung

Im Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).

Lernziel

Die vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)

151-0073-20L

SURF‐eDNA

0 KP

R. Katzschmann

Kurzbeschreibung

Die Studierenden erstellen ein biomimetisches Unterwassersystem, das in der Lage ist, autonom Informationen über die Biodiversität in aquatischen Ökosystemen zu sammeln. Die Studierenden lernen in Teams zu arbeiten, Probleme zu strukturieren, Lösungen zu finden, Systeme zu analysieren und zu präsentieren. Sie haben Zugang zu Rapid-Prototyping und neuesten Engineering-Tools.

Lernziel

Inhalt

SURF-eDNA integriert einen environmental DNA (eDNA)-Filter, eine Kamera und Schwimmautonomie in einen biomimetischen soften Unterwasser-Roboterfisch (SURF). Ziel des Projekts ist die Erschaffung eines biomimetischen Unterwassersystems, das in der Lage ist, Informationen über die Biodiversität in aquatischen Ökosystemen autonom zu sammeln. Das System muss minimal invasiv und nicht störend für das Ökosystem sein, in dem es eingesetzt wird. Aus diesem Grund muss das System eine naturähnliche Fortbewegungsmodalität verwenden.

Das Projekt wird von einem Team von acht Studierenden im dritten Bachelorjahr am MAVT/ITET der ETH Zürich durchgeführt. Das Team wird vom Team des Soft Robotics Lab geleitet. Das Zieldatum für eine erfolgreiche Forschungsdemonstration ist Ende Mai 2023. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete aufgeteilt: 1) Entwurf eines Roboterfisches für die Entnahme von Unterwasserproben; 2) Herstellung mehrerer Roboter-Prototypen; und 3) Ausstattung des System mit Autonomie- und Datenerfassungsfähigkeiten.

Wenn Sie mehr über dieses Projekt erfahren möchten, senden Sie bitte eine E-Mail an Prof. Robert Katzschmann (rkk@ethz.ch).

Voraussetzungen / Besonderes

Grundlagen der Regelungstechnik, des Maschinendesigns und der Dynamik. Eine vorherige Exposition gegenüber Mechatronik oder Robotersystemen ist ebenfalls hilfreich.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	geprüft
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	geprüft
	Menschenführung und Verantwortung	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	geprüft
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0073-30L

AirX

Findet dieses Semester nicht statt.
Dieser Kurs ist Teil eines Jahreskurses. Die 14 Kreditpunkte werden am Ende des FS2023 vergeben mit neuer Belegung des gleichen Fokus-Projektes im FS2023.

Der Kurs ist nur für MAVT BSc und ITET BSc.

Zum Fokusprojekt wird zugelassen, wer:
a. die Basisprüfung bestanden hat;
b. den Block 1 und 2 bestanden hat.

Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.

0 KP

M. Zeilinger

Kurzbeschreibung

Lernziel

Voraussetzungen / Besonderes

Dieses Fokus-Projekt wird betreut von folgenden Dozierenden:
Siegwart, R.; ASL
Haas, R., ASL
Beardsley, P., Disney Research Zürich

151-0073-40L

Magnetic Monkey

0 KP

M. Hutter

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0073-50L

MetaSuit

0 KP

Fokus-Projekte in Produktionstechnik

R. Katzschmann

Kurzbeschreibung

Studenten entwickeln Sensoren und integrieren diese in einen Anzug für Immersion. Der Anzug bildet die Bewegung des menschlichen Körpers in der virtuellen oder erweiterten Realität ab. Die Studierenden lernen in Teams zu arbeiten, Probleme zu strukturieren, Lösungen zu finden, Systeme zu analysieren und zu präsentieren. Sie haben Zugang zu Rapid-Prototyping und neuesten Engineering-Tools.

Lernziel

Inhalt

In diesem Fokusprojekt entwickeln Studierende die Plattform MetaSuit. Zusammen mit ihrem Team entwerfen, bauen und testen sie einen tragbaren Anzug, der die Pose und Bewegung des menschlichen Körpers in einen Raum der virtuellen Realität (VR) oder erweiterten Realität (AR) abbildet. MetaSuit sieht die Integration weicher künstlicher Muskeln in einen Ganzkörperanzug für immersive Erfahrungen vor. Als Kerntechnologie dienen hydraulisch verstärkte elektrostatische Aktuatoren, die in diesem Projekt sowohl für die Propriozeption als auch für die Aktuierung verwendet werden.

Diese Technologie verschmilzt dünne dielektrische Filme zu verformbaren Beuteln, injiziert die geformten Beutel mit dielektrischem Öl und beschichtet sie mit flexiblen Elektroden. Das Anlegen niedriger Ströme bei hohen Spannungen aktiviert diese Kondensatoren, indem die Elektroden zusammengezogen werden und die Flüssigkeit in einen Unterabschnitt des verformbaren Beutels gedrückt wird. Die Kernidee dabei ist, den gezippten Zustand dieser kapazitiven Aktoren auszulesen und sie damit zu Sensoren zu machen.

Das Hauptziel des Projekts ist es, einen weichen, leichten und sich natürlich anfühlenden Anzug zu schaffen, der es Benutzern ermöglicht, in eine Zielumgebung einzutauchen, in der sich der Benutzer reibungslos bewegen und mit Objekten und anderen Benutzern interagieren kann. Solche Zielumgebungen können von gefährlichen Umgebungen, die aufgeräumt werden müssen, bis hin zu virtuellen Treffpunkten reichen, die Lernen und Training ermöglichen.

Das Projekt wird von einem Team von acht Bachelor-Forschenden geleitet, die sich im 3. Jahr des Bachelor-Studiums an der ETH Zürich befinden. Die Teammitglieder haben einen Hintergrund in Informatik und Maschinenbau/Elektrotechnik. Die Betreuung und Leitung des Teams erfolgt durch das Soft Robotics Lab. Das Zieldatum für eine erfolgreiche Forschungsdemonstration ist Ende Mai 2023.

Wenn Sie mehr über dieses Projekt erfahren möchten, senden Sie bitte eine E-Mail an Prof. Robert Katzschmann (rkk@ethz.ch).

Voraussetzungen / Besonderes

Grundlagen der Regelungstechnik, des Maschinendesigns und der Dynamik. Eine vorherige Exposition gegenüber Mechatronik oder Robotersystemen ist ebenfalls hilfreich.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	geprüft
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	geprüft
	Menschenführung und Verantwortung	geprüft
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	geprüft
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0075-10L

e‐Sling Hydrogen Powertrain

0 KP

K. Wegener

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0075-20L

Formula Student Electric

0 KP

D. Mohr

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0075-30L

eXact - Intelligent Full Electric Excavator

0 KP

Fokus-Projekte in Energy, Flows and Processes

A. Kunz

Kurzbeschreibung

Lernziel

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0076-10L

αCentauri

0 KP

P. Jenny

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0076-20L

H2Go

0 KP

K. Wegener

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0076-30L

ARIS - Liquid Rocket Engine

0 KP

Fokus-Projekte in Engineering for Health

M. Bambach

Kurzbeschreibung

Lernziel

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0077-10L

byPulse

0 KP

M. Meboldt

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0077-20L

SONANO - Optoacoustic Contrast Agents

0 KP

Fokus-Projekte in Design, Mechanics and Materials

I. Herrmann

Kurzbeschreibung

Lernziel

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0079-10L

Multidrone

0 KP

P. Ermanni

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0079-20L

Retex - Textile Recycling

0 KP

P. Ermanni

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0079-30L

Swissloop ‐ Scaling to Reality

0 KP

D. Kochmann

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0079-40L

Swissloop Tunneling

0 KP

Wählbare Fächer Fokus-Projekte

L. De Lorenzis

Kurzbeschreibung

Lernziel

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0079-99L

Vacuum Transport Seminar: Insights into Hyperloop Research

E-

0 KP

D. Kochmann

Kurzbeschreibung

Das Vakuum Transport Seminar geht in die dritte Runde nach den erfolgreichen Ausgaben im Frühjahrs- und Herbstsemester. Es wird online über Zoom abgehalten und ebenfalls an anderen europäischen Universitäten angeboten. Das Seminar ist von Swissloop und der EuroTube Foundation gegründet und ausgetragen und wird gepartnert von anderen europäischen Instituten.

Lernziel

Studierende präsentieren ihre Arbeiten zur der Hyperloop Forschung. Darüber hinaus werden Industrieexperten zu Gastgesprächen eingeladen. Das Seminar steht allen Studierenden offen und kann ohne Anmeldung zu jedem Termine besucht werden.

Hintergrund des Seminars:
Swissloop, das Hyperloop-Team der ETH Zürich, verfolgt eine langfristige Unterstützung für Forschung und Ausbildung im Vakuumtransport. Neben dem aktiven Team, das jedes Jahr einen Hyperloop-Pod konstruiert und baut, werden in Zusammenarbeit mit EuroTube verschiedene Forschungsprojekte an der ETH durchgeführt. Die EuroTube Foundation beschleunigt die Entwicklung nachhaltiger Vakuumtransporttechnologien, um öffentlich zugängliche Forschungs- und Testinfrastrukturen für Universitäten und Industrie bereitzustellen.

Über Vakuum Transport:
Die Nachfrage nach Transport per Luftverkehr hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt und wächst jährlich mit rund 6,5%. Die weltweite Nachfrage nach Fracht- und Personenbeförderung kann heute kaum noch gedeckt werden – geschweige denn nachhaltig. Der Vakuumtransport kann Kurz- bis Mittelstreckenflüge ersetzen und den CO2-Ausstoss erheblich reduzieren. Der Markt für Hochgeschwindigkeitstransporte ist ein globaler Megatrend, der unser Leben in den kommenden Jahren beeinflussen wird.

151-0761-00L

Praxiskurs Produktentwicklung

Nur Fokusstudierende. 2 bis max. 3 Studierende pro Fokus-Projekt.

1 KP

M. Meboldt, C. R. Dietzsch, C. Schorno, M. Schütz

Kurzbeschreibung

Dieser Kurs vermittelt den laufenden Fokusprojektteams in dichter Form praktische Hinweise in den Bereichen Projektmanagement, Kommunikation und Präsentationen, sowie Umgang mit Medien, Lie-feranten, Coaches, Patenten und Sicherheitsfragen.

Lernziel

Teilnehmende bekommen Tipps, Hinweise und Hintergrundinformationen von Dozierenden mit grosser Praxiserfahrung, welche im laufenden Projekt angewendet werden.

Inhalt

Projektmanagement
- Eine gute Projektbasis legen
- Planung und Controlling von Projekten
- Selbstmanagement
- Produktvalidierung und Testing
- Problemlösungszyklus und für Dritte nachvollziehbare Entscheide

Kommunikation
- Kommunikation im Team und mit Coaches
- Public Relations in a Nutshell
- Gewinnen von und Umgang mit Lieferanten und Sponsoren
- Übergabe technischer Zeichnungen an Lieferanten
- Technische Berichte erstellen
- Reviewpräsentationen gestalten, die ankommen

Umgang und Hinweise in Bezug auf
- Erwartungen und Konflikte
- Burnoutprophylaxe, Zeitmanagment, Arbeitsstörungen
- Sicherheitsfragen
- Fragestellungen rund um Patente

Skript

Unterlagen werden elektronisch zur Verfügung gestellt.

Voraussetzungen / Besonderes

- Nur für Studierende, die gleichzeitig ein Fokusprojekt belegen
- Die genauen Themen werden während der Veranstaltung mitgeteilt.
- Es wird erwartet, dass jedes Team jede Lektion mit typischerweise mindestens 2 Teammitgliedern besucht

151-0763-00L

Praxiskurs zu Fokusprojekten mit Schwerpunkt CAD und CAE mit Siemens NX

- Pro Fokus-Team sind maximal drei Studierende zugelassen. Falls ein Team mehr als drei Teilnehmer anmelden möchte, muss dies von uns bewilligt werden.
- Es ist zwingend erforderlich, dass die Teilnehmenden im Rahmen Ihres Fokus-Projektes CAD, CAE optional auch PLM als Tools selbst im Rahmen des Projektes aktiv einsetzen werden.
- Bei Unsicherheiten ob diese Bedingungen erfüllt werden können, sollen Sie vor der Anmeldung bitte uns kontaktieren.

3 KP

J.‑L. Emery, M. Schütz

Kurzbeschreibung

Dieser Kurs vermittelt den laufenden Fokusprojektteams vertiefte Kenntnisse in CAD und CAE mit Siemens NX, mit Fokus auf die Advanced CAD Modeling (Freeform, etc.) und CAD-Methodik (Top-Down Modelling, WAVE, Interpart-Expressions, etc.) und FEM- und Motion-Simulation.

Lernziel

Teilnehmende bekommen Tipps, Hinweise und Hintergrundinformationen von Dozierenden mit grosser Praxiserfahrung, welche im laufenden Projekt angewendet werden.

Inhalt

CAD mit Siemens NX
- 2 Tage Intensivtraining (2x4h, 1x8L)

CAE mit Siemens NX
- 2 separate Tage Intensivtraining (2x8L)

Skript

Unterlagen werden elektronisch zur Verfügung gestellt

Voraussetzungen / Besonderes

- Nur für Studierende, die gleichzeitig ein Fokusprojekt belegen
- Einsatz von Siemens NX CAD/CAE im laufenden Fokusprojekt zwingend

Fokus-Vertiefung

Energy, Flows and Processes

Fokus-Koordinator: Prof. Christoph Müller
Für die erforderlichen 20 KP der Fokus-Vertiefung Energy, Flows and Processes müssen mindestens 2 Kernfächer (W+) (HS/FS) und mindestens 2 der Wahlfächer (HS/FS) gemäss der Präsentation der Fokus-Vertiefung Energy, Flows and Processes (siehe Link) gewählt werden. 1 Kurs kann frei aus dem gesamten Angebot aller D-MAVT Studiengänge (Bachelor und Master) gewählt werden.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0123-00L

Experimental Methods for Engineers

4 KP

D. J. Norris, F. Coletti, M. Lukatskaya, A. Manera, G. Nagamine Gomez, B. Schuermans, O. Supponen, M. Tibbitt

Kurzbeschreibung

The course presents an overview of measurement tasks in engineering environments. Different concepts for the acquisition and processing of typical measurement quantities are introduced. Following an initial in-class introduction, laboratory exercises from different application areas (especially in thermofluidics, energy, and process engineering) are attended by students in small groups.

Lernziel

Introduction to various aspects of measurement techniques, with particular emphasis on thermo-fluidic, energy, and process-engineering applications.
Understanding of various sensing technologies and analysis procedures.
Exposure to typical experiments, diagnostics hardware, data acquisition, and processing.
Study of applications in the laboratory.
Fundamentals of scientific documentation and reporting.

Inhalt

In-class introduction to representative measurement techniques in the research areas of the participating institutes (fluid dynamics, energy technology, process engineering)
Student participation in 8-10 laboratory experiments (study groups of 3-5 students, dependent on the number of course participants and available experiments)
Lab reports for all attended experiments have to be submitted by the study groups. A final exam evaluates the acquired knowledge individually.

Skript

Presentations, handouts, and instructions are provided for each experiment.

Literatur

Holman, J.P. "Experimental Methods for Engineers," McGraw-Hill 2001, ISBN 0-07-366055-8
Morris, A.S. & Langari, R. "Measurement and Instrumentation," Elsevier 2011, ISBN 0-12-381960-4
Eckelmann, H. "Einführung in die Strömungsmesstechnik," Teubner 1997, ISBN 3-519-02379-2

Voraussetzungen / Besonderes

Basic understanding in the following areas:
- fluid mechanics, thermodynamics, heat and mass transfer
- electrical engineering / electronics
- numerical data analysis and processing (e.g. using MATLAB)

151-0293-00L

Combustion and Reactive Processes in Energy and Materials Technology

4 KP

2V + 1U + 2A

N. Noiray, F. Ernst, C. E. Frouzakis

Kurzbeschreibung

This course will provide an introduction to the fundamentals and the applications of combustion in energy conversion and nanoparticles synthesis. The content is highly relevant for technologies which cannot be electrified such as long distance aviation and shipping, and which will more and more rely on carbon-neutral synthetic fuels.

Lernziel

The main learning objectives of this course are: 1. Understand the thermodynamic, fluid-dynamic and chemical kinetics fundamentals of combustion processes. 2. Predict relevant parameters for combustion systems, such as laminar and turbulent flame speeds, adiabatic flame temperature or quenching distance. 3. Understand the causal relations of relevant combustion parameters such as the pressure influence on the laminar flame speed. 4. Analyze the challenges of developing sustainable combustion technologies based on carbon-neutral synthetic fuels.

Inhalt

Reaction kinetics, fuel oxidation mechanisms, premixed and diffusion laminar flames, two-phase-flows, turbulence and turbulent combustion, pollutant formation, development of sustainable combustion technologies for power generation, shipping and aviation. Synthesis of materials in flame processes: particles, pigments and nanoparticles. Fundamentals of design and optimization of flame reactors, effect of reactant mixing on product characteristics.

Skript

No script available. Instead, material will be provided in lecture slides and the following text book (which can be downloaded for free) will be followed:

J. Warnatz, U. Maas, R.W. Dibble, "Combustion:Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation", Springer-Verlag, 1997.

Teaching language, assignments and lecture slides in English

Literatur

J. Warnatz, U. Maas, R.W. Dibble, "Combustion:Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation", Springer-Verlag, 1997.

I. Glassman, Combustion, 3rd edition, Academic Press, 1996.

151-0221-00L

Introduction to Modeling and Optimization of Sustainable Energy Systems

4 KP

G. Sansavini, A. Bardow

Kurzbeschreibung

This course introduces the fundamentals of energy system modeling for the analysis and the optimization of the energy system design and operations.

Lernziel

At the end of this course, students will be able to:
- define and quantify the key performance indicators of sustainable energy systems;
- select and apply appropriate models for conversion, storage and transport of energy;
- develop mathematical models for the analysis, design and operations of multi-energy systems and solve them with appropriate mathematical tools;
- select and apply methodologies for the uncertainty analysis on energy systems models;
- apply the acquired knowledge to tackle the challenges of the energy transition.

In the course "Introduction to Modeling and Optimization of Sustainable Energy Systems", the competencies of process understanding, system understanding, modeling, concept development, data analysis & interpretation and measurement methods are taught, applied and examined. Programming is applied.

Inhalt

The global energy transition; Key performance indicators of sustainable energy systems; Optimization models; Heat integration and heat exchanger networks; Life-cycle assessment; Models for conversion, storage and transport technologies; Multi-energy systems; Design, operations and analysis of energy systems; Uncertainties in energy system modeling.

Skript

Lecture slides and supplementary documentation will be available online. Reference to appropriate book chapters and scientific papers will be provided.

151-0109-00L

Turbulent Flows

4 KP

P. Jenny

Kurzbeschreibung

Inhalt
- Laminare und turbulente Strömungen, Turbulenzentstehung - Statistische Beschreibung: Mittelung, Turbulenzenergie, Dissipation, Schliessungsproblem - Skalenbetrachtungen. Homogene isotrope Turbulenz, Korrelationen, Fourierzerlegung, Energiespektrum - Freie Turbulenz. Nachlauf, Freistrahl, Mischungsschicht - Wandturbulenz. Turbulente Grenzschicht, Kanalströmung - Turbulenzberechnung

Lernziel

Die Vorlesung vermittelt einen Einblick in grundlegende physikalische Phänomene turbulenter Strömungen und in Gesetzmässigkeiten zu ihrer Beschreibung, basierend auf den strömungsmechanischen Grundgleichungen und daraus abgeleiteten Gleichungen. Grundlagen zur Berechnung turbulenter Strömungen und Elemente der Turbulenzmodellierung werden dargestellt.

Inhalt

- Eigenschaften laminarer, transitioneller und turbulenter Strömungen
- Turbulenzbeeinflussung und Turbulenzentstehung, hydrodynamische Instabilität und Transition
- Statistische Beschreibung: Mittelung, Gleichungen für mittlere Strömung, turbulente Schwankungen, Turbulenzenergie, Reynoldsspannungen, Dissipation. Schliessungsproblem
- Skalenbetrachtungen. Homogene isotrope Turbulenz, Korrelationen, Fourierzerlegung, Energiespektrum, Gitterturbulenz
- Freie Turbulenz. Nachlauf, Freistrahl, Mischungsschicht
- Wandturbulenz. Turbulente Grenzschicht, Kanalströmung
- Grundlagen zur Berechnung turbulenter Strömungen und Elemente der Turbulenzmodellierung (Wirbelzähigkeitsmodelle, k-epsilon-Modell).

Skript

Lecture notes in English, zusätzliches schriftliches Begleitmaterial auf Deutsch

Literatur

S.B. Pope, Turbulent Flows, Cambridge University Press, 2000

151-0913-00L

Introduction to Photonics

4 KP

R. Quidant, J. Ortega Arroyo

Kurzbeschreibung

This course introduces students to the main concepts of optics and photonics. Specifically, we will describe the laws obeyed by optical waves and discuss how to use them to manipulate light.

Lernziel

Photonics, the science of light, has become ubiquitous in our lives. Control and manipulation of light is what enables us to interact with the screen of our smart devices and exchange large amounts of complex information. Photonics has also taken a preponderant role in cutting-edge science, allowing for instance to image nanospecimens, detect diseases or sense very tiny forces. The purpose of this course is three-fold: (i) We first aim to provide the fundamentals of photonics, establishing a solid basis for more specialised courses. (ii) Beyond theoretical concepts, our intention is to have students develop an intuition on how to manipulate light in practise. (iii) Finally, the course highlights how the taught concepts apply to modern research as well as to everyday life technologies (LCD screens, polarisation sun glasses, anti-reflection coating etc...). Content, including videos of laboratory experiments, has been designed to be approachable by students from a diverse set of science and engineering backgrounds.

Inhalt

I- BASICS OF WAVE THEORY
1) General concepts
2) Differential wave equation
3) Wavefront
4) Plane waves and Fourier decomposition of optical fields
5) Spherical waves and Huygens-Fresnel principle

II- ELECTROMAGNETIC WAVES
1) Maxwell equations
2) Wave equation for EM waves
3) Dielectric permittivity
4) Refractive index
5) Nonlinear optics
6) Polarisation and polarisation control

III- PROPAGATION OF LIGHT
1) Waves at an interface
2) The Fresnel equations
3) Total internal reflection
4) Evanescent waves
5) Dispersion diagram

IV- INTERFERENCES
1) General considerations
2) Temporal and spatial coherence
3) The Young double slit experiment
4) Diffraction gratings
5) The Michelson interferometer
6) Multi-wave interference
7) Antireflecting coating and interference filters
8) Optical holography

V- LIGHT MANIPULATION
1) Optical waveguides
2) Photonic crystals
3) Metamaterials and metasurfaces
4) Optical cavities

VI- INTRODUCTION TO OPTICAL MICROSCOPY
1) Basic concepts
2) Direct and Fourier imaging
3) Image formation
4) Fluorescence microscopy
5) Scattering-based microscopy
6) Digital holography
7) Computational imaging

VII- OPTICAL FORCES AND OPTICAL TWEEZERS
1) History of optical forces
2) Theory of optical trapping
3) Atom cooling
4) Optomechanics
5) Plasmonic trapping
6) Applications of optical tweezers

Skript

Class notes and handouts

Literatur

Optics (Hecht) - Pearson

Voraussetzungen / Besonderes

Physics I, Physics II

151-0917-00L

Mass Transfer

4 KP

S. E. Pratsinis, V. Mavrantzas, C.‑J. Shih

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Literatur

Cussler, E.L.: "Diffusion", 3nd edition, Cambridge University Press, 2009.

Voraussetzungen / Besonderes

Students attending this highly-demanding course are expected to allocate sufficient time within their weekly schedule to successfully conduct the exercises.

151-0973-00L

Einführung in die Verfahrenstechnik

4 KP

Mechatronics and Robotics

F. Donat, C. Müller

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Ein Skript zur Vorlesung wird bereitgestellt.

Literatur

Fokus-Koordinator: Prof. Marco Hutter

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0509-00L

Acoustics in Fluid Media: From Robotics to Additive Manufacturing

Note: The previous course title until HS21 "Microscale Acoustofluidics"

4 KP

Kurzbeschreibung

The course will provide you with the fundamentals of the new and exciting field of ultrasound-based microrobots to treat various diseases. Furthermore, we will explore how ultrasound can be used in additive manufacturing for tissue constructs and robotics.

Lernziel

The course is designed to equip students with skills in the design and development of ultrasound-based manipulation devices and microrobots for applications in medicine and additive manufacturing.

Inhalt

Linear and nonlinear acoustics, foundations of fluid and solid mechanics and piezoelectricity, Gorkov potential, numerical modelling, acoustic streaming, applications from ultrasonic microrobotics to surface acoustic wave devices

Skript

Yes, incl. Chapters from the Tutorial: Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Literatur

Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Voraussetzungen / Besonderes

Solid and fluid continuum mechanics. Notice: The exercise part is a mixture of presentation, lab sessions ( both compulsary) and hand in homework.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0575-01L

Signals and Systems

4 KP

A. Carron

Kurzbeschreibung

Lernziel

Master the basics of signals and systems. Apply this knowledge to problems in the homework assignments and programming exercise.

Inhalt

Discrete-time signals and systems. Fourier- and z-Transforms. Frequency domain characterization of signals and systems. System identification. Time series analysis. Filter design.

Skript

Lecture notes available on course website.

Voraussetzungen / Besonderes

Control Systems I is helpful but not required.

151-0601-00L

Theory of Robotics and Mechatronics

Findet dieses Semester nicht statt.

4 KP

Noch nicht bekannt

Kurzbeschreibung

This course provides an introduction and covers the fundamentals of the field, including rigid motions, homogeneous transformations, forward and inverse kinematics of multiple degree of freedom manipulators, velocity kinematics, motion planning, trajectory generation, sensing, vision, and control.

Lernziel

Robotics is often viewed from three perspectives: perception (sensing), manipulation (affecting changes in the world), and cognition (intelligence). Robotic systems integrate aspects of all three of these areas. This course provides an introduction to the theory of robotics, and covers the fundamentals of the field, including rigid motions, homogeneous transformations, forward and inverse kinematics of multiple degree of freedom manipulators, velocity kinematics, motion planning, trajectory generation, sensing, vision, and control.

Inhalt

An introduction to the theory of robotics, and covers the fundamentals of the field, including rigid motions, homogeneous transformations, forward and inverse kinematics of multiple degree of freedom manipulators, velocity kinematics, motion planning, trajectory generation, sensing, vision, and control.

Skript

available.

151-0604-00L

Microrobotics

4 KP

B. Nelson

Kurzbeschreibung

Microrobotics is an interdisciplinary field that combines aspects of robotics, micro and nanotechnology, biomedical engineering, and materials science. The aim of this course is to expose students to the fundamentals of this emerging field. Throughout the course, the students apply these concepts in assignments. The course concludes with an end-of-semester examination.

Lernziel

The objective of this course is to expose students to the fundamental aspects of the emerging field of microrobotics. This includes a focus on physical laws that predominate at the microscale, technologies for fabricating small devices, bio-inspired design, and applications of the field.

Inhalt

Main topics of the course include:
- Scaling laws at micro/nano scales
- Electrostatics
- Electromagnetism
- Low Reynolds number flows
- Observation tools
- Materials and fabrication methods
- Applications of biomedical microrobots

Skript

The powerpoint slides presented in the lectures will be made available as pdf files. Several readings will also be made available electronically.

Voraussetzungen / Besonderes

The lecture will be taught in English.

151-0621-00L

Microsystems I: Process Technology and Integration

6 KP

3V + 3U

M. Haluska, C. Hierold

Kurzbeschreibung

Die Stundenten werden in die Grundlagen der Mikrosystemtechnik, der Halbleiterphysik und der Halbleiterprozesstechnologie eingeführt und erfahren, wie die Herstellung von Mikrosystemen in einer Serie von genau definierten Prozessschritten erfolgt (Gesamtprozess und Prozessablauf).

Lernziel

Die Stundenten sind mit den Grundlagen der Mikrosystemtechnik und der Prozesstechnologie für Halbleiter vertraut und verstehen die Herstellung von Mikrosystemen durch die Kombination von Einzelprozesschritten ( = Gesamtprozess oder Prozessablauf).

Inhalt

- Einführung in die Mikrosystemtechnik (MST) und in mikroelektromechanische Systeme (MEMS)
- Grundlegende Siliziumtechnologie: thermische Oxidation, Fotolithografie und Ätztechnik, Diffusion und Ionenimplantation, Dünnschichttechnik.
- Besondere Mikrosystemtechnologien: Volumen- und Oberflächenmikromechanik, Trocken- und Nassätzen, isotropisches und anisotropisches Ätzen, Herstellung von Balken und Membranen, Waferbonden, mechanische Eigenschaften von Dünnschichten.
Die Anwendung ausgewählter Technologien wird anhand von Fallstudien nachgewiesen.

Skript

Handouts (online erhältlich)

Literatur

- S.M. Sze: Semiconductor Devices, Physics and Technology
- W. Menz, J. Mohr, O.Paul: Microsystem Technology
- Hong Xiao: Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology
- M. J. Madou: Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology, 3rd ed.
- T. M. Adams, R. A. Layton: Introductory MEMS, Fabrication and Applications

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzung: Physik I und II

151-0640-00L

Studies on Mechatronics

Die Professoren, die Studies on Mechatronics betreuen, sind im myStudies bei Belegung des Fachs wählbar.
Für Ausnahmen bitte den Fokus Koordinator und info@mavt.ethz.ch kontaktieren.
Dieser Kurs steht für Austauschstudierende nicht zur Verfügung.

5 KP

11A

Betreuer/innen

Kurzbeschreibung

Overview of Mechatronics topics and study subjects. Identification of minimum 10 pertinent refereed articles or works in the literature in consultation with supervisor or instructor. After 4 weeks, submission of a 2-page proposal outlining the value, state-of-the art and study plan based on these articles. After feedback on the substance and technical writing by the instructor, project commences.

Lernziel

The students are familiar with the challenges of the fascinating and interdisciplinary field of Mechatronics and Mikrosystems. They are introduced in the basics of independent non-experimental scientific research and are able to summarize and to present the results efficiently.

Inhalt

The students work independently on a study of selected topics in the field of Mechatronics or Microsystems. They start with a selection of scientific papers to continue literature research. The results (e.g. state-of-the-art, methods) are evaluated with respect to predefined criteria. Then the results are presented in an oral presentation and summarized in a report, which takes the discussion of the presentation into account.

Literatur

will be available

151-0913-00L

Introduction to Photonics

4 KP

R. Quidant, J. Ortega Arroyo

Kurzbeschreibung

This course introduces students to the main concepts of optics and photonics. Specifically, we will describe the laws obeyed by optical waves and discuss how to use them to manipulate light.

Lernziel

Inhalt

Skript

Class notes and handouts

Literatur

Optics (Hecht) - Pearson

Voraussetzungen / Besonderes

Physics I, Physics II

227-0113-00L

Leistungselektronik

6 KP

J. W. Kolar

Kurzbeschreibung

Einsatzbereiche leistungselektronischer Konverter; Grundkonzept leistungselektronischer Spannungs- und Stromkonversion; Ableitung von DC/DC- (mit und ohne Potentialtrennung), AC/DC-, DC/AC- Konverterstrukturen; Methodik der Analyse sowie Analyse und Berechnung der Funktion; Betriebsverhalten und Betriebsbereich, Dimensionierungskriterien und Dimensionierung der Hauptkomponenten.

Lernziel

Verständnis des Grundkonzeptes leistungselektronischer Spannungs- und Stromkonversion, der Ableitung von DC/DC- (mit und ohne Potentialtrennung), AC/DC-, DC/AC- Konverterstrukturen, der Methodik der Analyse und der Berechnung der Funktion leistungselektronischer Konverter, des Betriebsbereiches, und der Dimensionierungskriterien und der Dimensionierung der Hauptkomponenten.

Inhalt

Einsatzbereiche und Anwendungsbeispiele leistungselektronischer Konverter;
Grundkonzept leistungselektronischer Spannungs- und Stromkonversion, Pulsbreitenmodulation, Ableitung der Schaltungsstrukturen; DC/DC Konverter / Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller, Hoch-Tiefsetzsteller mit kontinuierlicher und diskontinuierlicher Stromführung, Erweiterung auf DC/AC Konversion basierend auf der Erzeugung von AC Spannungen durch zeitliche Änderung der Differenz unipolarer Ausgangsgleichspannungen; Einphasen-Diodenbrückenschaltung; Aktiver Hochsetz-Einphasengleichrichter mit Sinuseingangsstrom, Toleranzbandstromregelung und kaskadierte Ausgangsspannungs- und unterlagerte Stromregelung mit konstanter Schaltfrequenz, lokale und globale Mittelung pulsfrequent diskontinuierlicher Grössen zur Berechnung der Beanspruchung von Leistungskomponenten; Dreiphasen-AC/DC-Konversion, Diodengleichrichter-Mittelpunktsschaltung mit eingeprägtem Ausgangsstrom, Thyristorfunktion, Tyristorstromrichter (Mittelpunkts- und Vollbrückenschaltung), Zündwinkel, Gleich- und Wechselrichterbetrieb, Kippgrenze; Induktivitäten und Einphasentransformatoren, Wachstumsgesetze und Dimensionierung; Potentialgetrennte DC/DC Konverter, Sperrwandler und Durchflusswandler, Einschalter- und Zweischalterausführung; Einphasen DC/AC Konversion, Vierquadrantensteller, unipolare und bipolare Modulation, Grundschwingungsmodell des Netzverhaltens; Dreiphasen DC/AC Konverter mit Last in Dreiphasen-Sternschaltung, Nullspannungsanteil und strombildender Ausgangsspannungsanteil, Grundfrequenztaktung und Pulsbreitenmodulation mit gemeinsamem Dreieckträgersignal und phasenbezogenen Trägersignalen.

Skript

Skript und Simulationsprogramm für interaktives Lernen und Visualisierung, Uebungen mit Musterlösungen

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Grundkenntnisse der Elektrotechnik / Schaltungsanalyse und Signaltheorie.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	gefördert
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	gefördert
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

227-0124-00L

Embedded Systems

6 KP

M. Magno, L. Thiele

Kurzbeschreibung

An embedded system is some combination of computer hardware and software, either fixed in capability or programmable, that is designed for a specific function or for specific functions within a larger system. The course covers theoretical and practical aspects of embedded system design and includes a series of lab sessions.

Lernziel

Understanding specific requirements and problems arising in embedded system applications.

Understanding architectures and components, their hardware-software interfaces, the memory architecture, communication between components, embedded operating systems, real-time scheduling theory, shared resources, low-power and low-energy design as well as hardware architecture synthesis.

Using the formal models and methods in embedded system design in practical applications using the programming language C, the operating system ThreadX, a commercial embedded system platform and the associated design environment.

Inhalt

An embedded system is some combination of computer hardware and software, either fixed in capability or programmable, that is designed for a specific function or for specific functions within a larger system. For example, they are part of industrial machines, agricultural and process industry devices, automobiles, medical equipment, cameras, household appliances, airplanes, sensor networks, internet-of-things, as well as mobile devices.

The focus of this lecture is on the design of embedded systems using formal models and methods as well as computer-based synthesis methods. Besides, the lecture is complemented by laboratory sessions where students learn to program in C, to base their design on the embedded operating systems ThreadX, to use a commercial embedded system platform including sensors, and to edit/debug via an integrated development environment.

Specifically the following topics will be covered in the course: Embedded system architectures and components, hardware-software interfaces and memory architecture, software design methodology, communication, embedded operating systems, real-time scheduling, shared resources, low-power and low-energy design, hardware architecture synthesis.

More information is available at https://pbl.ee.ethz.ch/education/embedded-systems.html .

Skript

The following information will be available: Lecture material, publications, exercise sheets and laboratory documentation at https://pbl.ee.ethz.ch/education/embedded-systems.html .

Literatur

P. Marwedel: Embedded System Design, Springer, ISBN 978-3-319-56045-8, 2018.

G.C. Buttazzo: Hard Real-Time Computing Systems. Springer Verlag, ISBN 978-1-4614-0676-1, 2011.

Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia: Introduction to Embedded Systems, A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, MIT Press, ISBN 978-0-262-53381-2, 2017.

M. Wolf: Computers as Components – Principles of Embedded System Design. Morgan Kaufman Publishers, ISBN 978-0-128-05387-4, 2016.

Voraussetzungen / Besonderes

Prerequisites: Basic knowledge in computer architectures and programming.

227-0517-10L

Fundamentals of Electric Machines

6 KP

D. Bortis, R. Bosshard

Kurzbeschreibung

This course introduces to different electric machine concepts and provides a deeper understanding of their detailed operating principles. Different aspects arising in the design of electric machines, like dimensioning of magnetic and electric circuits as well as consideration of mechanical and thermal constraints, are investigated. The exercises are used to consolidate the concepts discussed.

Lernziel

The objective of this course is to convey knowledge on the operating principles of different types of electric machines. Further objectives are to evaluate machine types for given specifications and to acquire the ability to perform a rough design of an electrical machine while considering the versatile aspects with respect to magnetic, electrical, mechanical and thermal limitations. Exercises are used to consolidate the presented theoretical concepts.

Inhalt

‐ Fundamentals in magnetic circuits and electromechanical energy
conversion.
‐ Force and torque calculation.
‐ Operating principles, magnetic and electric modelling and design
of different electric machine concepts: DC machine, AC machines
(permanent magnet synchronous machine, reluctance machine
and induction machine).
‐ Complex space vector notation, rotating coordinate system (dq-transformation).
‐ Loss components in electric machines, scaling laws of
electromechanical actuators.
‐ Mechanical and thermal modelling.

Skript

Lecture notes and associated exercises including correct answers

376-1504-00L

Physical Human Robot Interaction (pHRI)

4 KP

Mikrosysteme und Nanotechnologie

O. Lambercy

Kurzbeschreibung

This course focuses on the emerging, interdisciplinary field of physical human-robot interaction, bringing together themes from robotics, real-time control, human factors, haptics, virtual environments, interaction design and other fields to enable the development of human-oriented robotic systems.

Lernziel

The objective of this course is to give an introduction to the fundamentals of physical human robot interaction, through lectures on the underlying theoretical/mechatronics aspects and application fields, in combination with a hands-on lab tutorial. The course will guide students through the design and evaluation process of such systems.

By the end of this course, you should understand the critical elements in human-robot interactions - both in terms of engineering and human factors - and use these to evaluate and de- sign safe and efficient assistive and rehabilitative robotic systems. Specifically, you should be able to:

1) identify critical human factors in physical human-robot interaction and use these to derive design requirements;
2) compare and select mechatronic components that optimally fulfill the defined design requirements;
3) derive a model of the device dynamics to guide and optimize the selection and integration of selected components into a functional system;
4) design control hardware and software and implement and test human-interactive control strategies on the physical setup;
5) characterize and optimize such systems using both engineering and psychophysical evaluation metrics;
6) investigate and optimize one aspect of the physical setup and convey and defend the gained insights in a technical presentation.

Inhalt

This course provides an introduction to fundamental aspects of physical human-robot interaction. After an overview of human haptic, visual and auditory sensing, neurophysiology and psychophysics, principles of human-robot interaction systems (kinematics, mechanical transmissions, robot sensors and actuators used in these systems) will be introduced. Throughout the course, students will gain knowledge of interaction control strategies including impedance/admittance and force control, haptic rendering basics and issues in device design for humans such as transparency and stability analysis, safety hardware and procedures. The course is organized into lectures that aim to bring students up to speed with the basics of these systems, readings on classical and current topics in physical human-robot interaction, laboratory sessions and lab visits.
Students will attend periodic laboratory sessions where they will implement the theoretical aspects learned during the lectures. Here the salient features of haptic device design will be identified and theoretical aspects will be implemented in a haptic system based on the haptic paddle (https://relab.ethz.ch/downloads/open-hardware/haptic-paddle.html), by creating simple dynamic haptic virtual environments and understanding the performance limitations and causes of instabilities (direct/virtual coupling, friction, damping, time delays, sampling rate, sensor quantization, etc.) during rendering of different mechanical properties.

Skript

Will be distributed on Moodle before the lectures.

Literatur

Abbott, J. and Okamura, A. (2005). Effects of position quantization and sampling rate on virtual-wall passivity. Robotics, IEEE Transactions on, 21(5):952 - 964.
Adams, R. and Hannaford, B. (1999). Stable haptic interaction with virtual environments. Robotics and Automation, IEEE Transactions on, 15(3):465 - 474.
Buerger, S. and Hogan, N. (2007). Complementary stability and loop shaping for improved human-robot interaction. Robotics, IEEE Transactions on, 23(2):232 - 244.
Burdea, G. and Brooks, F. (1996). Force and touch feedback for virtual reality. John Wiley & Sons New York NY.
Colgate, J. and Brown, J. (1994). Factors affecting the z-width of a haptic display. In Robotics and Automation, 1994. Proceedings., 1994 IEEE International Conference on, pages 3205 -3210 vol. 4.
Diolaiti, N., Niemeyer, G., Barbagli, F., and Salisbury, J. (2006). Stability of haptic rendering: Discretization, quantization, time delay, and coulomb effects. Robotics, IEEE Transactions on, 22(2):256 - 268.
Gillespie, R. and Cutkosky, M. (1996). Stable user-specific haptic rendering of the virtual wall. In Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exhibition, volume 58, pages 397 - 406.
Hannaford, B. and Ryu, J.-H. (2002). Time-domain passivity control of haptic interfaces. Robotics and Automation, IEEE Transactions on, 18(1):1 - 10.
Hashtrudi-Zaad, K. and Salcudean, S. (2001). Analysis of control architectures for teleoperation systems with impedance/admittance master and slave manipulators. The International Journal of Robotics Research, 20(6):419.
Hayward, V. and Astley, O. (1996). Performance measures for haptic interfaces. In ROBOTICS RESEARCH-INTERNATIONAL SYMPOSIUM, volume 7, pages 195-206. Citeseer.
Hayward, V. and Maclean, K. (2007). Do it yourself haptics: part i. Robotics Automation Magazine, IEEE, 14(4):88 - 104.
Leskovsky, P., Harders, M., and Szeekely, G. (2006). Assessing the fidelity of haptically rendered deformable objects. In Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 2006 14th Symposium on, pages 19 - 25.
MacLean, K. and Hayward, V. (2008). Do it yourself haptics: Part ii [tutorial]. Robotics Automation Magazine, IEEE, 15(1):104 - 119.
Mahvash, M. and Hayward, V. (2003). Passivity-based high-fidelity haptic rendering of contact. In Robotics and Automation, 2003. Proceedings. ICRA '03. IEEE International Conference on, volume 3, pages 3722 - 3728.
Mehling, J., Colgate, J., and Peshkin, M. (2005). Increasing the impedance range of a haptic display by adding electrical damping. In Eurohaptics Conference, 2005 and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 2005. World Haptics 2005. First Joint, pages 257 - 262.
Okamura, A., Richard, C., and Cutkosky, M. (2002). Feeling is believing: Using a force-feedback joystick to teach dynamic systems. JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION-WASHINGTON, 91(3):345 - 350.
O'Malley, M. and Goldfarb, M. (2004). The effect of virtual surface stiffness on the haptic perception of detail. Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on, 9(2):448 - 454.
Richard, C. and Cutkosky, M. (2000). The effects of real and computer generated friction on human performance in a targeting task. In Proceedings of the ASME Dynamic Systems and Control Division, volume 69, page 2.
Salisbury, K., Conti, F., and Barbagli, F. (2004). Haptic rendering: Introductory concepts. Computer Graphics and Applications, IEEE, 24(2):24 - 32.
Weir, D., Colgate, J., and Peshkin, M. (2008). Measuring and increasing z-width with active electrical damping. In Haptic interfaces for virtual environment and teleoperator systems, 2008. haptics 2008. symposium on, pages 169 - 175.
Yasrebi, N. and Constantinescu, D. (2008). Extending the z-width of a haptic device using acceleration feedback. Haptics: Perception, Devices and Scenarios, pages 157-162.

Voraussetzungen / Besonderes

Notice:
The registration is limited to 26 students
There are 4 credit points for this lecture.
The lecture will be held in English.
The students are expected to have basic control knowledge from previous classes.
http://www.relab.ethz.ch/education/courses/phri.html

Fokus-Koordinator: Prof. Christofer Hierold

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0621-00L

Microsystems I: Process Technology and Integration

6 KP

3V + 3U

M. Haluska, C. Hierold

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Handouts (online erhältlich)

Literatur

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzung: Physik I und II

151-0509-00L

Acoustics in Fluid Media: From Robotics to Additive Manufacturing

Note: The previous course title until HS21 "Microscale Acoustofluidics"

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

The course is designed to equip students with skills in the design and development of ultrasound-based manipulation devices and microrobots for applications in medicine and additive manufacturing.

Inhalt

Skript

Yes, incl. Chapters from the Tutorial: Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Literatur

Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Voraussetzungen / Besonderes

Solid and fluid continuum mechanics. Notice: The exercise part is a mixture of presentation, lab sessions ( both compulsary) and hand in homework.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0604-00L

Microrobotics

4 KP

B. Nelson

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

The powerpoint slides presented in the lectures will be made available as pdf files. Several readings will also be made available electronically.

Voraussetzungen / Besonderes

The lecture will be taught in English.

151-0643-00L

Studies on Micro and Nano Systems

Dieser Kurs steht für Austauschstudierende nicht zur Verfügung.

5 KP

11A

Betreuer/innen

Kurzbeschreibung

The students get familiarized with the challenges of the fascinating and interdisciplinary field of Micro- and Nanosystems. They are introduced to the basics of independent non-experimental scientific research and are able to summarize and to present the results efficiently.

Lernziel

Inhalt

Students work independently on a study of selected topics in the field of Micro- and Nanosystems. They start with a selection of scientific papers, and continue with an independent iterature research. The results (e.g. state-of-the-art, methods) are evaluated with respect to predefined criteria. Then the results are presented in an oral presentation and summarized in a report, which takes the discussion of the presentation into account.

Literatur

Literature will be provided

151-0902-00L

Micro- and Nanoparticle Technology

Number of participants is limited to 20.
Additional ones could be enrolled by permission of the lecturer.

6 KP

S. E. Pratsinis, V. Mavrantzas, K. Wegner

Kurzbeschreibung

Particles are everywhere and nano is the new scale in science & engineering as micro was ~200 years ago. For highly motivated students, this exceptionally demanding class gives a flavor of nanotechnology with hands-on student projects on gas-phase particle synthesis & applications capitalizing on particle dynamics (diffusion, coagulation etc.), shape, size distribution and characterization.

Lernziel

This course aims to familiarize motivated M/BSc students with some of the basic phenomena of particles at the nanoscale, thereby illustrating the links between physics, chemistry, materials science through hands-on experience. Furthermore it aims to give an overview of the field with motivating lectures from industry and academia, including the development of technologies and processes based on particle technology with introduction to design methods of mechanical processes, scale-up laws and optimal use of materials and energy. Most importantly, this course aims to develop the creativity and sharpen the communication skills of motivated students through their individual projects, a PERFECT preparation for the M/BSc thesis (e.g. efficient & critical literature search, effective oral/written project presentations), the future profession itself and even life, in general, are always there!

Inhalt

The course objectives are best met primarily through the individual student projects which may involve experiments, simulations or critical & quantitative reviews of the literature. Projects are conducted individually under the close supervision of MSc, PhD or post-doctoral students. Therein, a 2-page proposal is submitted within the first two semester weeks addressing explicitly, at least, 10 well-selected research articles and thoughtful meetings with the project supervisor. The proposal address 3 basic questions: a) how important is the project; b) what has been done already in that field and c) what will be done by the student. Detailed feedback on each proposal is given by the supervisor, assistant and professor two weeks later. Towards the end of the semester, a 10-minute oral presentation is given by the student followed by 10 minutes Q&A. A 10-page final report is submitted by noon of the last day of the semester. The project supervisor will provide guidance throughout the course. Lectures include some of the following:
- Overview & Project Presentation
- Particle Size Distribution
- Particle Diffusion
- Coagulation
- Agglomeration & Coalescence
- Particle Growth by Condensation
- Control of particle size & structure during gas-phase synthesis
- Multi-scale design of aerosol synthesis of particles
- Particle Characterization
- Aerosol manufacture of nanoparticles
- Forces acting on Single Particles in a Flow Field
- Fixed and Fluidized Beds
- Separations of Solid-Liquid & Solid-Gas systems
- Emulsions/droplet formation/microfluidics
- Gas Sensors
- Coaching for proposal & report writing as well as oral presentations

Literatur

Smoke, Dust and Haze, S.K. Friedlander, Oxford, 2nd ed., 2000
Aerosol Technology, W. Hinds, Wiley, 2nd Edition, 1999.
Aerosol Processing of Materials, T. Kodas M. Hampden-Smith, Wiley, 1999.
History of the Manufacture of Fine Particles in High-Temperature Aerosol Reactors in Aerosol Science and Technology: History and Reviews, ed. D.S. Ensor & K.N. Lohr, RTI Press, Ch. 18, pp. 475-507, 2011.
Flame aerosol synthesis of smart nanostructured materials, R. Strobel, S. E. Pratsinis, J. Mater. Chem., 17, 4743-4756 (2007).

Voraussetzungen / Besonderes

FluidMechanik I, Thermodynamik I&II & "clean" 5th semester BSc student standing in D-MAVT (no block 1 or 2 obligations). Students attending this course are expected to allocate sufficient additional time within their weekly schedule to successfully conduct their project. As exceptional effort will be required! Having seen "Chasing Mavericks" (2012) by Apted & Henson, "Unbroken" (2014) by Angelina Jolie and, in particular, "The Salt of the Earth" (2014) by Wim Wenders might be helpful and even motivating. These movies show how methodic effort can bring superior and truly unexpected results (e.g. stay under water for 5 minutes to overcome the fear of riding huge waves or merciless Olympic athlete training that help survive 45 days on a raft in Pacific Ocean followed by 2 years in a Japanese POW camp during WWII).

151-0913-00L

Introduction to Photonics

4 KP

R. Quidant, J. Ortega Arroyo

Kurzbeschreibung

This course introduces students to the main concepts of optics and photonics. Specifically, we will describe the laws obeyed by optical waves and discuss how to use them to manipulate light.

Lernziel

Inhalt

Skript

Class notes and handouts

Literatur

Optics (Hecht) - Pearson

Voraussetzungen / Besonderes

Physics I, Physics II

151-0135-00L

Ergänzendes Projekt für die Fokus-Vertiefung

Nur für D-MAVT Bachelor-Studierende der Fokusvertiefung.
Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.

1 KP

Professor/innen

Kurzbeschreibung

Selbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung

Lernziel

Selbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung

Produktionstechnik

Fokus-Koordinator: Prof. Konrad Wegener
Für die erforderlichen 20 KP der Fokus-Vertiefung müssen mindestens 2 Kernfächer (W+ im HS/FS) absolviert werden. Die zusätzlich benötigten 12 KP können mit den wählbaren Fächern (im HS/FS) erworben werden.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0705-00L

Fertigungstechnik I

4 KP

K. Wegener, M. Wiessner

Kurzbeschreibung

Vertiefung in die Fertigungsverfahren Bohren, Fräsen, Schleifen, Honen, Läppen, Funkenerosion und elektrochemisches Abtragen. Stabilität von Prozessen, Prozessketten und Verfahrenswahl.

Lernziel

Vertiefte Behandlung der spanenden Fertigungsverfahren und ihrer Optimierung. Kenntnisse der NC-Technik, Prozess- und Maschinendynamik, Rattern sowie Prozessüberwachung.

Inhalt

Vertiefte Betrachtung der spanenden Fertigungsverfahren und ihrer Optimierung, Zerspanung mit unbestimmter Schneide wie Schleifen, Honen und Läppen, Bearbeitungsverfahren ohne Schneide wie EDM, ECM, Ausblick auf Zusatzgebiete wie NC-Techniken, Maschinen- und Prozessdynamik inklusive Rattern sowie Prozessüberwachung.

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Empfehlung: Vorlesung 151-0700-00L Fertigungstechnik Wahlfach im 4. Semester
Sprache: Auf Wunsch erhalten englischsprachige Studenten Hilfe auf Anfrage, englische Übersetzungen der Präsentationsfolien.

151-0733-00L

Grundlagen und Prozesse der Umformtechnik

Hinweis: alter Titel bis HS21 "Umformtechnik III - Umformtechnische Verfahren".

4 KP

M. Bambach

Kurzbeschreibung

Die Vorlesung vermittelt Technologiegrundkenntnisse zu den wichtigsten Verfahren der Blech-, Rohr- und Massivumformung. Behandelt werden insbesondere Elementar-Berechnungsmethoden, welche eine schnelle Beurteilung des Prozessverhaltens und so eine grobe Prozessauslegung erlauben. Prozessspezifisch werden Spannungs- und Formänderungszustände analysiert und die Verfahrensgrenzen aufgezeigt.

Lernziel

Kennenlernen umformtechnischer Verfahren. Wahl des Umformverfahrens. Auslegung einer umformtechnischen Fertigung.

Inhalt

Behandlung der Umformverfahren Blechumformen, Biegen, Stanzen, Kaltmassivumformen, Strangpressen, Durchziehen, Freiform- und Gesenkschmieden, Walzen; Wirkprinzip; Elementarmethoden zur Abschätzung der Spannungen und Dehnungen; Grundlagen der Prozessauslegung; Verfahrensgrenzen und Arbeitsgenauigkeit; Werkzeuge und Handhabung; Maschinen und Maschineneinsatz.

Skript

151-0703-00L

Betriebliche Simulation von Produktionsanlagen

4 KP

P. Acél

Kurzbeschreibung

Die Studierenden lernen den Umgang mit der ereignisorientierter Simulation zur Auslegung und betrieblichen Optimierung von Produktionsanlagen anhand von Praxisbeispielen. Die Simulation bildet die entscheidende Grundlage zum digitalen Zwilling im Rahmen von Industrie 4.0.

Lernziel

Die Studierenden lernen die richtige Anwendung (Wo? Wann? Wie?) der ereignisorientierten und computerbasierten Simulation in der Abbildung von Betriebsabläufen und Produktionsanlagen. Die Simulation ist eine wichtige Grundlage zum erstellen eines digitalen Zwillings im Rahmen von Industrie 4.0.
Anhand von Praxisbeispielen wird betriebliche Simulation in Produktion, Logistik und Planung aufgezeigt.
Die Studierenden sollen erste eigene Erfahrungen in der Anwendung der computerbasierten Simulation machen.

Inhalt

- Anwendung und Einsatzgebiete der ereignisorientierten Simulation
- Simulation im Kontext von Industrie 4.0 (digitaler Zwilling)
- Beispielhafte Anwendung eines Softwaretools (Technomatrix-Simulation-Software)
- Innerer Aufbau und Funktionsweise von Simulationstools
- Vorgehen zur Anwendung: Optimierung, Versuchsplanung, Auswertung, Datenaufbereitung
- Steuerungsphilosophien, Notfallkonzepte, Abtaktung, Fertigungsinseln
- Anwendung auf die Anlagenprojektierung

Der Stoff wird durch praxisorientierte Übungen und eine Exkursion vertieft. Ein Gastreferat stellt ein Beispiel aus der Praxis vor.

Skript

Wird jeweils vor der Vorlesung per Mail verschickt (pdf).

Literatur

Ein Literaturverzeichnis wird in der Vorlesung abgegeben.

Voraussetzungen / Besonderes

Empfohlen für alle Bachelor-Studierenden im 5. Semester und Master-Studierenden im 7. Semester (MAVT, MTEC).

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	geprüft
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	geprüft
	Sensibilität für Vielfalt	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	geprüft
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0717-00L

Mechanische Produktion: Montieren, Fügen, Beschichten

4 KP

K. Wegener, V. H. Derflinger, P. Jousset

Kurzbeschreibung

Verstehen der Komplexität der Montage sowie ihrer Bedeutung als Erfolgs- und Kostenfaktor. Die Montage als Kombination verschiedener Tätigkeiten wie Fügen, Handhaben, Justieren usw. Fügetechniken; lösbare und unlösbare Verbindungen. Montageanlagen. Beschichtungstechniken und ihre Aufgaben, insbesondere Korrosionsschutz.

Lernziel

Verstehen der Komplexität der Montage sowie ihrer Bedeutung als Erfolgs- und Kostenfaktor. Einführung in die Einzeltechniken, insbesondere die Füge- und Beschichtungstechniken.

Inhalt

Die Montage als Kombination verschiedener Tätigkeiten wie Fügen, Handhaben, Justieren usw. Fügetechniken; lösbare und unlösbare Verbindungen. Montageanlagen.
Beschichtungstechniken und ihre Aufgaben, insbesondere Korrosionsschutz.

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Empfohlen zur Fokusvertiefung Produktionstechnik
Mehrheitlich Dozenten aus der Industrie.

151-0719-00L

Qualität von Werkzeugmaschinen - Dynamik, Mikro- und Submikromesstechnik

4 KP

A. Günther, D. Spescha

Kurzbeschreibung

Die Maschinenmesstechnik umfasst den prinzipiellen Aufbau von Produktionsmaschinen, deren Lagerungen und Führungen, die möglichen geometrischen, kinematischen, thermischen und dynamischen Abweichungen von Werkzeugmaschinen und deren Prüfung, die Wirkung der Abweichungen auf das Werkstück, die Prüfung von Antrieben und Steuerungen, sowie die Überprüfung der Maschinenfähigkeit.

Lernziel

Kenntnis von
- Maschinenaufbau
- Abweichungen von Lagerungen, Führungen und Maschinen
- Wirkung der Abweichungen auf das Werkstück
- Dynamik mechanischer Systeme
- Messdatenerfassung / Digitale Signalanalyse
- Experimentelle Modalanalyse
- geometrische, kinematische, thermische, dynamische Prüfung von Werkzeugmaschinen
- Testunsicherheit
- Maschinenfähigkeit

Inhalt

Fertigungsmesstechnik für Produktionsmaschinen
- Grundlagen, wie Maschinenaufbau und Maschinenkoordinatensystem
- Aufbau und Abweichungen von Lagerungen und Führungen
- Abweichungsbudget, Wirkung von Abweichungen auf das Werkstück
- geometrische und kinematische Abnahme von Produktionsmaschinen
- Umschlagmessung, mehrdimensionale Maschinenmesstechnik
- thermische Einflüsse auf Werkzeugmaschinen und deren Prüfung
- Testunsicherheit, Simulation
- Grundbegriffe der Dynamik mechanischer Systeme und Schwingungslehre
- Sensoren und Anregungssysteme
- Mode Fitting, experimentelle Modalanalyse
- Prüfen von Steuerung und Antrieben
- Maschinenfähigkeit

Skript

Arbeitsunterlagen werden in der Vorlesung verteilt.

Voraussetzungen / Besonderes

Praktische Übungen in den Labors und an den Werkzeugmaschinen des IWF vertiefen den Stoff der Vorlesung.

151-0723-00L

Manufacturing of Electronic Devices

4 KP

A. Kunz, R.‑D. Moryson, F. Reichert

Kurzbeschreibung

Die Vorlesung verfolgt die Prozesskette der Wertschöpfung elektrischer und elektronischer Komponenten: Inhalt sind der Schaltungsentwurf und die Schaltungsentwicklung, die Fertigung elektronischer Schaltungen in Leiterplatten und Hybridtechnik, integrierte Prüftechnik, die Planung von Produktionsanlagen, Fertigung hochintegrierter elektronischer Bausteine vom Wafer an sowie das Recycling.

Lernziel

Kenntnisse der Wertschöpfungskette Elektronik. Fertigungsgerechte Planung der Produkte sowie deren Fertigung. Aufbau von Produktionsanlagen, Recycling.

Inhalt

Ohne elektronische Komponenten geht nichts mehr. Typische Maschinenbauprodukte wie Werkzeugmaschinen oder Fahrzeuge haben heute einen wertmässigen Anteil an elektrischen und elektronischen Komponenten von über 60%, so dass der Zugang zur bzw. die Beherrschung der Wertschöpfung von entscheidender Bedeutung für die gesamte Leistungserstellung wird. Es werden zunächst elektronische Bauelemente in ihrer Funktion und die Planung von Schaltkreisen erläutert. Anschliessend wird gezeigt, wie elektronische Funktionseinheiten aus Bauelementen montiert werden. Gezeigt wird sowohl die Leiterplattentechnik als auch die sich mehr und mehr durchsetzende Hybridtechnik, gezeigt werden wertschöpfende Prozesse sowie die Prüfung und das Handling und die Kombination der Verfahren im Rahmen der Anlagenprojektierung. Weiter behandelt die Vorlesung die Fertigung elektronischer Bausteine beginnend von der Waferfertigung über die Strukturierung und das Bonding und Packaging. Dabei wird die Fertigung Mikroelektromechanischer und elektrooptischer Systeme und Aktuatoren besprochen. Keine Produktplanung noch Fertigung kommt heute ohne die Betrachtung des Recycling aus, was auch diese Vorlesung beschliesst. Auf einer Exkursion sehen die Studierenden die praktische Anwendung und Verwirklichung der Fertigung elektrischer und elektronischer Komponenten.

Skript

Unterlagen werden pro Vorlesungsblock zur Verfügung gestellt.

Voraussetzungen / Besonderes

Die Vorlesung wird gestaltet und vorgetragen von Fachleuten aus der Industrie.

Eine Exkursion zu einem Fertigungsbetrieb soll die Kenntnisse praxisorientiert untermauern.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Problemlösung	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft

151-0833-00L

Applied Finite Element Analysis

4 KP

B. Berisha, D. Mohr

Kurzbeschreibung

Die meisten Problemstellungen im Ingenieurwesen sind nichtlinearer Natur. Die Nichtlinearitäten werden hauptsächlich durch nichtlineares Werkstoffverhalten, Kontaktbedingungen und Strukturinstabilitäten hervorgerufen. Im Rahmen dieser Vorlesung werden die theoretischen Grundlagen der nichtlinearen Finite-Element-Methoden zur Lösung von solchen Problemstellungen vermittelt.

Lernziel

Das Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von Grundkenntnissen der nichtlinearen Finite-Elemente-Methode (FEM). Der Fokus der Vorlesung liegt bei der Vermittlung der theoretischen Grundlagen der nichtlinearen FE-Methoden für implizite und explizite Formulierungen. Typische Anwendungen der nichtlinearen FE-Methode sind Simulationen von:

- Crash
- Kollaps von Strukturen
- Materialverhalten (Metalle und Gummi)
- allgemeinen Umformprozessen

Insbesondere wird die Modellierung des nichtlinearem Werkstoffverhalten, thermomechanischen Vorgängen und Prozessen mit grossen plastischen Deformationen behandelt. Im Rahmen von begleitenden Uebungen wird die Fähigkeit erworben, selber virtuelle Modelle zur Beschreibung von komplexen nichtlinearen Systemen aufzubauen. Wichtige Modelle wie z.B. Stoffgesetze werden in Matlab programmiert. Das FEM Programm ABAQUS wird eingeführt, um reale Ingenieurprobleme zu simulieren.

Inhalt

- Einführung in FEM
- Kontinuumsmechanische Grundlagen zur Beschreibung grosser plastischer Deformationen
- Elasto-plastische Werkstoffmodelle
- Lagrange- und Euler-Betrachtungsweisen
- FEM-Implementierung von Stoffgesetzen
- Elementformulierungen
- Implizite und explizite FEM-Methoden
- FEM-Formulierung des gekoppelten thermo-mechanischen Problems
- Modellierung des Werkzeugkontaktes und von Reibungseinflüssen
- Gleichungslöser und Konvergenz
- Instabilitätsprobleme

Skript

Vorlesungsfolien

Literatur

Bathe, K. J., Finite-Elemente-Methoden, Springer-Verlag, 2002

Engineering for Health

Fokus-Koordinator: Prof. Bradley Nelson

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0509-00L

Acoustics in Fluid Media: From Robotics to Additive Manufacturing

Note: The previous course title until HS21 "Microscale Acoustofluidics"

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

The course is designed to equip students with skills in the design and development of ultrasound-based manipulation devices and microrobots for applications in medicine and additive manufacturing.

Inhalt

Skript

Yes, incl. Chapters from the Tutorial: Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Literatur

Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Voraussetzungen / Besonderes

Solid and fluid continuum mechanics. Notice: The exercise part is a mixture of presentation, lab sessions ( both compulsary) and hand in homework.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0524-00L

Continuum Mechanics I

4 KP

A. E. Ehret

Kurzbeschreibung

The lecture deals with constitutive models that are relevant for the design and analysis of structures. These include anisotropic linear elasticity, linear viscoelasticity, plasticity and viscoplasticity. The basic concepts of homogenization and laminate theory are introduced. Theoretical models are complemented by examples of engineering applications and experiments.

Lernziel

Basic theories for solving continuum mechanics problems of engineering applications, with particular focus on constitutive models.

Inhalt

Anisotropic elasticity, Linear elastic and linear viscous material behavior, Viscoelasticity, Micro-macro modelling, Laminate theory, Plasticity, Viscoplasticity, Examples of engineering applications, Comparison with experiments

Skript

yes

151-0604-00L

Microrobotics

4 KP

B. Nelson

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

The powerpoint slides presented in the lectures will be made available as pdf files. Several readings will also be made available electronically.

Voraussetzungen / Besonderes

The lecture will be taught in English.

151-0621-00L

Microsystems I: Process Technology and Integration

6 KP

3V + 3U

M. Haluska, C. Hierold

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Handouts (online erhältlich)

Literatur

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzung: Physik I und II

151-0629-00L

Studies on Engineering for Health

The student is responsible to find a project offered and supervised by ETH Professor in the area of Engineering for Health. Once received the approval of the ETH professor the student should forward the approval and the content of the project to the Student Administration info@mavt.ethz.ch for the enrolment.
This course is not available to incoming exchange students.

5 KP

11A

Betreuer/innen

Kurzbeschreibung

Overview of Engineering for Health topics. Identification of minimum 10 pertinent refereed articles or works in the literature in consultation with supervisor or instructor. After 4 weeks, submission of a 2-page proposal outlining the value, state-of-the art and study plan based on these articles. After feedback on the substance and technical writing by the instructor, project commences.

Lernziel

The students are familiar with the challenges of the fascinating and interdisciplinary field of Engineering for Health. They are introduced in the basics of independent non-experimental scientific research and are able to summarize and to present the results efficiently.

Inhalt

The students work independently on a study of selected topics in the field of Studies on Engineering for Health. They start with a selection of scientific papers to continue literature research. The results (e.g. state-of-the-art, methods) are evaluated with respect to predefined criteria. Then the results are presented in an oral presentation and summarized in a report, which takes the discussion of the presentation into account.

Literatur

Will be available.

151-8101-00L

International Engineering: from Hubris to Hope

4 KP

E. Tilley, M. Kalina

Kurzbeschreibung

Since Europe surrendered their colonial assets, engineers from rich countries have returned to the African continent to address the real and perceived ills that they felt technology could solve. And yet, 70 years on, the promise of technology has largely failed to deliver widespread, substantive improvements in the quality of life. Why?

Lernziel

This course is meant for engineers who are interested in pursuing an ethical and relevant career internationally, and who are willing to examine the complex role that well-meaning foreigners have played and continue to play in the disappointing health outcomes that characterize much of the African continent.

After completing the course, participants will be able to
• critique the jargon and terms used by the international community, i.e. “development”, “aid”, “cooperation”, “assistance” “third world” “developing” “global south” “low and middle-income” and justify their own chosen terminology
• recognize the role of racism and white-supremacy in the development of the Aid industry
• understand the political, financial, and cultural reasons why technology and infrastructure have historically failed
• Debate the merits of international engineering in popular culture and media
• Propose improved SDG indicators that address current shortcomings
• Compare the engineering curricula of different countries to identify relative strengths and shortcomings
• Explain the inherent biases of academic publishing and its impact on engineering failure
• Analyse linkages between the rise of philanthropy and strategic priority areas
• Recommend equitable, just funding models to achieve more sustainable outcomes
• Formulate a vision for the international engineer of the future

Inhalt

Role of international engineering during colonialism
Transition of international engineering following colonialism
White saviourism and racism in international engineering
International engineering in popular culture
The missing role of Engineering Education
Biases academic publishing
The emerging role in Global Philanthropy
The paradox of International funding

Literatur

McGoey, L. (2015). No such thing as a free gift: The Gates Foundation and the price of philanthropy. Verso Books.
Moyo, D. (2009). Dead aid: Why aid is not working and how there is a better way for Africa. Macmillan.
Munk, N. (2013). The idealist: Jeffrey Sachs and the quest to end poverty. Signal.
Rodney, W. (2018). How europe underdeveloped africa. Verso Trade.

227-0385-10L

Biomedical Imaging

6 KP

S. Kozerke, K. P. Prüssmann

Kurzbeschreibung

Introduction to diagnostic medical imaging based on electromagnetic and acoustic fields including X-ray planar and tomographic imaging, radio-tracer based nuclear imaging techniques, magnetic resonance imaging and ultrasound-based procedures.

Lernziel

Upon completion of the course students are able to:

• Explain the physical and mathematical foundations of diagnostic medical imaging systems
• Characterize system performance based on signal-to-noise ratio, contrast-to-noise ratio and transfer function
• Design a basic diagnostic imaging system chain including data acquisition and data reconstruction
• Identify advantages and limitations of different imaging methods in relation to medical diagnostic applications

Inhalt

• Introduction (intro, overview, history)
• Signal theory and processing (foundations, transforms, filtering, signal-to-noise ratio)
• X-rays (production, tissue interaction, contrast, modular transfer function)
• X-rays (resolution, detection, digital subtraction angiography, Radon transform)
• X-rays (filtered back-projection, spiral computed tomography, image quality, dose)
• Nuclear imaging (radioactive tracer, collimation, point spread function, SPECT/PET)
• Nuclear imaging (detection principles, image reconstruction, kinetic modelling)
• Magnetic Resonance (magnetic moment, spin transitions, excitation, relaxation, detection)
• Magnetic Resonance (plane wave encoding, Fourier reconstruction, pulse sequences)
• Magnetic Resonance (contrast mechanisms, gradient- and spin-echo, applications)
• Ultrasound (mechanical wave generation, propagation in tissue, reflection, transmission)
• Ultrasound (spatial and temporal resolution, phased arrays)
• Ultrasound (Doppler shift, implementations, applications)
• Summary, example exam questions

Skript

Lecture notes and handouts

Literatur

Webb A, Smith N.B. Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications; Cambridge University Press 2011

Voraussetzungen / Besonderes

Analysis, Linear algebra, Physics, Basics of signal theory, Basic skills in Matlab/Python programming

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

227-0393-10L

Bioelectronics and Biosensors

6 KP

J. Vörös, M. F. Yanik

Kurzbeschreibung

The course introduces bioelectricity and the sensing concepts that enable obtaining information about neurons and their networks. The sources of electrical fields and currents in the context of biological systems are discussed. The fundamental concepts and challenges of measuring bioelectronic signals and the basic concepts to record optogenetically modified organisms are introduced.

Lernziel

During this course the students will:
- learn the basic concepts in bioelectronics including the sources of bioelectronic signals and the methods to measure them
- be able to solve typical problems in bioelectronics
- learn about the remaining challenges in this field

Inhalt

Lecture topics:

1. Introduction

Sources of bioelectronic signals
2. Membrane and Transport
3-4. Action potential and Hodgkin-Huxley

Measuring bioelectronic signals
5. Detection and Noise
6. Measuring currents in solutions, nanopore sensing and patch clamp pipettes
7. Measuring potentials in solution and core conductance model
8. Measuring electronic signals with wearable electronics, ECG, EEG
9. Measuring mechanical signals with bioelectronics

In vivo stimulation and recording
10. Functional electric stimulation
11. In vivo electrophysiology

Optical recording and control of neurons (optogenetics)
12. Measuring neurons optically, fundamentals of optical microscopy
13. Fluorescent probes and scanning microscopy, optogenetics, in vivo microscopy

14. Measuring biochemical signals

Skript

A detailed script is provided to each lecture including the exercises and their solutions.

Literatur

Plonsey and Barr, Bioelectricity: A Quantitative Approach (Third edition)

Voraussetzungen / Besonderes

The course requires an open attitude to the interdisciplinary approach of bioelectronics.
In addition, it requires undergraduate entry-level familiarity with electric & magnetic fields/forces, resistors, capacitors, electric circuits, differential equations, calculus, probability calculus, Fourier transformation & frequency domain, lenses / light propagation / refractive index, pressure, diffusion AND basic knowledge of biology and chemistry (e.g. understanding the concepts of concentration, valence, reactants-products, etc.).

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

376-0021-00L

Materials and Mechanics in Medicine

4 KP

M. Zenobi-Wong, J. G. Snedeker

Kurzbeschreibung

Understanding of physical and technical principles in biomechanics, biomaterials, and tissue engineering as well as a historical perspective. Mathematical description and problem solving. Knowledge of biomedical engineering applications in research and clinical practice.

Lernziel

Understanding of physical and technical principles in biomechanics, biomaterials, tissue engineering. Mathematical description and problem solving. Knowledge of biomedical engineering applications in research and clinical practice.

Inhalt

Biomaterials, Tissue Engineering, Tissue Biomechanics, Implants.

Skript

course website on Moodle

Literatur

Introduction to Biomedical Engineering, 3rd Edition 2011,
Autor: John Enderle, Joseph Bronzino, ISBN 9780123749796
Academic Press

376-0203-00L

Bewegungs- und Sportbiomechanik

4 KP

W. R. Taylor, R. List

Kurzbeschreibung

Vermitteln der Methode den menschlichen Bewegungsapparat als (bio-)mechanisches System zu betrachten. Erstellen des Zusammenhanges von Bewegungen im Alltag und im Sport zu Verletzungen und Beschwerden, Prävention und Rehabilitation.

Lernziel

- Die Studierenden können den Bewegungsapparat als ein mechanisches System darstellen.
- Sie analysieren und beschreiben menschliche Bewegungen entsprechend den Gesetzen der Mechanik.

Inhalt

Die Bewegungs- und Sportbiomechanik befasst sich mit den Eigenschaften des Bewegungsapparates und deren Verknüpfung zur Mechanik.
Die Vorlesung beinhaltet einerseits Themenkreise wie funktionelle Anatomie, Charakteristik von elementaren menschlichen Bewegungen (Gehen, Laufen, etc.), und beachtet Bewegungen im Sport aus mechanischer Sicht. Ferner werden einfache Betrachtungen zur Belastungsanalysen diverser Gelenke in verschiedenen Situationen diskutiert.
Im Weiteren werden Fragen der Statik und Dynamik starrer Körper, und die inverse Dynamik, die in der Biomechanik relevant sind, behandelt.

376-1504-00L

Physical Human Robot Interaction (pHRI)

4 KP

Management, Technology and Economics

O. Lambercy

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Will be distributed on Moodle before the lectures.

Literatur

Voraussetzungen / Besonderes

376-1714-00L

Biocompatible Materials

4 KP

K. Maniura, M. Rottmar, M. Zenobi-Wong

Kurzbeschreibung

Introduction to molecules used for biomaterials, molecular interactions between different materials and biological systems (molecules, cells, tissues). The concept of biocompatibility is discussed and important techniques from biomaterials research and development are introduced.

Lernziel

The course covers the follwing topics:
1. Introdcution into molecular characteristics of molecules involved in the materials-to-biology interface. Molecular design of biomaterials.
2. The concept of biocompatibility.
3. Introduction into methodology used in biomaterials research and application.
4. Introduction to different material classes in use for medical applications.

Inhalt

Introduction into natural and polymeric biomaterials used for medical applications. The concepts of biocompatibility, biodegradation and the consequences of degradation products are discussed on the molecular level. Different classes of materials with respect to potential applications in tissue engineering, drug delivery and for medical devices are introduced. Strong focus lies on the molecular interactions between materials having very different bulk and/or surface chemistry with living cells, tissues and organs. In particular the interface between the materials surfaces and the eukaryotic cell surface and possible reactions of the cells with an implant material are elucidated. Techniques to design, produce and characterize materials in vitro as well as in vivo analysis of implanted and explanted materials are discussed.
A link between academic research and industrial entrepreneurship is demonstrated by external guest speakers, who present their current research topics.

Skript

Handouts are deposited online (moodle).

Literatur

Literature:
- Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Ratner B.D. et al, 3rd Edition, 2013
- Comprehensive Biomaterials, Ducheyne P. et al., 1st Edition, 2011

(available online via ETH library)

Handouts and references therin.

Fokus-Koordintor: Prof. Stefano Brusoni D-MTEC und Swantje Pless D-MTEC

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0733-00L

Grundlagen und Prozesse der Umformtechnik

Hinweis: alter Titel bis HS21 "Umformtechnik III - Umformtechnische Verfahren".

4 KP

M. Bambach

Kurzbeschreibung

Lernziel

Kennenlernen umformtechnischer Verfahren. Wahl des Umformverfahrens. Auslegung einer umformtechnischen Fertigung.

Inhalt

Skript

363-0445-00L

Production and Operations Management

3 KP

T. Netland, H. Franke

Kurzbeschreibung

This core course provides insights into the basic theories, principles, concepts, and techniques used to design, analyze, and improve the operational capabilities of an organization.

Lernziel

This course provides students with a broad theoretical basis for understanding, designing, analyzing, and improving manufacturing operations. After completing this course:
1. Students can apply key concepts of POM to detail an operations strategy.
2. Students can do simple forecasting of demand and plan the needed capacity to meet it.
3. Students can conduct process mapping analysis, use it to design and improve processes and layouts, and elaborate on the limitations of the chosen method.
4. Students can choose IT, OT, and automation technology for manufacturing applications.
5. Students can design information flows, manage master data, and use it to plan and control a factory.
6. Students can design material flows in and beyond factories.
7. Students can design performance management systems.
8. Students can select and use problem-solving tools to improve quality and productivity.
9. Additional skills: Students acquire experience in teamwork.

Inhalt

The course covers the most fundamental strategic and tactical concepts in production and operations management (POM).

Production and Operations Management (POM) is at the heart of any business. It is concerned with the business processes that transform input into output and deliver products and services to customers. Factory management is an important part of POM, but it is much more than what takes place inside the production facilities of companies like ABB, Boeing, BMW, LEGO, Nestlé, Roche, TESLA, and Toyota. Did you know that the largest portion of assets and employees in most organizations are engaged in the operations function? Although this course focuses on manufacturing, all types of organizations depend on their operational capabilities. With the ongoing globalization and digitization of manufacturing, POM has won a deserved status for providing a competitive advantage.

This course covers the following topics: Introduction to POM, Manufacturing strategy, Forecasting and capacity, Process design, Layout, Industry 4.0, Information flow, Material flow, Logistics/SCM
Performance management, Performance improvement, Quality management, and Maintenance.

This course is administered via Moodle. The course is designed around five elements:
1. Textbook. Baudin and Netland (2022) Introduction to Manufacturing: An Industrial Engineering and Management Perspective, 1st Ed. Routledge.
2. Video lectures. Short video lectures presenting basic POM concepts.
3. Class lectures. Deep-dives with case examples on select topics.
4. FactoryVR group assignment. FactoryVR allows students to visit factories virtually.
5. Quizzes. A few quizzes during the semester help students check their progress and prepare for the written exam.

Literatur

Suggested literature is provided in the syllabus.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

363-0541-00L

Systems Dynamics and Complexity

3 KP

F. Schweitzer

Kurzbeschreibung

Finding solutions: what is complexity, problem solving cycle.

Implementing solutions: project management, critical path method, quality control feedback loop.

Controlling solutions: Vensim software, feedback cycles, control parameters, instabilities, chaos, oscillations and cycles, supply and demand, production functions, investment and consumption

Lernziel

A successful participant of the course is able to:
- understand why most real problems are not simple, but require solution methods that go beyond algorithmic and mathematical approaches
- apply the problem solving cycle as a systematic approach to identify problems and their solutions
- calculate project schedules according to the critical path method
- setup and run systems dynamics models by means of the Vensim software
- identify feedback cycles and reasons for unintended systems behavior
- analyse the stability of nonlinear dynamical systems and apply this to macroeconomic dynamics

Inhalt

Why are problems not simple? Why do some systems behave in an unintended way? How can we model and control their dynamics? The course provides answers to these questions by using a broad range of methods encompassing systems oriented management, classical systems dynamics, nonlinear dynamics and macroeconomic modeling.
The course is structured along three main tasks:
1. Finding solutions
2. Implementing solutions
3. Controlling solutions

PART 1 introduces complexity as a system immanent property that cannot be simplified. It introduces the problem solving cycle, used in systems oriented management, as an approach to structure problems and to find solutions.

PART 2 discusses selected problems of project management when implementing solutions. Methods for identifying the critical path of subtasks in a project and for calculating the allocation of resources are provided. The role of quality control as an additional feedback loop and the consequences of small changes are discussed.

PART 3, by far the largest part of the course, provides more insight into the dynamics of existing systems. Examples come from biology (population dynamics), management (inventory modeling, technology adoption, production systems) and economics (supply and demand, investment and consumption). For systems dynamics models, the software program VENSIM is used to evaluate the dynamics. For economic models analytical approaches, also used in nonlinear dynamics and control theory, are applied. These together provide a systematic understanding of the role of feedback loops and instabilities in the dynamics of systems. Emphasis is on oscillating phenomena, such as business cycles and other life cycles.

Weekly self-study tasks are used to apply the concepts introduced in the lectures and to come to grips with the software program VENSIM.
Another objective of the self-study tasks is to practice efficient communication of such concepts.
These are provided as home work and two of these will be graded (see "Prerequisites").

Skript

The lecture slides are provided as handouts - including notes and literature sources - to registered students only. All material is to be found on the Moodle platform. More details during the first lecture

363-0541-02L

Systems Dynamics and Complexity (Additional Cases)

Only for Mechanical Engineering BSc.

Design, Mechanics and Materials

1 KP

G. Casiraghi

Kurzbeschreibung

This module is an addition to the course Systems Dynamics and Complexity. It offers additional study cases to MAVT Bachelor students who enroll in the main course.

Lernziel

MAVT Bachelor students learn how to develop and analyze more sophisticated systems dynamics models from different areas, e.g. from biology (population dynamics, cooperation), management (inventory modeling, technology adoption and economics (supply and demand, investment and consumption), to name but a few. The goal is to apply analytical and numeric techniques to gain a deeper understanding of the dynamics of complex systems.

Inhalt

1. Modelling path dependence and formation of standards
- Why do clocks go clockwise? Why do people in most nations drive on the right? Why do nearly all computer keyboards have the QWERTY layout, even though it is more inefficient compared to DVORAK? It turns out that many real-world processes are path depended, i.e. small random events early in their history determine the ultimate end state, even when all end states are equally likely at the beginning. Students will learn how to model such processes, to understand the feedback mechanisms that lead to path dependence. As a case in point, we will study the 'war' between the Betamax and the VHS standards.

2. Optimal migration as promoter of cooperation
- Mechanisms to promote cooperative behaviour is a vibrant research topic in various fields - economics, evolutionary biology and management science to name but a few. Students will be introduced to one such mechanism - migration. They will develop and analyse a macroscopic model to study how the rate of migration affects the long-term cooperation rate in a population.

3. Information transfer
- Information flow in a social system (e.g. about the location of resources or appearance of a competitor) is an important component of group living. For example, it is well known that ants can achieve remarkable feats in finding an optimal route to a food patch through pheromone trails. The goal of this study case is to model information transfer in such systems by investigating the dynamics of trail formation in ants. The students will learn that the complexity in navigating to a food source may nevertheless be explained as a simple dynamical system with one control parameter only.

4. Decisions in social societies
- In many situations individuals have to decide between two or more options. Such decisions often have a profound impact on the system as a whole, especially regarding group cohesion. Group cohesion is preferred, as individuals can benefit from living in groups, yet it may not be the underlying reason behind individual choices. In this case, students will develop and extend a macroscopic model of an animal social system faced with a decision to choose a new home, and identify the conditions which promote group cohesion versus group splitting.

5. Antigenic variation of HIV
- One of the characteristic traits of HIV is that a host can be a carrier and a transmitter of the virus without experiencing symptoms for up to 10 years. This case is concerned with finding the mechanism of HIV disease progression. The students will develop a general population-based model for the interaction of an infectious agent with the host immune system. The model is applicable to a variety of infectious agents, ranging from acute lethal infections to chronic illness. Through analysing and simulating the model, the students will understand how the HIV virus interacts with the host and how the mutation rate of the virus is ultimately responsible for this long asymptomatic period.

6. Compartmental models in epidemiology
- Many diffusive processes in social systems, such as epidemics, can be understood as a result of the interaction between a few groups (compartments) of individuals. The most common example is to divide a population into those who are susceptible (S) to a disease, those who are infected (I), and those who have recovered (R) and are immune, and to model their interactions. These so called SIR models find wide application in studying non-biological diffusive processes, e.g. spread of technological innovations, fads , internet memes etc. In this study case, students will become familiar with the basic components of an SIR model and the conditions under which a disease can cause the outbreak of an epidemic. Students will extend the basic model to investigate more realistic scenarios relevant to e.g. different vaccination strategies.

Skript

Will be provided

351-0778-00L

Discovering Management

Entry level course in management for BSc, MSc and PHD students at all levels not belonging to D-MTEC. This course can be complemented with Discovering Management (Excercises) 351-0778-01.

3 KP

B. Clarysse, S. Brusoni, F. Da Conceição Barata, H. Franke, V. Hoffmann, P. Tinguely, L. P. T. Vandeweghe

Kurzbeschreibung

Discovering Management offers an introduction to the field of business management and entrepreneurship for engineers and natural scientists. By taking this course, students will enhance their understanding of management principles and the tasks that entrepreneurs and managers deal with. The course consists of theory and practice sessions, presented by a set of area specialists at D-MTEC.

Lernziel

The general objective of Discovering Management is to introduce students into the field of business management and entrepreneurship.

In particular, the aims of the course are to:
(1) broaden understanding of management principles and frameworks
(2) advance insights into the sources of corporate and entrepreneurial success
(3) develop skills to apply this knowledge to real-life managerial problems

The course will help students to successfully take on managerial and entrepreneurial responsibilities in their careers and / or appreciate the challenges that entrepreneurs and managers deal with.

Inhalt

The course consists of a set of theory and practice sessions, which will be taught on a weekly basis. The course will cover business management knowledge in corporate as well as entrepreneurial contexts.

The course consists of three blocks of theory and practice sessions: Discovering Strategic Management, Discovering Innovation Management, and Discovering HR and Operations Management. Each block consists of two or three theory sessions, followed by one practice session where you will apply the theory to a case.

The theory sessions will follow a "lecture-style" approach and be presented by an area specialist within D-MTEC. Practical examples and case studies will bring the theoretical content to life. The practice sessions will introduce you to some real-life examples of managerial or entrepreneurial challenges. During the practice sessions, we will discuss these challenges in depth and guide your thinking through team coaching.

Through small group work, you will develop analyses of each of the cases. Each group will also submit a "pitch" with a clear recommendation for one of the selected cases. The theory sessions will be assessed via a multiple choice exam.

Skript

All course materials (readings, slides, videos, and worksheets) will be made available to inscribed course participants through Moodle. These course materials will form the point of departure for the lectures, class discussions and team work.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Problemlösung	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft

351-0778-01L

Discovering Management (Exercises)

Complementary exercises for the module Discovering Managment.

Prerequisite: Participation and successful completion of the module Discovering Management (351-0778-00L) is mandatory.

1 KP

B. Clarysse, L. P. T. Vandeweghe

Kurzbeschreibung

This course is offered complementary to the basis course 351-0778-00L, "Discovering Management". The course offers an additional exercise.

Lernziel

The general objective of Discovering Management (Exercises) is to complement the course "Discovering Management" with one larger additional exercise.

Discovering Management (Exercises) thus focuses on developing the skills and competences to apply management theory to a real-life exercise from practice.

Inhalt

Students who are enrolled for “Discovering Management Exercises” are asked to write an essay about a particular management issue of choice, using your insights from Discovering Management.

Students have the option to either write this alone or in a group of two students.

Literatur

All course materials (readings, slides, videos, and worksheets) will be made available to inscribed course participants through Moodle. Students following this course should also be enrolled for course 351-0778-00L, "Discovering Management".

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Problemlösung	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft

363-0387-00L

Corporate Sustainability

3 KP

V. Hoffmann, J. Meuer, A. Nunez-Jimenez

Kurzbeschreibung

The lecture explores current challenges of corporate sustainability and prepares students to become champions for sustainable business practices. In the beginning, traditional lectures are complemented by e-modules that allow students to train critical thinking skills. In the 2nd half of the semester, students work in teams on sustainability challenges related to water, energy, mobility, and food.

Lernziel

Students
- assess the limits and the potential of corporate sustainability for sustainable development
- develop critical thinking skills (argumentation, communication, evaluative judgment) that are useful in the context of corporate sustainability using an innovative writing and peer review method.
- recognize and realize opportunities through team work for corporate sustainability in a business environment
- present strategic recommendations in teams with different output formats (tv-style debate, consultancy pitch, technology model walk-through, campaign video)

Inhalt

In the first part of the semester, Prof. Volker Hoffmann and Dr. Johannes Meuer will share his insights on corporate sustainability with you through a series of lectures. They introduce you to a series of critical thinking exercises and build a foundation for your group work. In the second part of the semester, you participate in one of four tracks in which SusTec researchers will coach your groups through a seven-step program. Our ambition is that you improve your analytic and organizational skills and that you can confidently stand up for corporate sustainability in a professional setting. You will share the final product of your work with fellow students in a final puzzle session at the end of the semester.

http://www.sustec.ethz.ch/teaching/lectures/corporate-sustainability.html

Skript

Presentation slides will be made available on moodle prior to lectures.

Literatur

Literature recommendations will be distributed during the lecture

Voraussetzungen / Besonderes

TEACHING FORMAT/ ATTENDANCE: Please note that we aim to offer you the course in-class and online, but at this point we cannot guarantee that a purely online participation is possible. Irrespective of the format (in-class or online), the course includes several mandatory sessions that participants must attend to successfully earn credit points.

363-0389-00L

Technology and Innovation Management

3 KP

S. Brusoni, A. Zeijen

Kurzbeschreibung

This course focuses on the analysis of innovation as a pervasive process that cuts across organizational and functional boundaries. It looks at the sources of innovation, at the tools and techniques that organizations deploy to routinely innovate, and the strategic implications of technical change.

Lernziel

This course intends to enable all students to:

- Acquire and understand the basic jargon necessary to discuss, in a precise and concise manner, innovation processes and their outcomes

- Analyse the relationship between individual and organizational decision processes and their innovative outcomes

- Discuss the relevance and importance of different decision-making criteria, and critically assess their impact on desired innovative outcomes

Inhalt

This course looks at technology and innovation management as a process. Continuously, organizations are faced with a fundamental decision: they have to allocate resources between well-known tasks that reliably generate positive results; or explore new ways of doing things, new technologies, products and services. The latter is a high risk choice. Its rewards can be high, but the chances of success are small.
How do firms organize to take these decisions? What kind of management skills are necessary to take them? What kind of tools and methods are deployed to sustain managerial decision-making in highly volatile environments? These are the central questions on which this course focuses, relying on a combination of lectures, case-based discussion, and guest speakers.

Skript

Slides will be available on the Moodle page

Literatur

Readings will be available on the Moodle page

Voraussetzungen / Besonderes

The course content and methods are designed for students with some background in management and/or economics

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Kritisches Denken	geprüft

363-0389-02L

Technology and Innovation Management (Additional Cases)

Only for Mechanical Engineering BSc.

1 KP

S. Brusoni

Kurzbeschreibung

This module focuses on the topics that lie at the intersection between management and engineering.

Lernziel

Through a project, the students will focus on discussing the business implications of a technology using the tools and theories used in the TIM lecture. This would enable the students to deepen their understanding of managerial issues while focusing on a specific technology. Topics for project work will be proposed in the beginning of the semester

Voraussetzungen / Besonderes

The lecture 363-0389-00L Technology and Innovation Management needs to be taken in order to participate in this module

363-0565-00L

Principles of Macroeconomics

3 KP

J.‑E. Sturm

Kurzbeschreibung

This course examines the behaviour of macroeconomic variables, such as gross domestic product, unemployment and inflation rates. It tries to answer questions like: How can we explain fluctuations of national economic activity? What can economic policy do against unemployment and inflation?

Lernziel

This lecture will introduce the fundamentals of macroeconomic theory and explain their relevance to every-day economic problems.

Inhalt

This course helps you understand the world in which you live. There are many questions about the macroeconomy that might spark your curiosity. Why are living standards so meagre in many African countries? Why do some countries have high rates of inflation while others have stable prices? Why have some European countries adopted a common currency? These are just a few of the questions that this course will help you answer.
Furthermore, this course will give you a better understanding of the potential and limits of economic policy. As a voter, you help choose the policies that guide the allocation of society's resources. When deciding which policies to support, you may find yourself asking various questions about economics. What are the burdens associated with alternative forms of taxation? What are the effects of free trade with other countries? How does the government budget deficit affect the economy? These and similar questions are always on the minds of policy makers.

Skript

The course webpage (to be found at https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=17628) contains announcements, course information and lecture slides.

Literatur

The set-up of the course will closely follow the book of
N. Gregory Mankiw and Mark P. Taylor (2020), Economics, Cengage Learning, Fifth Edition.

This book can also be used for the course '363-0503-00L Principles of Microeconomics' (Filippini).

Besides this textbook, the slides, lecture notes and problem sets will cover the content of the lecture and the exam questions.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	gefördert
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

363-0711-00L

Accounting for Managers

3 KP

H. Chen

Kurzbeschreibung

The course Accounting for Managers offers an introduction to financial accounting and management accounting. It provides managers with the necessary knowledge for decision making using accounting information.

Lernziel

By attending this course, students will be able to:
- record business transactions on the different types of accounts.
- establish a balance sheet and an income statement.
- prepare the different financial reports.
- understand the principles of cost accounting.
- determine the cost of production.
- make decisions based on cost information.

Inhalt

The first part of the course is devoted to financial accounting. It teaches the principles of double-entre accounting and deals with the recording of commercial transactions on accounts. It describes the work to be carried out at the closing in order to prepare the financial reports according to the generally accepted accounting principles. This type of accounting information is primarily intended for investors and shareholders.

The second part of the course describes the principles of management accounting and explains the different costing methods. It aims to determine the manufacturing cost of production of the different products and services using full and variable costing methods. The accounting information focuses on the internal needs of managers for the purpose of budget preparation and profitability analysis.

Voraussetzungen / Besonderes

This course is a prerequisite for the course Financial Management.

363-0790-00L

Technology Entrepreneurship

2 KP

F. Hacklin

Kurzbeschreibung

Technology ventures are significantly changing the global economic picture. Technological skills increasingly need to be complemented by entrepreneurial understanding.
This course offers the fundamentals in theory and practice of entrepreneurship in new technology ventures. Main topics covered are success factors in the creation of new firms, including founding, financing and growing a venture.

Lernziel

This course provides theory-grounded knowledge and practice-driven skills for founding, financing, and growing new technology ventures. A critical understanding of dos and don'ts is provided through highlighting and discussing real life examples and cases.

Inhalt

12 sessions; 10+ carried out by guest speakers: experts in the broad field of technology entrepreneurship (e.g., serial entrepreneurs, venture capitalists, (E)MBA professors, company builders, patent experts, scale-up executives, …)

2h lecture - schedule (±):
15': Introduction
60': (Guest) lecture
15': Discussion related to topic (in groups)
10': Plenary discussion
20': Q&A with (guest) lecturer
Sessions are carried out via zoom, recordings are uploaded on Moodle. Sessions can also be followed in reserved lecture room.

Semester assignment: Construction of 1 appropriate exam question (MPC) related to a specific guest lecture.

13th session: MPC exam, heavily based on questions generated from the semester assignment. These will be published on Moodle as a preparation for the exam.

See course website: Link

Skript

Lecture slides and case material

363-1082-00L

Enabling Entrepreneurship: From Science to Startup

Students should provide a brief overview (unto 1 page) of their business ideas that they would like to commercialise through the course. If they do not have an idea, they are required to provide a motivation letter stating why they would like to do this elective. If you are unsure about the readiness of your idea or technology to be converted into a startup, please drop me a line to schedule a call or meeting to discuss.

The total number of students will be limited to 50.

The students should submit the necessary information until 19 September 2022 and apply to anilsethi@ethz.ch

3 KP

A. Sethi

Kurzbeschreibung

This elective is relevant for students who have developed a technology and are keen to evaluate the steps in starting a startup. This is also relevant for students who would like to start a startup but do not have a technology, but are clear on a specific market and the impact they would like to create.

Lernziel

Students have technology competence or an idea that they would like to convert into a startup. They are now in the process of evaluating the steps necessary to do so. In summary:

1. Students want to become entrepreneurs
2. The students can be from business or science & technology
3. The course will enable the students to identify the relevance of their technology or idea from the market relevance perspective and thereby create a business case to take it to market.
4. The students will have exposure to investors and entrepreneurs (with a focus on ETH spin-offs) through the course, to gain insight to commercialise their idea

Inhalt

The students would cover the following topics, as the build their idea into a business case:

1. Technology excellence: this assumes that the student has achieved a certain degree of competence in the area of technology that he or she expects to bring to the market
2. Market need and market relevance: The student would then be expected to identify the possible markets that may find the technology of relevance. Market relevance implies the process of identification of how relevant the market perceives the technology, and whether this can sustain over a longer period of time
3. IP and IP strategy: Intellectual property, whether in the form of a patent or a trade secret, implies the secret ingredient that enables the student to achieve certain results that competitors are unable to copy. This enables the student (and subsequently the startup) to hold on to the market that they create with customers
4. Team including future capabilities required: a startup requires multiple people with complementary capabilities. They also need to be motivated while at the same time protecting the interests of the startup
5. Financials: There is a need of funding to achieve milestones. This includes funding for salaries and running of the company
6. Investors and funding options: There are multiple funding options for a startup. They all come with different advantages and limitations. It's important for a startup to recognise its needs and find the investors that fit these needs and are best aligned with the vision of the founders
7. Preparation of business case: The students will finally prepare the business case that can help them to articulate the link of the technology with the market need and its willingness to pay
8. Legal overview, company forms and shareholders’ agreements (including pitfalls)

The seminar includes talks from invited investors, entrepreneurs and legal experts regarding the importance of the various elements being covered in content, workshops and teamwork. There is a particular emphasis on market validation on each step of the journey, to ensure relevance.

Skript

Since the course will revolve around the ideas of the students, the notes will be for the sole purpose of providing guidance to the students to help convert their technologies or ideas into business cases for the purpose of forming startups. Theoretical subject matter will be kept to a minimum and is not the focus of the course.

Literatur

Book
Sethi, A. "From Science to Startup"
ISBN 978-3-319-30422-9

Voraussetzungen / Besonderes

This course is relevant for those students who aspire to become entrepreneurs.

Students applying for this course are requested to submit a 1 page business idea or, in case they don't have a business idea, a brief motivation letter stating why they would like to do this course.

If you are unsure about the readiness of your idea or technology to be converted into a startup, please drop me a line to schedule a call or meeting to discuss.

Kompetenzen

Methodenspezifische Kompetenzen	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	geprüft
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

363-1017-00L

Risk and Insurance Economics

3 KP

H. Schernberg

Kurzbeschreibung

The course covers the economics of risk and insurance, in particular the following topics will be discussed:
2) individual decision making under risk
3) models of insurance demand, risk sharing, insurance supply
4) information issues in insurance markets
5) advanced topics in microeconomics and behavioral economics
5) the macroeconomic role of insurers and insurance regulation

Lernziel

The course introduces students to basic microeconomic models of risk attitudes and highlight the role insurance can – or cannot – play for individuals facing risks.

Inhalt

Everyday, we take decisions involving risks. These decisions are driven by our perception of and our appetite for risk. Insurance plays a significant role in people's risk-management strategies.

In the first part of this lecture, we discuss a normative decision concept, Expected Utility theory, and compare it with empirically observed behaviour.

Students then learn about the rationale for individuals to purchase insurance, and for companies to offer it. We derive the optimal level of insurance demand and discuss how it depends on our model's underlying assumptions.

We then discuss the consequences of information asymmetries in insurance markets and the consequences for insurance supply.

Finally, we discuss refinements in decision theory that help account for observed behaviours that don't fit with the basic models of microeconomic theory. For example, we'll explore how behavioural economics can be leveraged by the insurance industry.

Literatur

Main literature:

- Zweifel, P., & Eisen, R. (2012). Insurance Economics. Springer.
- Handbook of the Economics of Risk and Uncertainty, Volume1;

Further readings:

- Dionne, G. (Ed.). (2013). Handbook of Insurance (2nd ed.). Springer.

References will be given on a topic-by-topic basis during the course.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Problemlösung	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Kritisches Denken	geprüft

351-1109-00L

Einführung in die Mikroökonomie

GESS (Science in Perspective): Diese Lehrveranstaltung ist nur für Bachelorstudierende.
Masterstudierende können die LE 363-0503-00L „Principles of Microeconomics“ belegen.

Hinweis für D-MAVT Studierende: Sollten Sie bereits «363-0503-00L Principles of Microeconomics» erfolgreich absolviert haben, dann dürfen Sie diese Lehrveranstaltung nicht mehr belegen.

3 KP

M. Wörter, M. Beck

Kurzbeschreibung

Der Kurs führt in die Grundlagen, Probleme und Ansätze der Mikroökonomie ein. Er beschreibt wirtschaftliche Entscheidungen von Haushalten und Unternehmen und deren Koordination durch vollkommene Märkte.

Lernziel

Die Studierenden erarbeiten sich ein vertieftes Verständnis grundlegender mikroökonomischer Modelle.

Sie erlangen die Fähigkeit, diese Modelle bei der Interpretation realer wirtschaftlicher Zusammenhänge anzuwenden.

Die Studierenden verfügen über ein reflektierendes und kontextbezogenes Wissen darüber, wie Gesellschaften knappe Ressourcen nutzen, um Güter und Dienstleistungen zu produzieren und unter sich zu verteilen.

Inhalt

Markt, Budgetrestriktion, Präferenzen, Nutzenfunktion, Nutzenmaximierung, Nachfrage, Technologie, Gewinnfunktion, Kostenminimierung, Kostenfunktion, vollkommene Konkurrenz, Information und Kommunikationstechnologien.

Skript

Unterlagen in der Internet Lernumgebung https://moodle-app2.let.ethz.ch/auth/shibboleth/login.php

Literatur

Varian, Hal R. (2014), Intermediate Microeconomics, W.W. Norton

Deutsche Übersetzung: Grundzüge der Mikroökonomik (2016), 9. Auflage, Oldenbourg; auch die frühere 8. Ausgabe (2011) kann verwendet werden.

Voraussetzungen / Besonderes

Diese Lehrveranstaltung "Einführung in die Mikroökonomie“ (363-1109-00L) ist für Bachelorstudierende gedacht und LE 363-0503-00 „Principles of Microeconomics“ für Masterstudierende.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	gefördert
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

Fokus-Koordinatorin: Prof. Kristina Shea
Für die erforderlichen 20 KPs der Fokus-Vertiefung Design, Mechanics and Materials sind alle aufgeführten Fächer frei wählbar. Empfohlene Fächer sind gekennzeichnet. Falls Sie einen Kurs auf Masterlevel besuchen möchten, müssen Sie dafür das Einverständnis des zuständigen Dozenten einholen.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0364-00L

Strukturlabor

Number of participants limited to 24.

4 KP

M. Zogg, P. Ermanni

Kurzbeschreibung

Teams mit 2 - 3 Studenten müssen eine möglichst leichte Struktur, welche den gestellten Anforderungen genügt, entwerfen, dimensionieren und herstellen. Ein Flugzeug-Flügelholm-Prototyp und später ein zweiter verbesserter Holm werden getestet und im Hinblick auf konstruktive und strukturmechanische Aspekte beurteilt.

Lernziel

Die Fähigkeiten zu entwickeln, häufig vorkommende Problemstellungen der Strukturmechanik am Beispiel einer realen Anwendung zu verstehen und zu lösen. Weitere wichtige Ziele sind das Gruppendenken und die Gruppenarbeit zu fördern, den Übergang von der Theorie zur Praxis aufzuzeigen und Erfahrungen in verschiedenen leichtbaurelevanten Bereichen wie, Konstruktion CAE-Methoden sowie die Strukturversuchstechnik zu sammeln

Inhalt

Jede Gruppe (2-3 Studierende) bekommt die Aufgabe einen Flugzeug-Flügelholm, eine typische Leichtbaukonstruktion, zu realisieren. Die Aufgabenstellung beinhaltet Angaben über Lasten und Randbedingungen.

Wichtige Meilensteile der Projektarbeit sind:
- Konzept, Vordimensionierung (Handrechnung) und
Konstruktionsentwurf
- Nachweisrechnung (FEM) und analytische Beurteilung kritischer Stellen
- Fertigung und Prüfung eines Prototypen im Labor
- Fertigung und Prüfung eines verbesserten Bauteils im Labor
- Kostenabschätzung
- Abgabe des Schlussberichtes

Die Projektarbeit wird durch ausgewählte Lehreinheiten unterstützt

Skript

es werden Unterlagen zu ausgewählten Themen abgegeben

151-3207-00L

Leichtbau

4 KP

P. Ermanni, T. Tancogne-Dejean, M. Zogg

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Skript, Handouts, Übungen

151-3213-00L

Integrative Ski Building Workshop

Number of participants limited to 12.

To apply, please send the following information to jchapuis@ethz.ch by 31.08.2022: Letter of Motivation (one page) , CV, Transcript of Records.

4 KP

K. Shea

Kurzbeschreibung

This course introduces students to engineering design and fabrication by building their own skis or snowboard. Theoretical and applied engineering design skills like CAD, analysis and engineering of mechanical properties, 3D printing, laser cutting and practical handcrafting skills are acquired in the course.

Lernziel

The objectives of the course are to use the practical ski/board design and building exercise to gain hands-on experience in design, mechanics and materials. A selection of sustainable materials are also used to introduce students to sustainable design. The built skis/board will be mechanically tested in the lab as well as together out in the field on a ski day and evaluated from various perspectives. Students can keep their personal built skis/boards after the course.

Inhalt

This practical ski/board design and building workshop consists of planning, designing, engineering and building your own alpine ski or snowboard. Students learn and execute all the needed steps in the process, such as engineering design, CAD, material selection, analysis of the mechanical properties of a composite layup, fabrication, routing wood cores, 3D printing of plastic protectors, milling side walls from wood or ABS plastic, laying up the fibers from carbon, glas, basalt or flax, laminating with resins, sanding and finishing, as well as laser engraving and veneer wood inlays.

Skript

available on Moodle

Voraussetzungen / Besonderes

Willingness to engage in the practical building of your ski/board also beyond the course hours in the evening.

151-0509-00L

Acoustics in Fluid Media: From Robotics to Additive Manufacturing

Note: The previous course title until HS21 "Microscale Acoustofluidics"

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

The course is designed to equip students with skills in the design and development of ultrasound-based manipulation devices and microrobots for applications in medicine and additive manufacturing.

Inhalt

Skript

Yes, incl. Chapters from the Tutorial: Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Literatur

Microscale Acoustofluidics, T. Laurell and A. Lenshof, Ed., Royal Society of Chemistry, 2015

Voraussetzungen / Besonderes

Solid and fluid continuum mechanics. Notice: The exercise part is a mixture of presentation, lab sessions ( both compulsary) and hand in homework.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	geprüft
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0524-00L

Continuum Mechanics I

4 KP