Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2017

Nummer	Titel	Typ	ECTS	Umfang	Dozierende
Maschineningenieurwissenschaften Bachelor
5. Semester
Fokus-Vertiefung
Design, Mechanics and Materials 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.
151-0360-00L	Methoden der Strukturanalyse	W+	4 KP	2V + 1U	G. Kress
Kurzbeschreibung	Die Grundlagen der Strukturauslegung werden nach den Kriterien der Festigkeit, der Stabilität, der Ermüdungsauslegung und der elasto-plastischen Strukturanalyse behandelt. Strukturtheorien (für eindimensionalen und zweidimensionalen Tragwerke) werden auf der Basis der Energie sätze präsentiert.
Lernziel	Erweiterung der Grundlagen zur Behandlung strukturmechanischer Auslegungsproblemen. Einführung in die Dimensionierung von Flächentragwerke. Verständnis des Zusammenhangs zwischen Materialverhalten, Strukturtheorien und Auslegungskriterien.
Inhalt	1. Grundproblem der Kontinuumsmechanik und Energiesätze: Herleitung von Strukturtheorien; Homogenisierungstheorien; Finite Elementen; Bruchmechanik. 2. Strukturtheorien für Flächentragwerke und Stabilität: Scheiben, Platten; Beulen von Platten (nichtlineare Plattentheorie) 3. Festigkeitshypothesen und Materialverhalten: Duktiles Verhalten, Plastizität, vMises, Tresca, Hauptspannungshypothese; Sprödes Verhalten; Viskoplastisches Verhalten, Kriechfestigkeit 4. Strukturauslegung: Ermüdung und dynamische Strukturanalyse
Skript	Skript und alle anderen Vorlesungsunterlagen erhältlich auf MOODLE
Voraussetzungen / Besonderes	keine
151-0364-00L	Strukturlabor	W+	4 KP	5A	M. Zogg, P. Ermanni
Kurzbeschreibung	Teams mit 2 - 4 Studenten müssen eine möglichst leichte Struktur, welche den gestellten Anforderungen genügt, entwerfen, dimensionieren und herstellen. Ein Prototyp und ein verbessertes Bauteil 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 (2-4 Studierende) bekommt die Aufgabe, 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 - Fertigung und Prüfung eines verbesserten Bauteils - Abgabe des Schlussberichtes Die Projektarbeit wird durch ausgewählte Lehreinheiten unterstützt
Skript	es werden Unterlagen zu ausgewählten Themen abgegeben
151-0509-00L	Microscale Acoustofluidics Number of participants limited to 30.	W	4 KP	3G	J. Dual
Kurzbeschreibung	In this lecture the basics as well as practical aspects (from modelling to design and fabrication ) are described from a solid and fluid mechanics perspective with applications to microsystems and lab on a chip devices.
Lernziel	Understanding acoustophoresis, the design of devices and potential applications
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 session and hand in homework.
151-0524-00L	Continuum Mechanics I	W	4 KP	2V + 1U	E. Mazza
Kurzbeschreibung	Konstitutive Gleichungen für strukturmechanische Berechnungen werden behandelt. Dies beinhaltet anisotrope lineare Elastizität, lineare Viskoelastizität, Plastizität und Viscoplastizität. Es werden die Grundlagen der Mikro-Makro Modellierung und der Laminattheorie eingeführt. Die theoretischen Ausführungen werden durch Beispiele aus Ingenieuranwendungen und Experimente ergänzt.
Lernziel	Behandlung von Grundlagen zur Lösung kontinuumsmechanischer Probleme der Anwendung, mit besonderem Fokus auf konstitutive Gesetze.
Inhalt	Anisotrope Elastizität, Linearelastisches und linearviskoses Stoffverhalten, Viskoelastizität, mikro-makro Modellierung, Laminattheorie, Plastizität, Viscoplastizität, Beispiele aus der Ingenieuranwendung, Vergleich mit Experimenten.
Skript	ja
151-0731-00L	Umformtechnik I - Grundlagen	W	4 KP	2V + 2U	P. Hora
Kurzbeschreibung	Die Vorlesung vermittelt Maschinen-, Produktions- und Werkstoffingenieuren die Grundlagen der Umformtechnik. Die Inhalte der Vorlesung sind: Uebersicht über umformtechnische Fertigungsverfahren, umformspezifische Beschreibung der Materialeigenschaften und ihre experimentelle Erfassung, Stoffgesetze, Eigenspannungen, Wärmebilanz, Tribologie von Umformsystemen, Werkstück- und Werkzeugversagen.
Lernziel	Umformtechnische Verfahren stellen mit einem Anteil von rund 70% bezogen auf die weltweit verarbeitete Metallmenge das mengen- und konstenmässig wichtigste Fertigungsverfahren der metallverarbeitenden Industrie dar. Typische Anwendungen der Umformtechnik reichen von der Blechteilfertigung im Autokarosseriebau, über Anwendungen der Food- und Pharmaverpackung, Herstellung von Implantaten der Medizinaltechnik bis zur Herstellung von Leiterverbindungen bei Mikroelektronikkomponenten. Die Vorlesung vermittelt die wichtigsten Grundlagen, welche zur Beurteilung umformtechnischer Prozesse und ihres industriellen Einsatzes wichtig sind. Dazu gehören neben der Kenntnis der wichtigsten Umformverfahren auch Grundkenntnisse zur Beschreibung des plastischen Werkstoffverhaltens und Kenntnisse der Verfahrensgrenzen.
Inhalt	Uebersicht über die wichtigsten Verfahren der Umformtechnik und ihre Anwendungsgebiete, Beschreibung des plastischen Umformverhaltens von Metallen, Grundlagen der plastomechanischen Berechnungen, Umformeigenspannungen, Thermo-mechanische Kopplung der Umformprozesse, Einfluss der Tribologie. Werkstückversagen durch Reisser und Falten, Werkzeugversagen durch Bruch und Verschleiss, Umformwerkzeuge und Umformprozesse der Blech- und Massivumformung, Handlingsysteme, Umformmaschinen.
Skript	ja
151-3201-00L	Studies on Engineering Design	W+	3 KP	6A	K. Shea, P. Ermanni, M. Meboldt
Kurzbeschreibung	This course introduces students to the exciting world of Engineering Design research, which crosses disciplines and requires a variety of skills. Each student identifies a topic in Engineering Design for further investigation, either based on those proposed or a new, agreed topic.
Lernziel	Students gain their first knowledge of Engineering Design research and carry out their first, independent scientific study. Students learn how to read scientific literature and critically analyze and discuss them, gain hands-on experience in the area and learn how to document their work concisely through a report and short presentation.
Inhalt	Students identify 5-10 journal articles, or scientifically equivalent, in consultation with the supervisor and can define a small, related project in the area to gain hands-on experience. In the beginning of the semester, students develop with the supervisor a 2-page proposal outlining the objective of the study, tasks to be carried out and a brief time plan for the work. Once agreed, the project starts resulting in a report combining the state-of-art literature review and project results, if carried out. The students work independently on a study of selected topics in the field of Engineering Design. They start with a selection of the topic, identify scientific papers for the literature research and can define a small, related project. The results (e.g. state-of-the-art literature review and small project results where defined) are evaluated with respect to predefined criteria.
Voraussetzungen / Besonderes	Students take this course in parallel to the Lecture "Grand Challenges in Engineering Design". A general meeting will be held in the beginning of the semester to propose topics for the studies. Studies are carried out individually and can be the pre-study for a Bachelor thesis.
151-3203-00L	Grand Challenges in Engineering Design	W+	1 KP	3S	P. Ermanni, M. Meboldt, K. Shea
Kurzbeschreibung	The course is structured in three main blocks, each of them addressing a specific grand challenge in engineering design. Each block is composed of an introductory lecture and two to three talks from various speakers from academia and industry.
Lernziel	The aim of the course is to introduce students to the engineering design research and practice in a multitude of Mechanical Engineering disciplines and convey knowledge from both academia and industry about state of the art methods, tools and processes.
Inhalt	The students are exposed to a variety of topics in the field of Engineering Design. Topics are bundled in three main grand challenges and include an introductory lecture held by one of the responsible Professors and 2-3 talks each, addressing specific issues and examples. The success of the course is largely dependant on active involvement of the students. The students also individually prepare and present a topic related to the grand challenges presented in the lectures.
Voraussetzungen / Besonderes	Offered in English and German
151-3207-00L	Leichtbau	W+	4 KP	2V + 2U	P. Ermanni, G. Molinari
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
151-3209-00L	Engineering Design Optimization Number of participants limited to 35.	W	4 KP	4G	K. Shea, T. Stankovic
Kurzbeschreibung	The course covers fundamentals of computational optimization methods in the context of engineering design. It develops skills to formally state and model engineering design tasks as optimization problems and select appropriate methods to solve them.
Lernziel	The lecture and exercises teach the fundamentals of optimization methods in the context of engineering design. After taking the course students will be able to express engineering design problems as formal optimization problems. Students will also be able to select and apply a suitable optimization method given the nature of the optimization model. They will understand the links between optimization and engineering design in order to design more efficient and performance optimized technical products. The exercises are MATLAB based.
Inhalt	1. Optimization modeling and theory 2. Unconstrained optimization methods 2. Constrained optimization methods - linear and non-linear 4. Direct search methods 5. Stochastic and evolutionary search methods 6. Multi-objective optimization
Skript	available on Moodle
151-3213-00L	Integrative Ski Building Workshop Number of participants limited to 12. To apply, please send the following information to luthet@ethz.ch by 31 July, 2017: Letter of Motivation (one page) , CV, Transcript of Records	W+	3 KP	6P	T. Luthe
Kurzbeschreibung	This course introduces students to the practical application of integrative or systemic design by building their own skis or snowboards. Theroretical and applied Engineering Design skills like CAD, calculation and engineering of mechanical properties, 3D printing, laser cutting and practical handcrafting skills are trained and acquired in this course.
Lernziel	The growing necessity to consider eco-social aspects makes engineering design more complex. Integrative or systemic design combines systems thinking skills with design thinking and practice to address such complexity. The objectives of the course are to use the practical ski/board building exercise to inhabit engineering design thinking and practice with a focus on the interplay between technical, social, ecological and economic aspects. The built skis/boards will be tested together out in the field on a ski day and evaluated from various perspectives. Students can keep their built skis/boards for themselves.
Inhalt	This practical ski/board building workshop will consist of planning, designing, engineering and building your own alpine or nordic ski, or a snowboard. Students will learn and execute all the needed steps in the building process, such as functional design, creating the CAD file, additive manufacturing techniques, fabrication, routing wood cores, 3D printing of plastic protectors, milling side walls from wood or ABS plastic, selecting fibres from carbon, glas, basalt or flax, laminating with resins, sanding and finishing, as well as laser engraving and veneer wood inlays. Experienced lecturers will be on site to teach and help with these tasks. Students are asked to eco-optimize their products, actively evaluate their learning and decision making process, and participate in a final ski test day on the snow.
Skript	available on Moodle
Literatur	e.g. Striebig, B. and Ogundipe, A. 2016. Engineering Applications in Sustainable Design and Development. ISBN-10: 8131529053. Jones, P. 2014. Design research methods for systemic design: Perspectives from design education and practice. Proceedings of ISSS 2014, July 28 - Aug1, 2014, Washington, D.C. Blizzard, J. L. and L. E. Klotz. 2012. A framework for sustainable whole systems design. Design Studies 33(5). Brown, T. and J. Wyatt. 2010. Design thinking for social innovation. Stanford Social Innovation Review. Stanford University. Fischer, M. 2015. Design it! Solving Sustainability problems by applying design thinking. GAIA 24/3:174-178. Luthe, T., Kaegi, T. and J. Reger. 2013. A Systems Approach to Sustainable Technical Product Design. Combining life cycle assessment and virtual development in the case of skis. Journal of Industrial Ecology 17(4), 605-617. DOI: 10.1111/jiec.12000
Voraussetzungen / Besonderes	Prior to the course start the literature has to be read as a preparation. Willingness to engage in the practical building part also beyond the course hours in the evening. Finishing an impact evaluation study within and outside of the contact lessons. An introductionary lecture will be held in the beginning of the semester to propose topics for the studies. Studies are carried out individually and can be the pre-study for a Bachelor thesis or a semester project.
327-0501-00L	Metalle I	W	3 KP	2V + 1U	R. Spolenak
Kurzbeschreibung	Auffrischung und Vertiefung der Versetzungstheorie. Mechanische Eigenschaften von Metallen: Härtungsmechanismen, Hochtemperaturplastizität, Legierungseffekte. Fallbeispiele der Legierungseinstellung zur Illustration der Mechanismen.
Lernziel	Auffrischung und Vertiefung der Versetzungstheorie. Mechanische Eigenschaften von Metallen: Härtungsmechanismen, Hochtemperaturplastizität, Legierungseffekte. Fallbeispiele der Legierungseinstellung zur Illustration der Mechanismen.
Inhalt	Versetzungstheorie: Eigenschaften von Versetzungen, Versetzungsbewegung, Wechselwirkungen von Versetzungen mit Versetzungen und Grenzflächen Konsequenzen von Versetzungsaufspaltung, Immobilisierung von Versetzungen Härtungstheorie: a. Mischkristallhärtung: Fallbeispiele an Kupfernickel- und Eisenkohlenstofflegierungen b. Ausscheidungshärtung: Fallbeispiele an Aluminiumkupferlegierungen Hochtemperaturplastizität: Thermisch aktiviertes Versetzungsgleiten Versetzungskriechen Diffusionskriechen: Coble, Nabarro-Herring Verformungsmechanismuskarten Fallbeispiele an Turbinenschaufeln Superplastizität Legierungsmassnahmen
Literatur	Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer Verlag Haasen, Physikalische Metallkunde, Springer Verlag Rösler/Harders/Bäker, Mechanisches Verhalten der Werkstoffe, Teubner Verlag Porter/Easterling, Transformations in Metals and Alloys, Chapman & Hall Hull/Bacon, Introduction to Dislocations, Butterworth & Heinemann Courtney, Mechanical Behaviour of Materials, McGraw-Hill
327-1204-00L	Materials at Work I	W	4 KP	4S	R. Spolenak, E. Dufresne, R. Koopmans
Kurzbeschreibung	This course attempts to prepare the student for a job as a materials engineer in industry. The gap between fundamental materials science and the materials engineering of products should be bridged. The focus lies on the practical application of fundamental knowledge allowing the students to experience application related materials concepts with a strong emphasis on case-study mediated learning.
Lernziel	Teaching goals: to learn how materials are selected for a specific application to understand how materials around us are produced and manufactured to understand the value chain from raw material to application to be exposed to state of the art technologies for processing, joining and shaping to be exposed to industry related materials issues and the corresponding language (terminology) and skills to create an impression of how a job in industry "works", to improve the perception of the demands of a job in industry
Inhalt	This course is designed as a two semester class and the topics reflect the contents covered in both semesters. Lectures and case studies encompass the following topics: Strategic Materials (where do raw materials come from, who owns them, who owns the IP and can they be substituted) Materials Selection (what is the optimal material (class) for a specific application) Materials systems (subdivisions include all classical materials classes) Processing Joining (assembly) Shaping Materials and process scaling (from nm to m and vice versa, from mg to tons) Sustainable materials manufacturing (cradle to cradle) Recycling (Energy recovery) After a general part of materials selection, critical materials and materials and design four parts consisting of polymers, metals, ceramics and coatings will be addressed. In the fall semester the focus is on the general part, polymers and alloy case studies in metals. The course is accompanied by hands-on analysis projects on everyday materials.
Literatur	Manufacturing, Engineering & Technology Serope Kalpakjian, Steven Schmid ISBN: 978-0131489653
Voraussetzungen / Besonderes	Profound knowledge in Physical Metallurgy and Polymer Basics and Polymer Technology required (These subjects are covered at the Bachelor Level by the following lectures: Metalle 1, 2; Polymere 1,2)

Seite 1 von 1