Modul


Allgemeine Informationen
Konstruktionsprozess mechatronischer Systeme
Design Process of Mechatronic Systems
BM118
KonstrProzMe-01-BA-M
Prof. Dr. Immel, Jochen (jochen.immel@haw-kiel.de)
Prof. Dr. Immel, Jochen (jochen.immel@haw-kiel.de)
Sommersemester 2024
1 Semester
In der Regel im Sommersemester
Deutsch
Studiengänge und Art des Moduls (gemäß Prüfungsordnung)
Studiengang Vertiefungsrichtung Schwerpunkt Modulart Fachsemester
B.Sc. - INF - Informatik (PO 2021,V1) Wahlmodul
B.Eng. - Ming - Medieningenieur/-in (PO 2018, V1 + PO 2021, V2) Wahlmodul
B.Sc. - INI - Informationstechnologie (PO 2017, V1) Angewandte Informatik Wahlmodul
B.Eng. - Me (PO 2023) - Mechatronik (PO 2023, V4) Wahlmodul
B.Eng. - E - Elektrotechnik (PO 2017, V3) Wahlmodul
B.Eng. - Wing - Wirtschaftsingenieurwesen - Elektrotechnik (PO 2017, V1) Wahlmodul

Kompetenzen / Lernergebnisse
Kompetenzbereiche: Wissen und Verstehen; Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen; Kommunikation und Kooperation; Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität.
Die Studierenden können die sich aus der Mechatronik heraus ergebenden Vorteile bei der Produktentwicklung erkennen und im Rahmen des Auslegungs- und Konstruktionsprozesses gezielt umsetzen.
Die gleichzeitige Anwendung von mechanischen, elektrotechnischen und informationstechnischen Elementen ermöglicht die Konstruktion von speziell an die Aufgabe adaptierten Maschinen. Ausgehend von der Konstruktionsaufgabe erlernen die Studierenden, die Auslegungsmethoden für die mechanische Basis inklusive der sensorischen und aktorischen Systeme korrekt anzuwenden. Mit softwarebasierten Steuerungs- und regelungstechnischen Komponenten werden diese gezielt vor dem Hintergrund wirtschaftlicher und technischer Kriterien abgestimmt.
Der Fokus der Konstruktion mechatronischer Systeme liegt bei den wechselseitigen Beziehungen der einzelnen Fachdisziplinen. Im Gegensatz zu dem klassisch separierten Konstruktionsprozess wird das mechanische und elektrotechnische System von Anfang an als räumlich und funktionell integriertes Gesamtsystem betrachtet. Den Studierenden wird das resultierende „simultaneous engineering“ vermittelt. Anhand von vorgestellten Fallanalysen wird mit den Studierenden herausgearbeitet, wie Synergieeffekte vor dem Hintergrund von Optimierungskriterien der Konstruktionsaufgabe umgesetzt werden.
Die Studierenden können verschiedenartige Gruppen und einzelne Personen anleiten bzw. leiten. Durch Ihr Fachwissen können sie innerhalb einer Fachdiskussion theoretisch und methodisch fundierte Argumentationen aufbauen. In Kombination mit Lehrinhalten aus weiteren Modulen sind die Studierenden weiterhin in der Lage, vermittelte Inhalte fachgerecht aufzubereiten und auch einer Gruppe von Personen vorzustellen.
Die Studierenden begründen das eigene berufliche Handeln mit theoretischem und methodischem Wissen auf der Grundlage der vermittelten Kenntnisse über Auslegungsmethoden und den übergeordneten Entwicklungsprozess. Sie reflektieren die eigenen Fähigkeiten vor dem Hintergrund des theoretischen und methodischen Wissens über die zugrunde liegenden technischen Verfahren sowie detaillierten Kenntnissen in Servoumrichtern eingesetzten regelungstechnischen Verfahren. Auf der Basis der praktischen Inhalte im Rahmen der Laborübungen sind die Studierenden in der Lage, die eigenen Stärken gegenüber auch fachfremden Kollegen und Kolleginnen an praxisnahen Beispielen zu belegen. Jeder Studierende entwickelt und erstellt im Rahmen der Laborübung einen Demonstrator, welcher aus einer PC-Schnittstelle, einem Micro-Controller und einem Treiberbaustein für den Antrieb eines BLDC-Motors besteht.
Angaben zum Inhalt
Charakteristika des mechatronischen Konstruktionsprozesses am Beispiel der Antriebstechnik - (Servo Umrichtersysteme)
- Wirtschaftliche Analysen als Basis des Konstruktionsprozesses: Marktanalyse, Benchmarking, Portfolioanalysen
- Überblick disziplinspezifische und –übergreifende Vorgehensmodelle
- Requirements Engineering und Requirements Management
- Modellbildung und analytische Optimierungsmethoden im Konstruktionsprozess
- Computer-Aided-Product-Engineering

Vorlesungsbegleitend wird ein industriell eingesetztes Servo-Umrichtersystem vor dem Hintergrund der genannten Methoden auch technisch analysiert. Im Rahmen der Laborübungen wird ein mechatronisches Antriebssystem mit SW-Tools entworfen und praktisch aufgebaut.
Heimann, B.; Albert, A.; Ortmaier, T.: Mechatronik: Komponenten - Methoden - Beispiele, Springer-Verlag, Berlin, 2015
Krause, W.: Grundlagen der Konstruktion: Elektronik - Elektrotechnik - Feinwerktechnik - Mechatronik, 9. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2012
Isermann, R.: Mechatronische Systeme: Grundlagen, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2007
Ballas, R. G.; Pfeifer, G.; Werthschützky, R.: Elektromechanische Systeme der Mikrotechnik und Mechatronik: Dynamischer Entwurf und Anwendungen, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2009
VDI 2206 Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme
VDI 2221 Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte
Lehrformen der Lehrveranstaltungen
Lehrform SWS
Labor 2
Lehrvortrag 2
Arbeitsaufwand
4 SWS
5,0 Leistungspunkte
48 Stunden
102 Stunden
Modulprüfung
Prüfungsform Dauer Gewichtung wird angerechnet gem. § 11 Absatz 2 PVO Benotet Anmerkung
Portfolioprüfung 100 % Die Prüfungsleistung besteht aus den folgenden Teilleistungen: - Schriftliche Prüfungsleistung mit einer Dauer von 90 Min (40%) - Ausarbeitung eines Projekts (60%)
Sonstiges
Übergangsregelung für die Änderung der Prüfungsform:
- Leistungen in der Prüfungsform "Klausur" bleiben erhalten
- Leistungen in der Prüfungsform "Übung" bleiben erhalten
Die Verrechnung der Leistungen erfolgt nach der neuen Wichtung (Klausur 40%, Übung 60%). Die Anerkennung von Leistungen ist bis zum SS2024 einschließlich möglich.