Bachelorstudiengang

Werkstoffkunde (WK)

In diesem Modul werden die Grundlagen der Materialphysik und das mechanische Verhalten von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen der Luft- und Raumfahrttechnik behandelt. Methoden zur Struktur- und Gefügeuntersuchung, wie beispielsweise die Röntgenbeugung, die Lichtmikroskopie oder die Elektronenmikroskopie besprochen.

Dabei werden die werkstoffphysikalischen Grundlagen dieses Verhaltens und daraus abgeleitet die Grenzen der Anwendbarkeit der Werkstoffe unter Berücksichtigung der Mikrostruktur bearbeitet. Für das Verständnis der Legierungsherstellung werden z.B. die Löslichkeit von unterschiedlichen Atomsorten in einer Metallmatrix oder eine Einführung in die Thermodynamik und Kinetik der Legierungen erarbeitet.

Thema sind außerdem mögliche Einsatzbereiche dieser Werkstoffe im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik und eine grundlegende Werkstoffauswahl anhand vorgegebener Anforderungen. Durch die Betrachtung der Herstellung von metallischen, intermetallischen, keramischen und polymeren Werkstoffen werden die physikalischen Eigenschaften sowie Einsatzmöglichkeiten moderner Werkstoffe aufgezeigt.

Es wird erarbeitet, wie die wichtigsten mechanischen Kennwerte metallischer Werkstoffe experimentell bestimmt und aus den Ergebnissen Schlussfolgerungen für deren Einsatz gezogen werden. Im werkstoffkundlichen Grundpraktikum wird das erlernte Wissen im Hinblick auf praxisorientierte Problemstellungen rekapituliert und vertieft.

 

Modulverantwortlicher: Prof. Eric Jägle

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Masterstudiengang

Statische und dynamische Beanspruchung

In diesem Modul wird ein Einblick in das Materialverhalten von modernen metallischen und Verbundwerkstoffen sowohl unter monotoner als auch unter schwingender Belastung und bei erhöhten Temperaturen gegeben. Mittels bruchmechanischer Hilfsmittel werden die Grenzen der Einsetzbarkeit von Werkstoffen bewertet und die Lebensdauer von rissbehafteten Bauteilen abgeschätzt und bei experimentellen Untersuchungen des Bruchverhaltens beurteilt.

Die verschiedenen Arten des Werkstoffversagens unter zyklischer Belastung (Ermüdung) sowie deren theoretische Beschreibung werden behandelt. Dabei werden zunächst die Grundlagen der Materialermüdung erarbeitet und für die Ermittlung der Gesamtlebensdauer und Bauteilauslegung eingesetzt. Die Ermüdung technischer Werkstoffe wird besprochen und Maßnahmen zur Lebensdauersteigerung ermittelt.

Die Mechanismen der zeitabhängigen plastischen Verformung bei erhöhten Temperaturen wird ebenfalls besprochen mit dem Ziel Zeitstandsfähigkeiten von Werkstoffen zu berechnen. Methoden des Werkstoffdesigns zur Verbesserung der Bruchzähigkeit, des Ermüdungsverhaltens und der Zeitstandsfähigkeit bei hohen Temperaturen werden erarbeitet.

 

Modulverantwortlicher: Prof. Eric Jägle

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Moderne Strukturwerkstoffe

In diesem Modul werden verschiedene Anforderungsfälle betrachtet, für die geeignete Werkstoffe systematisch ausgewählt und deren ganzheitliche Eigenschaftsprofile beurteilt werden. Dabei reichen die Anforderungen von der gleichzeitigen Optimierung mehrerer Werkstoffkenngrößen bis hin zur ökologischen Auswahl.

Wichtige Werkstoffklassen der Luft- und Raumfahrt werden mit Bezug auf ihre Struktureigenschaften sowie ihrem Materialdesign basierend auf werkstoffkundlichem Hintergrund betrachtet.

Gängige Fertigungsverfahren, die von Urformen wie Gießen oder additive Fertigung bis zur spanenden Verarbeitung reichen, werden besprochen und deren Einfluss auf Gefüge und Eigenschaften der verarbeiteten Werkstoffe sowie ihre Anwendbarkeit hinsichtlich einfacher Bauteile bewertet. Die Grundzüge der Auslegung und Berechnung für die verschiedenen Werkstoffe werden besprochen und die wesentlichen Einflussfaktoren für das Strukturverhalten beurteilt.

 

Modulverantwortlicher: Prof. Eric Jägle

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Betriebsfestigkeit

In diesem Modul werden experimentelle und rechnerische Methoden zur Vorhersage der Lebensdauer von Strukturwerkstoffen unter Betriebsbeanspruchungen erarbeitet. Für die Betriebsfestigkeitsrechnung bzw. betriebsfeste Dimensionierung werden das Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe und die Konzepte der Betriebsfestigkeitsrechnung betrachtet.

Diese Methoden werden dann für die Lebensdauerberechnung fallbezogen mit Hinsicht auf Versuchstechnik, Anforderungsmanagement, Versuchsmethodik und Schadensanalyse ausgewählt und in Kombination mit herkömmlichen Dimensionierungsverfahren angewendet. Zusätzlich werden Versuche für den experimentellen Lebensdauernachweis konzipiert, durchgeführt und bewertet.

 

Modulverantwortlicher: Dr. Jürgen Bär

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Additive Fertigung

In diesem Modul werden die wesentlichen additiven Fertigungsverfahren sowie deren Funktionsweise und Besonderheiten erklärt. Dabei wird vor allem ein Überblick über die relevanten Werkstoffe für die additive Fertigung gegeben und die wesentliche Werkstoffeigenschaften erläutert.

Basierend auf der Mikrostrukturentstehung, während der Prozesse, werden typische Werkstoffdefekte behandelt und hinsichtlich ihrer Auswirkungen bewertet. Für verschiedene Anwendungsszenarien werden geeignete Werkstoffe beurteilt und ausgewählt.

Die Besonderheiten der additiven Fertigung hinsichtlich des Entwicklungsprozesses sowie den Gestaltungsmöglichkeiten und -richtlinien werden anhand von Beispielen herausgearbeitet und den klassischen Fertigungsverfahren gegenübergestellt.

Zusätzlich wird das Vorgehen in Bezug auf die Strukturberechnung und insbesondere der Topologieoptimierung aber auch Industrie 4.0 sowie Qualitätssicherung und Reverse Engineering betrachtet.

 

Modulverantwortliche: Prof. Eric Jägle, Prof. Philipp Höfer

Ausschreibungen für studentische Arbeiten

Hier werden derzeitig verfügbare Themen für studentische Arbeiten ausgeschrieben.

Gerne erhalten wir jederzeit engagierte Initiativbewerbungen.