Titel des Moduls:

Aktorik-Projekt / Bachelor

actuator project / bachelor
Leistungspunkte nach ECTS:

6

Verantwortliche/-r für das Modul:
Prof. Dr. rer. nat. Heinz Lehr
Sekreteriat:
EW 3
E-Mail:
lehr@fmt.tu-berlin.de

Modulbeschreibung

1. Qualifikationsziele

ERWERB VON KENNTNISSEN:
- Aufbau und Wirkprinzipien elektromagnetischer Stellantriebe
- Erzeugung magnetischer Felder mit Spulen, weich- und hartmagnetischen Werkstoffen
- Kenndaten magnetischer Werkstoffe, Konstruktionsmerkmale
- Lorentz- und Grenzflächenkräfte, Krafterzeugung in magnetischen Feldern
- Berechnung magnetischer Kreise (analytisch, FEM), Feld, Kraft, Drehmoment
- Konstruktion elektromagnetischer Stellantriebe
- Aufbau von Spulen, Berechnung der Kenndaten
- eigenständige Bestellungen und Beschaffungen
- Zeiteinschätzung für Konstruktion, Teilelieferung, Montage und Antriebserprobung
- Optimierung konstruktiver Lösungen: Kosten, Volumen, Gewicht, Energieaufnahme
- Einordnung des zu entwickelnden Produkts in das industrielle Umfeld

FERTIGKEITEN:
- Einsatz ingenieurtechnischer Methoden zur Konstruktion und zum Aufbau von Stellantrieben
- Beurteilung der Kenndaten magnetischer Werkstoffe für die Energiewandlung
- Montage eines Stellantriebs, Einsatz von Hilfswerkzeugen
- eigene Anfertigung selbsttragender Spulen
- messtechnische Erprobung des Stellantriebs: statische und dynamische Messungen

KOMPETENZEN:
- Einschätzung der Anwendung elektromechanischer Energiewandler / anderer Wandlungsprinzipien
- Beurteilung der Zeitdauer für die Entwicklung eines funktionsfähigen prototypischen Energiewandlers
- Sicherheit im Umgang mit magnetischen Werkstoffen und magnetischen Feldern
- sicherer Umgang mit Netzgeräten und Messgeräten
- sicherer Umgang mit Bestellungen und Werkstattaufträgen
- Fähigkeit zur Aufstellung einer Zeitplanung für den Projektablauf
- Abschätzung finanztechnischer Alternativen durch Untersuchung verschiedener Fertigungsverfahren

Fachkompetenz: 40%    Methodenkompetenz: 30%    Systemkompetenz: 20%    Sozialkompetenz: 10%   

2. Inhalte

Einführende Vorlesungen mit anschließender Diskussion zu:
Wirkprinzipien von Stellantrieben: elektromagnetisch, piezoelektrisch, magnetostriktiv, Formgedächtniseffekt. Konstruktion und Aufbau typischer Stellantriebe. Vorstellung konstruktiver Varianten, analytische Rechnungen zum elektromagnetischen Kreis. Einführung in die FE-Rechnung mit dem Programm MAXWELL. Beispielrechnungen zu elektromagnetischen Kreisen.

Tätigkeiten der Studierenden (unter Anleitung):
Erarbeiten konstruktiver Lösungen zu der gestellten Aufgabe, analytische Abschätzung der wesentlichen Parameter (Abmessungen, Stromstärke, Windungszahl der Spule). Optimierung der gewählten Lösung anhand von FE-Modellrechnungen mit MAXWELL. Vorstellung und Diskussion des gewählten Konzepts in einem Seminarvortrag. Besprechung mit dem Werkstattmeister. Anfertigung von Konstruktionszeichnungen. Auswahl der Komponenten für die externe / hauseigene Fertigung. Bestellung von Kaufteilen, Beauftragung externer Werkstätten, Verfolgung der Aufträge, Prüfen der eingegangenen Teile. Anfertigung der Spule(n) an einer
Wickelmaschine, Überprüfung des Widerstands und der Induktivität. Montage der Einzelteile. Prüfung des Stellantriebs: Aufnahme der statischen und dynamischen Kennfunktionen. Schlusspräsentation.

3. Modulbestandteile

Lehrveranstaltung
Art
SWS
LP (ECTS)
P/W/WP
Semester
Aktorik Projekt / Bachelor
PJ
4
6
Pflicht
Sommersemester

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Einführende Kurzvorträge zur Vermittlung von Kenntnissen, analytische Übungen unter Anleitung, FE-Modellrechnungen am PC (unter Anleitung), Anfertigung von Konstruktionszeichnungen.Intensive Betreuung und abgestufte Vorgehensweise bei der eigenständigen Erarbeitung von Lösungswegen zur Ausführung von Stellantrieben. Umsetzung der Energiewandlungsprinzipien in konstruktive Lösungen. Bearbeitung der Aufgabe in Gruppen. Erlernen von Teamarbeit, Übernahme von Eigenverantwortung und Delegation.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

erforderlich:
erfolgreicher Abschluss des Moduls Messtechnik und Sensorik
Feinwerktechnik und elektromechanische Systeme
Konstruktionslehre

wünschenswert:
Geräteelektronik / Bachelor
Engineering Tools / Bachelor

6. Verwendbarkeit

Geeignet für Bachelor-Studiengänge mit folgenden Schwerpunkten:
- Maschinenbau
- Physikalische Ingenieurwissenschaften
- Biomedizinische Technik
- Verkehrswesen

Das erworbene Know-how ist in allen ingenieurtechnischen Disziplinen einsetzbar, insbesondere in der
Feinwerktechnik, Mechatronik, Medizintechnik, Mess- und Automatisierungstechnik, Automobiltechnik.

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

4 SWS Anwesenheit zur Durchführung der unter Punkt 2 genannten Tätigkeiten: 15 x 4 h = 60 h
2 SWS Anwesenheit Seminar- und Diskussionsveranstaltungen: 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Anwesenheit Anfertigung Konstruktionszeichnung, FEM am PC: 15 x 2 h = 30 h
4 SWS Literaturrecherche, Vorbereitung Seminarvortrag (Selbststudium): 15 x 4 h = 60 h
Summe: 180 h

Gesamtaufwand über ein Semester: 180 h. Dem entsprechen 6 Leistungspunkte.

8. Prüfung und Benotung des Moduls

Bewertung der durchgeführten Arbeiten (Aufbau und Funktion des Stellaktors, Schlussdokumentation) sowie der Abschlusspräsentation

9. Dauer des Moduls

Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl

Einteilung in Gruppen, maximale Zahl der Teilnehmer(innen) pro Gruppe: 4

11. Anmeldeformalitäten

Verbindliche Anmeldung bei Prof. Dr. Heinz Lehr per e-mail bis zur ersten Semesterwoche: lehr@fmt.tu-berlin.de
Anmeldung des Moduls beim Prüfungsamt in den ersten vier Semesterwochen durch Ausstellung einer Prüfungsmeldung

12. Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform vorhanden? Ja
Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden?Ausgabe vor Ort in unregelmäßiger Folge, kostenlos
Skript in elektronischer Form vorhanden? Nein
Wenn ja, Internetseite angeben:
Literatur:Janocha, H., Aktoren, Grundlagen und Anwendungen, Springer Verlag, 1992, ISBN 3-540-54707-X
Stölting, H.-D., Kallenbach, E., Handbuch Elektrische Kleinantriebe, Carl Hanser Verlag, 2002, ISBN-Nr. 3-446-21985-4
Philippow, E., Grundlagen der Elektrotechnik, Verlag Technik Berlin, 2000, ISBN-Nr. 3-341-01241-9

13. Sonstiges

Aktualisiert am: 12.11.2010 12:30:08