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Computermodell einer Werkstoffuntersuchung

Master of Science 

Maschinenbau / Werkstoff- und Produktionstechnik

Regelstudienzeit: 4 Semester
Unterrichtssprache: deutsch

Wie ist der Aufbau meines Studiums?

Das für den Studiengang Maschinenbau / Werkstoff- und Produktionstechnik erarbeitete Curriculum bietet für die Studentinnen und Studenten eine sehr weitgehende und individuelle Studiengestaltung durch umfangreiche Wahlmöglichkeiten bei der Auswahl der Pflichtfächer mit Wahlmöglichkeit sowie bei den beiden Spezialisierungsfächern. Um den hohen Qualitätsanspruch des Studiengangs zu gewährleisten, sind die Fächer gruppiert, um die Tiefe und Breite der Ausbildung zu sichern. Weiter können die Studierenden bei der Auswahl der Studien- und Masterarbeit inhaltliche Schwerpunkte setzen. Die Masterarbeit kann in Zusammenarbeit mit der Industrie angefertigt werden. Zusätzlich zu den fachlichen Modulen, beinhaltet der Studiengang auch eine fachaffine und eine fachübergreifende Schlüsselqualifikationen.

 

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Wie aus der Makrostruktur ersichtlich ist, besteht das Studium aus:
 
  • zwei Spezialisierungsfächern (36 LP)
  • vier Pflichtmodulen mit Wahlmöglichkeit (24 LP)
  • einer fachaffinen Schlüsselqualifikation (3 LP)
  • einer fachübergreifenden Schlüsselqualifikation (3 LP)
  • einem Industriepraktikum (12 LP)
  • einer Studienarbeit (12 LP)
  • einer Masterarbeit (30 LP)

Spezialisierungsfächer

Zu wählen sind 2 Spezialisierungsfächer:

  •  mindestens ein Spezialisierungsfach aus Gruppe I
  •  das andere kann aus Gruppe I und Gruppe II frei gewählt werden
Kern- und Ergänzungsfach 
(6 LP, 4 SWS)
Module:
  • Kernfach 1 
  • Kernfach 2
  • ...
  • Ergänzungsfach X1
  • Ergänzungsfach X2
Ergänzungsfach
(6 LP, 4 SWS)
Module:
  • Ergänzungsfach Y1
  • Ergänzungsfach Y2
  • ...
Praktikum 
(3 LP)
Module:
  • SFV und APMB
  • Ingesammt 8 Versuche
  • Davon mindestens 4 SFV

Das Spezialisierungsfach (18 LP) setzt sich aus 4 Spezialisierungsmodulen zusammen:

  •  mindestens einem Kernfach-Modul mit 6 LP (4 SWS)
  •  einem weiteren Kernfach- oder einem Ergänzungsfach-Modul mit 6 LP
  •  einem Ergänzungsfach-Modul mit 3 LP (2 SWS)
  •  Praktikumsmodul mit 3 LP
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Werkstoffe sind die Basis aller technischen Produkte und somit eine der wichtigsten Grundlagen unseres modernen Lebens. Bei Design, Funktion, Lebensdauer sowie Recycling von Bauteilen und Komponenten spielen Werkstoffe und ihre Eigenschaften eine zentrale Rolle. Speziell im Leichtbau und bei komplexen Anwendungen kommen zunehmend spezialisierte Werkstoffe, wie beispielsweise Verbund- und Funktionswerkstoffe, zum Einsatz, was ein vertieftes Ingenieurwissen auf diesem Fachgebiet unabdingbar macht. Ein fundiertes werkstoffkundebasiertes Wissen alleine reicht heute jedoch nicht mehr aus, um die Eignung eines Werkstoffs für eine technische Anwendung zu beurteilen. Moderne Berechnungsverfahren zur Simulation des Werkstoff- und Bauteilverhaltens, der Bauteilfertigung, des Betriebs sowie des Verhaltens bei Störfällen sind längst zu unabdingbaren Werkzeugen in der industriellen Praxis geworden. Simulationen auf allen Größenskalen ermöglichen effektive und zielorientierte Entwicklungsstrategien. An den meisten Universitäten werden die Werkstoff- und die Ingenieurswissenschaften in unterschiedlichen Studiengängen gelehrt. Werkstoffwissenschaftler/innen ohne Simulationskenntnisse sowie Berechnungsingenieure/innen ohne ein solides Werkstoffwissen stoßen in der industriellen Praxis aber oft an Grenzen, was häufig zu semioptimalen Ergebnissen führt. Um dies zu vermeiden, wird am IMWF in der Spezialisierung 'Festigkeitsberechnung und Werkstoffmechanik' sowohl ein fundiertes Werkstoffkundewissen als auch eine solide Basis auf dem Gebiet der Simulation vermittelt. Dieses Alleinstellungsmerkmal des IMWF ermöglicht es, sehr effektiv Bauteile, Anlagen und Prozesse zu konzipieren und zu verwirklichen. Die langjährige Erfahrung und ein positives Feedback aus der Industrie bestätigt die Wichtigkeit dieser Kopplung der sich ergänzenden Fachgebiete in der Praxis.

Im Spezialisierungsfach des IFKB werden die Gebiete der Fertigungstechnologie keramischer Bauteile, Verbundwerkstoffe und Oberflächentechnik behandelt. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf den werkstoff- und fertigungstechnischen Grundlagen keramischer Materialien. Hierbei werden sowohl die Eigenschaften als auch die Formgebungsverfahren von Keramiken erläutert und gegenüber anderen Werkstoffen abgegrenzt. Im zweiten Schwerpunkt werden die Eigenschaften und Herstellungsverfahren von faser- und partikelverstärkten Verbundwerkstoffen mit keramischer, metallischer und polymerbasierter Matrix behandelt. Dritter Schwerpunkt ist die Oberflächentechnik. Dieser Bereich behandelt die Eigenschaften und fertigungstechnischen Herausforderungen aller industriell angewandten Beschichtungsverfahren und vermittelt zudem ein vertieftes Wissen über die am IFKB eingesetzten Verfahren des Thermischen Spritzens.

Das Spezialisierungsfach Fabrikbetrieb bietet Ihnen ein breites Spektrum an Vorlesungen aus dem Bereich der Produktion. Im Kernfach Wissens- und Informationsmanagement lernen Sie die Methoden und digitalen Werkzeuge für die informationstechnische Vernetzung aller Stufen der Produktentstehung von der Entwicklung bis hin zum Ende des Lebens eines Produkts kennen. In den Ergänzungsfächern können Sie zwischen Vorlesungen zu organisatorischen Fragen wie z. B. Strategien in Entwicklung und Produktion oder Qualitätsmanagement und technisch orientierten Veranstaltungen z. B. zur Oberflächentechnik wählen. In Praktika, wie z. B. in unserer Lernfabrik, können Sie die Auswirkungen der Methoden aus den Vorlesungen auf eine laufende Produktion erleben.

Im diesem Spezialisierungsfach werden die Studierenden Kenntnisse über das gesamte Gebiet der Kunststofftechnik erlangen. Dies beinhaltet werkstoffkundliche Grundlagen, wie z.B. dem chemischen Aufbau von Polymeren, Schmelzeverhalten, sowie die unterschiedlichen Eigenschaften des Festkörpers. Des Weiteren werden die Studierenden fundierte Kenntnisse in den Bereichen Kunststoffverarbeitungstechnik, Kunststoff-Werkstofftechnik, Kunststoff-Konstruktionstechnik, Zerstörungsfreie Prüfung, Technologiemanagement für Kunststoffprodukte, Rheologie und Rheometrie der Kunststoffe, Auslegung von Extrusions- und Spritzgießwerkzeugen und der Kunststoffverarbeitung erlangen. Mit dem Kunststofftechnik-Praktikum können die Studierenden die theoretischen Vorlesungsinhalte sinnvoll anwenden und weitgehend selbständig in die Praxis umsetzen.

In diesem Spezialisierungsfach werden einerseits die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Strahlwerkzeuges Laser insbesondere beim Schweißen, Schneiden, Bohren, Strukturieren und Oberflächenveredeln und andererseits das Prinzip der Laserstrahlerzeugung, insbesondere die Anregung, die stimulierte Emission, die Strahlausbreitung und die optische Resonatoren behandelt. Es wird dabei vermittelt, welche Eigenschaften des laseraktiven Mediums und des Resonators sich wie auf die erzeugte Strahlung auswirken, um Laserkonzepte bezüglich Leistungsdaten, Wirkungsgrad und Strahlqualität bewerten und verbessern zu können und welche Strahl- , Werkstück- und Umgebungseigenschaften sich wie auf die Materialbearbeitungsprozesse auswirken, um die laserbasierten Verfahren bezüglich Qualität und Effizienz bewerten und verbessern zu können.

Die Mikrosystemtechnik beschäftigt sich mit Entwurf und Aufbau miniaturisierter Systeme, die elektrische, sensorische, fluidische, mechanische und optische Komponenten enthalten. Die Mikrosystemtechnik ist stark interdisziplinär.
Mit Hilfe der Mikrosystemtechnik wurde es möglich, Problemlösungen in Form von neuartigen Sensoren und Aktoren zu realisieren, die auf kleinstem Raum unterzubringen sind. Mikrosysteme werden deshalb besonders häufig in den Branchen Automobiltechnik, Life Sciences, Messtechnik und Automatisierungstechnik eingesetzt.
Neben den mikroelektronischen und mikrotechnischen Bauelementen spielt die Aufbau- und Verbindungs­technik (AVT) eine sehr wichtige Rolle. Baugröße, Kosten und Zuverlässigkeit werden maßgeblich durch die AVT bestimmt. Geringes Bauvolumen macht die Unterbringung der Bauelemente des Systems in einem 3-dimensionalen Aufbau erforderlich. Neben klassischen Leiterplatten werden u. a. moulded interconnect devices (MID) eingesetzt, wobei die Leiterbahnen direkt auf ein Kunststoffsubstrat aufgebracht sind.
Die Modellierung und Zuverlässigkeit von Mikrosystemen spielt eine wichtige Rolle.Mit Hilfe von Simulationen können Schwachstellen des Systems bereits während der Konstruktion erkannt werden (Spritzgusssimulation, Modalanalyse, Beanspruchungen) und Funktionalität und Lebensdauer abgeschätzt werden.
Die Studierenden lernen Grundlagen der Mikrotechnik und der Mikrosystemtechnik kennen. Im Spezialisierungsfach finden sich Vorlesungen zum Aufbau von Sensoren und Aktoren sowie zu den gängigen Technologien der AVT.
Vorlesungen zu elektrischen, fluidischen und optischen Bauelementen und Systemen sowie zur Modellierung und Simulation von Mikrosystemen ergänzen die Kernfächer.

Das Spezialisierungsfach Steuerungstechnik wird durch die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten des ISW inhaltlich geprägt. Kerninhalte sind die Konzeption und Anwendung steuerungstechnischer Mittel zur Automatisierung von Werkzeugmaschinen, Robotern und sonstigen Fertigungsanlagen. Der daraus abgeleitete Vorlesungsstoff vermittelt die Grundlagen für die industrielle Automatisierungstechnik und ist nicht nur auf die Produktionstechnik bezogen.
Ein Schwerpunkt der Ausbildung im Spezialisierungsfach Steuerungstechnik liegt in den Methoden der gezielten regelungs- und steuerungstechnischen Beeinflussung der koordinierten Bewegung von mehrachsigen Systemen (Werkzeugmaschinen, Industrie- und Serviceroboter) sowie deren technische Implementierung in einem industriellen Automatisierungssystem.
Ergänzende Vorlesungen behandeln die Aspekte der Anwendung von Robotersystemen, die softwaretechnische Implementierung von Steuerungssystemen und die übergeordnete Prozessplanung und Leittechnik.
Anwendungsbezogene Vorlesungen zu den Gebieten der Steuerungsfunktionen für die Servicerobotik, mechatronische Anwendungen in der Medizintechnik, Montage- und Handhabungstechnik sowie der fluidischen Steuerungssysteme zeigen beispielhaft typische industrierelevante Applikationen der Steuerungstechnik.

Umformtechnik ist das Fach, in dem die spanlose Formgebung metallischer Werkstücke vermittelt wird. Bei ca. 85% der metallischen Gegenstände des täglichen Lebens erfolgt zumindest teilweise eine umformende Formgebung. Dementsprechend sind sowohl der fachliche Horizont sehr weit gespannt, als auch die Chancen für Umformtechniker auf dem Arbeitsmarkt als sehr gut zu bezeichnen. Im Spezialisierungsfach Umformtechnik werden im Kernfach Grundlagen der Umformtechnik zunächst die fachrelevanten Grundlagen metallischer Werkstoffe vermittelt. Breiten Raum nehmen anschließend die Verfahren der Blech-, Massiv- und Hydroumformung ein. Wichtig neben dem Erwerb von Fachkenntnissen ist dabei stets der Praxisbezug: wo können Bauteile, die mit welchem Verfahren hergestellt wurden, wirtschaftlich und technologisch sinnvoll eingesetzt werden? Je nach persönlichem Interesse und bereits im Bachelor gehörten Vorlesungen kann das Kernfach unterschiedlich ergänzt werden. Besonders produktionsnah ausgerichtet sind die verschiedenen Vorlesungen über Maschinen, Verfahren und Werkzeuge, entweder für die Blech-, oder für die Massivumformung. Ein größeres Gewicht im Bereich der Theorie haben die Vorlesungen CAx und Prozesssimulation. Sehr nah am Bau von PKW sind dagegen die Vorlesungen Karosseriebau, sowie die dazu passenden Vorlesungen Werkzeuge der Blechumformung und Maschinen der Blechumformung angesiedelt.

Werkzeugmaschinen sind für jede Art von Produktion von zentraler Bedeutung, da sie entweder für die Herstellung von Produkten direkt oder für die Herstellung von speziellen Produktionsmaschinen indirekt benötigt werden. Die Werkzeugmaschinentechnologie zählt daher zu den „Schlüsseltechnologien“ für die Produktionstechnik. Der Einsatzbereich von Werkzeugmaschinen reicht von der Mikrotechnik bis zur Schwermaschinentechnik. Die Werkzeugmaschinenbranche ist eine der exportstärksten Brachen der deutschen Industrie. Dies unterstreicht die hohe Wertschätzung, die deutsche Werkzeugmaschinen weltweit genießen.
Das wichtige Gebiet der spanenden Werkzeugmaschinen ist Gegenstand des Vorlesungsangebots des Instituts für Werkzeugmaschinen. Die Vorlesungen werden für Studierende im Bachelor- und im Masterstudium angeboten. Im Masterstudium kann das Fach Werkzeugmaschinen als Spezialisierungsfach gewählt werden.
Studierende erwerben im Rahmen der Vorlesung „Werkzeugmaschinen und Produktionssysteme“ u. a. Kenntnisse über Maschinen der spanenden Fertigungsverfahren, flexible automatisierte Fertigung, verkettete Mehr-Maschinen-Systeme, Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsbearbeitung und über Holzbearbeitungsmaschinen. Aktuelle Inhalte zur umweltfreundlichen und energieeffizienten Produktion ergänzen diese Themen. Für Studentinnen und Studenten des Spezialisierungsfachs werden darüber hinaus vertiefende Vorlesungen angeboten. Diese werden durch Übungen, Praktika und Seminare begleitet. Im Rahmen von Bachelor-, Studien- und Masterarbeiten haben die Studierenden Gelegenheit, sich Kenntnisse zum methodischen und wissenschaftlichen Arbeiten anzueignen. Durch Kurzreferate über die Vorgehensweise und Ergebnisse der studentischen Arbeiten werden Fähigkeiten zu klarer Präsentation komplexer technischer Zusammenhänge erworben und vertieft.

Vertiefungsmodule

Es ist jeweils ein Plichtmodul (6 LP) zu jeder Gruppe zu belegen (entspricht insgesamt 24 LP). Module, die bereits in einem Spezialisierungsfach gewählt wurden, können nicht als Vertiefungsmodul belegt werden.

  • Festigkeitslehre I (Prof. Weihe (IMWF))
  • Grundlagen der Keramik und Verbundwerkstoffe (Prof. Gadow (IFKB))
  • Kunststofftechnik - Grundlagen und Einführung (Prof. Bonten (IKT))
  • Methoden der Werkstoffsimulation (Prof. Schmauder (IMWF))
  • Grundlagen der Umformtechnik (Prof. Liewald (IFU))
  • Werkzeugmaschinen und Produktionssysteme (Prof. Rothmund u. a. (IFW))
  • Wissens- und Informationsmanagement in der Produktion (Prof. Bauernhansl (IFF))
  • Fertigungsverfahren Faser- und Schichtverbundwerkstoffe (Prof. Gadow u. a. (IFKB))
  • Kunststoffverarbeitungstechnik (Prof. Bonten u. a. (IKT))
  • Lacktechnik - Lacke und Pigmente (Dr. Hilt (IFF))
  • Methoden der numerischen Strömungssimulation (Prof. Laurien u. a. (IKE))
  • Phasenumwandlung (Prof. Mittemeijer (IMW), Fak. 3)
  • Synthese und Eigenschaften Anorganischer Materialien (Prof. Bill (IMW), Fak. 3)
  • Werkstoffe der Elektrotechnik (Prof. Birke (IPV), Fak. 5)
  • Werkstoffeigenschaften (Dr. Klenk (IMWF))
  • Design und Fertigung mikro- und nanoelektronischer Systeme (Prof. Burghartz (INES), Fak. 5)
  • Materialbearbeitung mit Lasern (Prof. Graf (IFSW))
  • Grundlagen der Mikrotechnik (Prof. Zimmermann (IFM))
  • Oberflächen- und Beschichtungstechnik (Prof. Gadow, PD Dr. Killinger (IFKB), Prof. Bauernhansl, Dr. Klein (IFF))
  • Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Industrieroboter (Prof. Verl (ISW))
  • Technologien der Nano- und Mikrosystemtechnik I (Prof. Sandmaier (IFF))

Schlüsselqualifikationen

Der Studiengang beinhaltet zusätzlich eine fachaffine und eine fachübergreifende Schlüsselqualifikationen. Die fachaffine Schlüsselqualifikation (3 LP) besteht aus der Pflichtveranstaltung „Modellierung, Simulation und Optimierungsverfahren II“.

Die fachübergreifenden Schlüsselqualifikationen (3 LP) können aus einem Katalog der Universität Stuttgart aus den Kompetenzfeldern

  • Recht
  • Wirtschaft
  • Politik
  • methodische Kompetenzen
  • kommunikative Kompetenzen

ausgewählt werden.

Industriepraktikum

Im Studiengang ist ein Industriepraktikum von mindestens 12 Wochen Dauer mit 12 Leistungspunkten vorgeschrieben, das außerhalb der Universität abgeleistet werden muss. Dieses Industriepraktikum dient der Vermittlung von Einblicken und Erfahrungswissen über die betrieblichen Abläufe sowie praxisrelevante Techniken und Methoden in Entwicklung, Produktion und Ablauforganisation. Grundsätzlich besteht hier auch die Möglichkeit, Einblicke in die Prozesse und Technologien der Grundstoffindustrie zu erlangen. Die Erfahrungen aus dem Diplom-Studiengang belegen das hohe Interesse der Industrie an Praktikanten aus dem Maschinenbau mit werkstofftechnischer Vertiefung.

Das Industriepraktikum kann auch im Ausland abgeleistet werden. Bei der Vermittlung von Praktikumsplätzen im In- und Ausland sind die am Studiengang beteiligten Institute behilflich. Sie verfügen in der Regel über weltweite Auslandskontakte in Industrie und Forschung.

Weitere Informationen und Richtlinien finden Sie unter:

Studien- und Masterarbeit

Die Studien- und Masterarbeit sind in den gewählten Spezialisierungsfächern anzufertigen. Hierbei wird die Studienarbeit in einem Spezialisierungsfach und die Masterarbeit in dem anderen Spezialisierungsfach angefertigt. Durch eine große Zahl internationaler Kooperationen der Universität Stuttgart besteht für die Studierenden die Möglichkeit die Studienarbeit oder die Masterarbeit im Ausland anzufertigen.

Die Studienarbeit mit 12 Leistungspunkten ermöglicht es den Studierenden, bereits studiumsbegleitend wissenschaftlich zu arbeiten. Sie eröffnet die Möglichkeit, im Rahmen eines Spezialisierungsfaches erworbenes Wissen anzuwenden und zu vertiefen. Ebenso werden Fähigkeiten wie selbständiges Arbeiten und die Darstellung von Ergebnissen erlernt.

Die Masterarbeit ist ein wichtiger Bestandteil der Ausbildung und ist im 4. Semester vorgesehen. Diese Arbeit kann entweder in der Forschung an den Instituten oder direkt in der Industrie abgeleistet werden. In der Masterarbeit mit 30 Leistungspunkten müssen die Studierenden ihre im Studium erworbenen Kenntnisse in einer selbständigen wissenschaftlichen Arbeit auf Projekte aus Wissenschaft und Ingenieurspraxis anwenden. Hierbei muss innerhalb einer vorgegebenen Frist eine Problemstellung selbstständig strukturiert, nach wissenschaftlichen Methoden systematisch bearbeitet und schließlich transparent dokumentiert werden.

 

Link zu C@MPUS

In den Modulhandbüchern werden die einzelnen Module mit den dazugehörigen Lehrveranstaltungen, den Inhalten und den Prüfungsleistungen beschrieben.

  • Das Modulhandbuch finden Sie in C@MPUS, dem Campus Management Portal der Universität Stuttgart (Klickpfad: Abschluss auswählen - Klick auf das Buch hinter dem Namen des Studiengangs).

Kontakt

Christian Semmler
M.Sc.

Christian Semmler

Studiengangsmanager Maschinenbau / Werkstoff- und Produktionstechnik
wissenschaftlicher Mitarbeiter
Ansprechpartner Lehre

Apl. Prof. Dr.-Ing.

Michael Seidenfuß

2. Studien­gangs­manager und Fach­studien­berater

 

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