Vorlesungen

Die Vorlesung behandelt schwerpunktmäßig die wesentlichen Grundlagen der Werkstofftechnik und der Werkstoffprüfung. Ziel ist es, die Studierenden mit dem Aufbau technischer Konstruktionswerkstoffe vertraut zu machen, das Spektrum der im technischen Einsatz von Werkstoffen stattfindenden Vorgänge zu veranschaulichen, die wichtigsten Kenngrößen zur Charakterisierung eines Werkstoffs zu erläutern und die Grundvorgänge verständlich zu machen, die in der technischen Praxis zur gezielten Werkstoffvorbehandlung zur Anwendung kommen.

Details der Vorlesung:

1. Einführung
2. Werkstoffprüfung
3. Metallographie
4. Aufbau fester Phasen
5. Mechanische Eigenschaften
6. Aufbau mehrphasiger Stoffe
7. Grundlagen der Wärmebehandlung

Die Vorlesung behandelt schwerpunktmäßig die grundlegenden Mechanismen der Materialermüdung sowie deren Bedeutung für die Auslegung technischer Bauteile. Ziel ist es, die Studierenden mit den wesentlichen Begriffen, experimentellen Methoden und gebräuchlichen Darstellungsformen der Ermüdungsbewertung vertraut zu machen. Dabei werden die Vorgänge der zyklischen Verformung, der Rissbildung und der Ermüdungsrissausbreitung in Werkstoffen erläutert sowie phänomenologische und bruchmechanische Konzepte zur Beschreibung der Lebensdauer vorgestellt. Darüber hinaus werden Besonderheiten des Ermüdungsverhaltens duktiler, spröder sowie halb- und nichtkristalliner Werkstoffe behandelt und grundlegende Auslegungskonzepte für die technische Praxis vermittelt.

Details der Vorlesung:

1. Einführung
2. Experimentelle Methodik
3. Begriffe, gebräuchliche Darstellungen
4. Zyklische Verformung duktiler Festkörper
5. Rissbildung in duktilen Festkörpern
6. Phänomenologische Beschreibung der Lebensdauer
7. Grundzüge der Bruchmechanik
8. Ermüdungsrissausbreitung in duktilen Festkörpern
9. Rissschließeffekte
10. Kurze Risse
11. Ermüdung spröder Festkörper
12. Ermüdung halb- und nichtkristalliner Werkstoffe
13. Auslegungskonzepte

Die Veranstaltung dient der Veranschaulichung und damit Vertiefung der theoretischen Grundlagen der Schadenskunde anhand technischer Schadensfälle aus der Praxis. Durch die Bearbeitung und Präsentation von ausgewählten Fallstudien soll den Studierenden die Möglichkeit eröffnet werden, ihr Verständnis für einschlägige Schädigungsmechanismen zu vertiefen und eine strukturierte Vorgehensweise bei der Analyse eines Schadensfalls zu üben

Details der Vorlesung:

1. Einführung in die systematische Betrachtung von Schadensfällen
2. Aspekte der elastischen u. plastischen Verformung
3. Überblick über den aktuellen Einsatz der Bruchmechanik in der Schadensanalysepraxis
4. Einfluss der Mikrostruktur auf das Schädigungsverhalten ausgewählter Legierungen
5. Fallstudien zu folgenden Schwerpunkten: Produktfehler, vorschädigungsinduzierte Schadensfälle, betriebsbedingte Schadensfälle

Ziel der Vorlesung ist es einen Überblick über die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren, ihre Verfahrensprinzipien sowie die notwendigen Vor- und Nachbearbeitungsschritte zu geben. Die Studierenden lernen den Verfahren spezifische Werkstoffklassen zuzuordnen und die grundsätzlichen Zusammenhänge zwischen Prozess, Mikrostruktur und Werkstoffeigenschaften zu verstehen, sodass sie in die Lage versetzt werden anwendungsspezifisch einen Werkstoff auszuwählen sowie dessen Verarbeitbarkeit und Designfreiheit zu beurteilen. Der Fokus liegt auf den metallischen Werkstoffen

Details der Vorlesung:

1. Einordnung der Additiven Fertigung bei den endformnahen Fertigungstechnologien
2. Verfahren und Prozessketten der Additiven Fertigung
3. Werkstoffe und Werkstoffklassen für die Additive Fertigung
4. Metallische Werkstoffe, ihre prozessabhängige Mikrostruktur und daraus resultierende Werkstoffeigenschaften
5. Vergleich und Auswahl geeigneter Werkstoffe

The course deals with materials and their associated processes relevant for resource efficient transportation, with a focus on lightweight materials. Since effective lightweight design requires an interdisciplinary approach that combines materials lightweight design with contructional lightweight design, productional lightweight design and functional lightweight design, there are close links with these disciplines in terms of content, whereby the orientation towards materials as a general approach forms the basics in terms of content.
Details of the lecture:

1. Design methods and lightweight principles for resource-efficient applications
2. Load types in components
3. Parameters for resource-oriented material selection
4. Mechanisms for strength increase and failure
5. Steel, aluminum, titanium and magnesium alloys
6. Alloys for additively manufactured integral structures
7. Material combination and joining technologies in multi-material designs
8. Hybrid composites materials and structures
9. Resource efficiency, circular materials and resilient processes

Ziel des Fachlabors Werkstofftechnik ist es, anhand ausgewählter Themen, die in Form einzelner Versuche behandelt werden, einen Einblick in werkstofftechnische Prüf- und Verfahrenstechnik zu geben.

Folgende Versuche werden angeboten:

1. Stabiles Rissausbreitung in Keramik
2. Bestimmung der Bruchzähigkeit metallischer Werkstoffe
3. Grundlagen der Ermüdungsrissausbreitung
4. Herstellung galvanischer Oberflächenschichten
5. Prüfung galvanischer Oberflächenschichten
6. Herstellung und Charakterisierung oxidischer Schichten auf Leichtmetall
7. Bestimmung des Eigenspannungsprofils bei einem kugelgestrahlten Bauteil
8. Materialwissenschaftliche Transmissionselektronenmikroskopie
9. Mikrostrukturanalyse mittels Rasterelektronenmikroskopie
10. Fortgeschrittene Rasterelektronen- und Ionenmikroskopie

Die Vorlesung behandelt schwerpunktmäßig die grundlegenden Mechanismen der Korrosion sowie deren Bedeutung für die Werkstoffauswahl, Bauteilauslegung und technische Schadensvermeidung. Ziel ist es, die Studierenden mit den elektrochemischen Grundlagen, der Kinetik und den wesentlichen Erscheinungsformen korrosiver Werkstoffschädigung vertraut zu machen. Dabei werden unter anderem Passivität und Inhibition, Kontaktkorrosion, Spannungsrisskorrosion, inter- und intrakristalline Korrosion sowie Korrosionsermüdung erläutert. Darüber hinaus werden aktive und passive Maßnahmen des Korrosionsschutzes, Grundsätze der korrosionsgerechten Konstruktion sowie typische Beispiele aus der industriellen Praxis behandelt.

Details der Vorlesung:

1. Elektrochemische Grundlagen der Korrosion
2. Kinetik der Korrosion
3. Korrosionsmechanismen
4. Passivität und Inhibtion
5. Kontaktkorrosion
6. Spannungsrisskorrosion
7. Inter- und intrakristalline Korrosion
8. Korrosionsermüdung
9. Aktiver und passiver Korrosionsschutz
10. Korrosionsgerechte Konstruktion
11. Beispiele aus der industriellen Praxis

Ziel der Vorlesung ist es den Studierenden einen Überblick über Methoden der datengetriebenen Schadensdiagnostik mit hochdimensionalen Messdaten zu vermitteln. Behandelt werden hierbei sowohl "klassische" als auch innovative Methoden (Maschinelles Lernen) und anhand von Fallbeispielen praxisnah erprobt.

Details der Vorlesung:

1. Sensoren in der Werkstofftechnik, Digitale Sensordaten, Eigenschaften von hoch- und mehrdimensionalen Sensordaten (u.A. Bilddaten) mit Fokus auf Werkstofftechnik
2. Grundlagen der Sensordatenerfassung und Verarbeitung (Messverfahren, u.A. CT und Bildanalyseverfahren)
3. Einführung Maschinelles Lernen (Metriken und Taxonomie, Vorverarbeitung, Merkmalselektion, Verarbeitungsketten)
4. Moderne Maschinelle Lernverfahren (Algorithmen und Modelle) mit praktischen Übungen (Fokus auf Bilddaten und Zeit- und Datenserien)
5. Synthetische Datenerweiterung (Methoden, Probleme, Grenzen) und Datentransformation
6. Fallbeispiele: Digitale praktische Übungen mit realen Messdaten aus der Werkstoffprüftechnik und Sensornetzwerken (Ultraschall)