BWP501: Engineering Design - Angewandtes CAE (mit Praktikum)

Wahlpflichtmodule

BWP501: Engineering Design - Angewandtes CAE (mit Praktikum)

Kurzporträt BWP501: Engineering Design - Angewandtes CAE (mit Praktikum)
Worum geht es? In diesem Modul lernen Studierende, technische Bauteile nicht nur zu zeichnen, sondern auch digital zu untersuchen. Studierende arbeiten mit 3D-CAD-Modellen, FEM, thermischen und modalen Analysen sowie einfachen Variantenstudien. Im Praktikum prüfen Studierende Simulationsergebnisse und vergleichen sie mit nachvollziehbaren Referenzwerten.
Wofür braucht man es? Diese Inhalte werden gebraucht, um digitale Produktentwicklung in Konstruktion und Entwicklung sicher zu unterstützen. Die Kompetenzen helfen dabei, Modelle simulationsgerecht vorzubereiten und technische Entscheidungen auf Basis von Berechnungen zu treffen.
Wieso ist es interessant? Viele Produkte werden heute am Rechner getestet, bevor ein Prototyp gebaut wird. Das Modul zeigt, wie aus einem CAD-Modell ein belastbares Simulationsmodell für technische Nachweise entsteht.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Norman Lupa

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Norman Lupa

Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Maschinenbau
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Wahlpflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

jährlich

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Engineering Design – Applied CAE

Empfohlene Voraussetzungen
  • BB004: Grundlagen der Mechanik: Statik, Freischnitt, Gleichgewichtsbedingungen und mechanische Grundmodelle.
  • BMB201: Festigkeitslehre - Elastostatik: Spannungen, Verformungen, Tragfähigkeit und Festigkeitsnachweise belasteter Bauteile.
  • BMB401: Thermodynamik: thermodynamische Systeme, Energiewandlungen und Wärmeübertragung als Grundlage thermischer Analysen.
  • BMB102: Dynamik: Dynamik starrer Körper, Bewegungen, Kräfte und Schwingungen als Grundlage modaler und mehrkörperdynamischer Analysen.
  • BMB202: Engineering Design - Produktdesign: 3D-CAD-Modellierung, Baugruppen und simulationsgerechte technische Produktmodelle.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können integrierte CAE-Werkzeuge einsetzen und technische Fragestellungen in CAE-Modelle überführen, auf Grundlage simulationsgerechter 3D-CAD-Modelle mechanische, thermische und modale Analysen sowie einfache parametrische Variantenstudien durchführen und die Ergebnisse mit analytischen Lösungen plausibilisieren und für Nachweiszwecke bewerten.,

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • 3D-CAD-Modelle nach definierten Regeln für nachgelagerte Simulationen konstruieren
  • lineare FEM-Modelle, modale und thermische Analysen sowie MKS-Modelle starrer Körper in einer integrierten CAE-Umgebung erstellen
  • Randbedingungen problemorientiert definieren und deren Auswirkungen interpretieren
  • parametrische Variantenstudien zu einfachen Fragestellungen durchführen
  • Simulationsergebnisse mit analytisch hergeleiteten Referenzwerten zur Plausibilitätsprüfung vergleichen
  • Simulationsmodelle und -ergebnisse strukturiert dokumentieren
  • grundlegende Produktdatenmanagement-Prozesse wie Versionierung und Freigaben nutzen
  • ein selbst gestaltetes Bauteil mit den erlernten Methoden untersuchen,
WOZU

Um im beruflichen Kontext den digitalen Produktentwicklungsprozess sicher zu unterstützen, Konstruktionsmodelle korrekt für CAE-Prozesse vorzubereiten und simulationsgestützte Entscheidungen treffen zu können.

Inhalte
  • Grundlagen des CAE
  • Strategien für den Aufbau parametrischer 3D-CAD-Modelle
  • Grundlagen der FEM
  • Grundlagen der Mehrkörpersimulation
  • Additive Manufacturing im Produktentwicklungsprozess
  • Produktdatenmanagement
Prüfungsvorleistung

aktive Praktikumsteilnahme, 1-2 Feedbackgespräche (je 10-15 Minuten) und 2-3 Simulationsdokumentationen (je 2-8 Seiten)

Prüfungsleistung

Klausur, 90 Minuten

Literatur
  • Vajna, S., Bley, H., Gerhard, D., Hehenberger, P., Wartzack, S., Weber, C. u. Zeman, K.: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. Springer Berlin Heidelberg 2018
  • Klein, B.: FEM. Grundlagen und Anwendungen der Finite-Element-Methode im Maschinen- und Fahrzeugbau. Wiesbaden: Springer Fachmedien 2015
  • Scheuermann, G.: Simulationen mit Inventor. FEM und dynamische Simulation: Grundlagen und Beispiele ab Version 2017. München: Hanser 2016
  • Eigner, M.: Product lifecycle management. Ein Leitfaden für Product Development und Life Cycle Management. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag 2012