E-Book, Deutsch, 1216 Seiten
ISBN: 978-3-446-44588-8
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: Wasserzeichen (»Systemvoraussetzungen)
"GRUNDWISSEN des Ingenieurs" ist seit fast 50 Jahren eines der erfolgreichsten Standard-Nachschlagewerke des Ingenieurwissens.
Das Kompendium ist wegen seiner übersichtlichen Anordnung und Gliederung zur Auffrischung und Vervollkommnung von Grundlagenkenntnissen sowie zur Orientierung über "Randgebiete" besonders gut geeignet. Zugleich gibt es rasch und zuverlässig einen geschlossenen Überblick über die behandelten Gebiete. Die Darstellung in knapper, erläuternder Form - veranschaulicht durch zahlreiche Bilder, Tabellen und praktische Anwendungen - hilft, sicher und schnell Auskünfte über wichtige Einzelheiten und Zusammenhänge des Ingenieurwissens zu erlangen, regt zum Mitdenken an und schließt vorhandene Wissenslücken. Enthalten sind die wichtigsten Definitionen, Gleichungen, Begriffe und Kennwerte des jeweiligen Gebiets.
Das Werk wurde in bewährter Weise für Studierende und Lehrkräfte an Hochschulen, für in der Praxis tätige Ingenieure aller Fachrichtungen, vor allem des Maschinenbaus, der Verfahrenstechnik und der Feinwerktechnik, sowie für Führungskräfte und Manager in der Industrie entwickelt.
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1;Vorwort;6
2;Inhaltsverzeichnis;8
3;1 Mathematik;32
3.1;1.1 Zahlen;34
3.1.1;1.1.1 Reelle Zahlen;34
3.1.2;1.1.2 Komplexe Zahlen;35
3.1.3;1.1.3 Folgen;39
3.1.4;1.1.4 Reihen;40
3.1.5;1.1.5 Kombinatorik;40
3.2;1.2 Lineare Algebra;41
3.2.1;1.2.1 Lineare Gleichungssysteme;41
3.2.2;1.2.2 Vektorrechnung;43
3.2.3;1.2.3 Determinanten;47
3.2.4;1.2.4 Matrizen;48
3.3;1.3 Funktionen einer reellen Veränderlichen;51
3.3.1;1.3.1 Funktionsbegriff;51
3.3.2;1.3.2 Grenzwert und Stetigkeit;52
3.3.3;1.3.3 Ableitung einer Funktion;54
3.3.4;1.3.4 Integralrechnung;60
3.3.5;1.3.5 Elementare Funktionen;62
3.4;1.4 Funktionen mehrerer Variabler;69
3.4.1;1.4.1 Grafische Darstellung, Isoquanten (Höhenlinien);69
3.4.2;1.4.2 Partielle Ableitungen;70
3.4.3;1.4.3 Richtungsableitung, Gradient;70
3.4.4;1.4.4 Tangentialebene, totales Differenzial;71
3.4.5;1.4.5 Extrema;71
3.4.6;1.4.6 Mehrfachintegrale;72
3.5;1.5 Vektoranalysis;74
3.5.1;1.5.1 Kurven im R2;74
3.5.2;1.5.2 Kurvenintegrale;75
3.5.3;1.5.3 Potenzial, Gradientenfeld;76
3.5.4;1.5.4 Divergenz, Rotation, Integralsätze;76
3.6;1.6 Differenzialgleichungen;77
3.6.1;1.6.1 Differenzialgleichungen 1. Ordnung;78
3.6.2;1.6.2 Lineare Differenzialgleichungen n-ter Ordnung;79
3.6.3;1.6.3 Systeme von Differenzialgleichungen;80
3.6.4;1.6.4 Numerische Verfahren;82
4;2 Physik;84
4.1;2.1 Einleitung, Stellung der Physik;86
4.2;2.2 Mechanik;86
4.3;2.3 Akustik;87
4.3.1;2.3.1 Schallwellen;88
4.3.2;2.3.2 Schallempfindung;94
4.3.3;2.3.3 Raumakustik;97
4.3.4;2.3.4 Körperschalldämmung;99
4.4;2.4 Optik;101
4.4.1;2.4.1 Geometrische Optik;101
4.4.2;2.4.2 Wellenoptik;107
4.4.3;2.4.3 Quantenoptik;112
5;3 Chemie;116
5.1;3.1 Atombau und chemische Bindung;119
5.1.1;3.1.1 Atombau;119
5.1.2;3.1.2 Periodensystem der Elemente;119
5.1.3;3.1.3 Chemische Bindung;122
5.2;3.2 Chemische Reaktionen;126
5.2.1;3.2.1 Stöchiometrie;126
5.2.2;3.2.2 Reaktionsenergie;127
5.2.3;3.2.3 Reaktionskinetik;128
5.2.4;3.2.4 Chemisches Gleichgewicht und Reaktionstypen;129
5.3;3.3 Analytische Chemie;131
5.3.1;3.3.1 Analysenverfahren;133
5.3.2;3.3.2 Probenahme;137
5.4;3.4 Umweltchemie;137
5.4.1;3.4.1 Boden;137
5.4.2;3.4.2 Wasser;139
5.4.3;3.4.3 Atmosphäre;140
5.4.4;3.4.4 Umweltschadstoffe;141
6;4 Elektrotechnik/ Elektronik;148
6.1;4.1 Grundgesetze und Definitionen;150
6.1.1;4.1.1 Ladung und Strom;150
6.1.2;4.1.2 Spannung und Potenzial;151
6.1.3;4.1.3 Ohm’sches Gesetz und Widerstand;152
6.1.4;4.1.4 Arbeit und Leistung;153
6.1.5;4.1.5 Kirchhoff’sche Gesetze;153
6.2;4.2 Gleichstromkreise;154
6.2.1;4.2.1 Spannungs- und Stromquellen;154
6.2.2;4.2.2 Schaltungen von Widerständen;155
6.3;4.3 Elektrisches Feld;156
6.3.1;4.3.1 Feldbegriff;156
6.3.2;4.3.2 Kapazität;157
6.3.3;4.3.3 Laden und Entladen von Kondensatoren;158
6.4;4.4 Magnetisches Feld;159
6.4.1;4.4.1 Feldbegriff;159
6.4.2;4.4.2 Kräfte auf bewegte Ladungen im Magnetfeld;160
6.4.3;4.4.3 Materie im Magnetfeld;161
6.4.4;4.4.4 Magnetischer Kreis;162
6.4.5;4.4.5 Elektromagnetische Induktion;164
6.4.6;4.4.6 Selbstinduktion;165
6.4.7;4.4.7 Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit Spulen;166
6.5;4.5 Wechselstrom;167
6.5.1;4.5.1 Sinusförmige Wechselströme und -spannungen;167
6.5.2;4.5.2 Zeigerdiagramm;168
6.5.3;4.5.3 Wechselstromverhalten von Widerstand, Spule und Kondensator;170
6.5.4;4.5.4 Transformator;171
6.6;4.6 Drehstrom;172
6.7;4.7 Leitungsmechanismen;174
6.7.1;4.7.1 Elektrische Leitung in Metallen;174
6.7.2;4.7.2 Elektrische Leitung in Halbleitern;175
6.8;4.8 Elektronik;178
6.8.1;4.8.1 Übersicht über die Halbleiterelemente;178
6.8.2;4.8.2 Dioden;178
6.8.3;4.8.3 Transistoren;179
6.8.4;4.8.4 Thyristoren;181
6.8.5;4.8.5 Integrierte Schaltungen;182
7;5 Informatik und Kommunikationstechnik;188
7.1;5.1 Informatik;190
7.1.1;5.1.1 Technische Informatik;191
7.1.2;5.1.2 Betriebssysteme;201
7.1.3;5.1.3 Programmiersprachen und Datentypen;203
7.1.4;5.1.4 Software-Engineering;207
7.2;5.2 Kommunikationstechnik;209
7.2.1;5.2.1 Grundlagen der Kommunikationstechnik;210
7.2.2;5.2.2 Datenfernübertragung in Telekommunikationsnetzen;214
7.2.3;5.2.3 Rechnernetze;216
8;6 Technische Mechanik;222
8.1;6.1 Statik starrer Körper;224
8.1.1;6.1.1 Grundlagen;225
8.1.2;6.1.2 Linientragwerke;228
8.1.3;6.1.3 Reibung;230
8.1.4;6.1.4 Schwerpunkt;231
8.1.5;6.1.5 Flächenmomente;233
8.2;6.2 Festigkeitslehre;235
8.2.1;6.2.1 Grundlagen;235
8.2.2;6.2.2 Zug und Druck;239
8.2.3;6.2.3 Biegung;240
8.2.4;6.2.4 Reine Torsion;245
8.2.5;6.2.5 Querkraftschub;247
8.2.6;6.2.6 Extremalprinzipe;248
8.2.7;6.2.7 Einführung in die Stabilitätstheorie;250
8.2.8;6.2.8 Rotationssymmetrische Spannungszustände;251
8.2.9;6.2.9 Festigkeitshypothesen;254
8.2.10;6.2.10 Räumliches linear-elastisches Gesamtproblem;255
8.3;6.3 Kinematik;257
8.3.1;6.3.1 Kinematik des Punktes;257
8.3.2;6.3.2 Kinematik des starren Körpers;260
8.3.3;6.3.3 Relativbewegung;262
8.4;6.4 Kinetik;262
8.4.1;6.4.1 Kinetik des Massenpunktes und des starren Körpers in der Ebene;263
8.4.2;6.4.2 Kinetik des Massenpunktsystems;265
8.4.3;6.4.3 Kinetik des starren Körpers;267
8.4.4;6.4.4 Aufstellen von Bewegungsgleichungen;270
8.5;6.5 Schwingungen mechanischer Systeme;271
8.5.1;6.5.1 Kinematik der Schwingungen und Schwingungsanalyse;271
8.5.2;6.5.2 Verfahren der kleinen Schwingungen;273
8.5.3;6.5.3 Freie Schwingungen;274
8.5.4;6.5.4 Erzwungene Schwingungen;276
9;7 Strömungsmechanik;280
9.1;7.1 Einführung;282
9.1.1;7.1.1 Fluide;282
9.1.2;7.1.2 Strömungsfelder;285
9.1.3;7.1.3 Hydro- und Aerostatik;287
9.2;7.2 Stromfadentheorie;289
9.2.1;7.2.1 Definitionen, Kontinuitätsgleichung;289
9.2.2;7.2.2 Bewegungsgleichung des reibungsfreien Stromfadens;290
9.2.3;7. 2.3 Impulsgleichung;291
9.2.4;7.2.4 Energiesatz;297
9.2.5;7.2.5 Drehimpuls, Turbinengleichung;299
9.3;7.3 Inkompressible Strömungsfelder;300
9.3.1;7.3.1 Reibungsfreie inkompressible Strömungen;300
9.3.2;7.3.2 Reibungsbehaftete Strömungen;305
9.3.3;7.3.3 Strömungsgrenzschichten;308
9.4;7.4 Strömungsmechanisches Versuchswesen;310
9.4.1;7.4.1 Aufgabengebiete;310
9.4.2;7.4.2 Hydraulische Sonden;310
9.4.3;7.4.3 Modellgesetze, Versuchsanlagen;311
9.5;7.5 Druckverlustbeiwerte;312
9.5.1;7.5.1 Rohrleitungen und Kanäle;312
9.5.2;7.5.2 Kanaleinbauten;315
9.5.3;7.5.3 Durchflussregler;318
10;8 Thermodynamik;320
10.1;8.1 Zustandseigenschaften der Fluide;323
10.1.1;8.1.1 Temperatur;323
10.1.2;8.1.2 Druck;324
10.1.3;8.1.3 Druck-Temperatur-Verhalten der Fluide;324
10.1.4;8.1.4 Masse, Volumen und Dichte;326
10.1.5;8.1.5 Wärmekapazität und Isentropenexponent;329
10.1.6;8.1.6 Innere Energie und Enthalpie;331
10.1.7;8.1.7 Entropie;335
10.1.8;8.1.8 Exergie;337
10.2;8.2 Energiebilanz – 1. Hauptsatz der Thermodynamik;338
10.2.1;8.2.1 Irreversibilität und Reversibilität;338
10.2.2;8.2.2 Geschlossenes System;339
10.2.3;8.2.3 Offenes stationäres System;342
10.2.4;8.2.4 Allgemeine instationäre Energiebilanz;345
10.2.5;8.2.5 Berechnung der Änderungen von innerer Energie und Enthalpie;345
10.3;8.3 Entropiebilanz – 2. Hauptsatz der Thermodynamik;347
10.3.1;8.3.1 Geschlossenes System;347
10.3.2;8.3.2 Offenes stationäres System;348
10.3.3;8.3.3 Berechnung der Entropieänderungen;349
10.4;8.4 Exergiebilanz;351
10.4.1;8.4.1 Energie, Exergie und Anergie;351
10.4.2;8.4.2 Offenes stationäres System;352
10.4.3;8.4.3 Berechnung der Exergieänderungen;353
10.5;8.5 Einfache technische Prozesse;353
10.5.1;8.5.1 Fluide in geschlossenen Behältern;353
10.5.2;8.5.2 Fluide unter konstantem Druck;354
10.5.3;8.5.3 Mischung von Fluidströmen;354
10.5.4;8.5.4 Übertragung von Wärme an Fluidströme;356
10.5.5;8.5.5 Verdichten und Pumpen;357
10.5.6;8.5.6 Turbinenentspannung;358
11;9 Konstruktionselemente;366
11.1;9.1 Definition und Konstruktionsprozess;369
11.2;9.2 Maße, Toleranzen und Passungen;370
11.2.1;9.2.1 Normzahlen (NZ nach DIN 323);370
11.2.2;9.2.2 Maße, Abmaße und Toleranzen;371
11.2.3;9.2.3 Passungen;373
11.2.4;9.2.4 Gestaltabweichungen von Oberflächen;375
11.3;9.3 Nichtlösbare Verbindungen;377
11.3.1;9.3.1 Schweißverbindungen;378
11.3.2;9.3.2 Lötverbindungen;391
11.3.3;9.3.3 Klebverbindungen;394
11.3.4;9.3.4 Nietverbindungen;395
11.3.5;9.3.5 Pressverbände;398
11.4;9.4 Lösbare Verbindungen;402
11.4.1;9.4.1 Befestigungsschrauben;402
11.4.2;9.4.2 Bewegungsschrauben;412
11.4.3;9.4.3 Bolzen- und Stiftverbindungen, Sicherungselemente;415
11.5;9.5 Elastische Verbindungselemente, Federn;417
11.5.1;9.5.1 Grundlegende Zusammenhänge;417
11.6;9.6 Drehbewegungselemente;424
11.6.1;9.6.1 Achsen und Wellen;424
11.6.2;9.6.2 Lager;429
11.6.3;9.6.3 Reibung und Schmierstoffe;434
11.6.4;9.6.4 Welle-Nabe-Verbindungen;436
11.6.5;9.6.5 Wellenkupplungen und -bremsen;441
11.6.6;9.6.6 Lager- und Wellendichtungen;447
11.7;9.7 Zahnräder und Zahnradgetriebe;448
11.7.1;9.7.1 Grundlagen;448
11.7.2;9.7.2 Abmessungen, Geometrie und Tragfähigkeit von Stirn- und Kegelrädern;452
11.7.3;9.7.3 Zahnradpaare mit sich kreuzenden Achsen;456
11.8;9.8 Hülltriebe;458
11.8.1;9.8.1 Kettentriebe;458
11.8.2;9.8.2 Riementriebe;461
11.9;9.9 Führungselemente für Flüssigkeiten und Gase;464
11.9.1;9.9.1 Rohrleitungen;464
11.9.2;9.9.2 Armaturen;467
12;10 Konstruktionstechnik;470
12.1;10.1 Begriffe und Grundlagen;472
12.1.1;10.1.1 Eigenschaften technischer Produkte;472
12.1.2;10.1.2 Ablauf des konstruktiven Entwicklungsprozesses;477
12.1.3;10.1.3 Werkzeuge der Konstruktionstechnik;482
12.2;10.2 Konstruktionsmethoden;482
12.2.1;10.2.1 Elementare Methoden;483
12.2.2;10.2.2 Präzisieren von Konstruktionsaufgaben;485
12.2.3;10.2.3 Methoden zur Lösungsfindung;492
12.2.4;10.2.4 Methoden zur Lösungsbewertung;506
12.3;10.3 Gestalten und Dimensionieren;513
12.3.1;10.3.1 Grundsätze;513
12.3.2;10.3.2 Vorgehen beimGestalten;514
12.3.3;10.3.3 Dimensionieren;519
12.4;10.4 Produktdokumentation und Datentransfer;520
12.5;10.5 Schutz von Erfindungen;523
12.5.1;10.5.1 Patente;523
12.5.2;10.5.2 Gebrauchsmuster;525
12.5.3;10.5.3 Hinweise für Erfinder;526
13;11 Werkstofftechnik;528
13.1;11.1 Kristallbau und Gitterbaufehler;531
13.2;11.2 Thermisch aktivierte Prozesse;532
13.3;11.3 Werkstoffprüfung;533
13.3.1;11.3.1 Härteprüfung;533
13.3.2;11.3.2 Zugversuch;534
13.3.3;11.3.3 Biegeversuch;535
13.3.4;11.3.4 Zeitstandversuch;536
13.3.5;11.3.5 Schwingversuch;536
13.4;11.4 Eisen und Stahl;536
13.4.1;11.4.1 Grundlagen der Eisenwerkstoffe;537
13.4.2;11.4.2 Wärmebehandlung;540
13.4.3;11.4.3 Systematik der Stähle;544
13.4.4;11.4.4 Eisengusslegierungen;551
13.5;11.5 Nichteisenmetalle;553
13.5.1;11.5.1 Aluminiumlegierungen;553
13.5.2;11.5.2 Magnesiumlegierungen;554
13.5.3;11.5.3 Nickellegierungen;555
13.5.4;11.5.4 Kupferlegierungen;556
13.6;11.6 Keramische Werkstoffe;557
13.6.1;11.6.1 Herstellung;557
13.6.2;11.6.2 Aufbau und Eigenschaften;558
13.6.3;11.6.3 Eigenschaften und Anwendungen;561
13.7;11.7 Kunststoffe;563
13.7.1;11.7.1 Herstellung;563
13.7.2;11.7.2 Bezeichnung der Kunststoffe;563
13.7.3;11.7.3 Eigenschaften und Anwendungen;564
13.8;11.8 Verbundwerkstoffe;569
13.8.1;11.8.1 Faserverbundwerkstoffe;569
13.8.2;11.8.2 Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMC);570
13.8.3;11.8.3 Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe (CMC);572
13.9;11.9 Funktionswerkstoffe;572
13.9.1;11.9.1 Magnetwerkstoffe;572
13.9.2;11.9.2 Werkstoffe mit besonderen elektrischen Eigenschaften;575
13.9.3;11.9.3 Halbleiter;577
13.10;11.10 Werkstoffe mit besonderen thermischenEigenschaften;578
14;12 Energietechnik;580
14.1;12.1 Energietechnische Randbedingungen;584
14.2;12.2 Primärenergieträger;585
14.2.1;12.2.1 Fossile Brennstoffe;585
14.2.2;12.2.2 Kernbrennstoffe;587
14.2.3;12.2.3 Dampferzeuger für fossile Brennstoffe;588
14.2.4;12.2.4 Energieumwandlung in der Brennkammer von Gasturbinenanlagen;592
14.3;12.3 Wärmefreisetzung und Dampferzeugungim Kernkraftwerk;593
14.3.1;12.3.1 Wärmefreisetzung durch Kernumwandlung;593
14.3.2;12.3.2 Dampferzeugung für den 2. Kreislauf eines KKWmit Druckwasserreaktor;593
14.4;12.4 Verfahren und Anlagender thermischen Energieumwandlung;595
14.4.1;12.4.1 Energetische Gasturbinenanlagen;595
14.4.2;12.4.2 Dampfkraftwerk;597
14.4.3;12.4.3 Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (GuD);603
14.5;12.5 Anlagen zur Umwandlung regenerativer Energien;605
14.5.1;12.5.1 Wasserkraftanlagen;606
14.5.2;12.5.2 Windkraftanlagen;607
14.5.3;12.5.3 Solarenergie;609
14.5.4;12.5.4 Thermische Verwertung von Biomasse und Müll;610
14.5.5;12.5.5 Geothermische Kraftwerke;610
14.6;12.6 Zuverlässigkeit, Ökonomie und Ökologie;610
14.6.1;12.6.1 Zuverlässigkeit von Energieanlagen;610
14.6.2;12.6.2 Ökonomische Bewertung der Elektroenergieerzeugungsverfahren;612
14.6.3;12.6.3 Schadstoffe aus thermischen Energieanlagen und ihre Beeinflussung;613
14.7;12.7 Zukünftige Entwicklungen in der Energietechnik;615
14.7.1;12.7.1 Dezentraler Bereich der Energieversorgung;615
14.7.2;12.7.2 Zentrale Energieversorgung;617
15;13 Fertigungstechnik;620
15.1;13.1 Einführung;622
15.1.1;13.1.1 Grundbegriffe und Definitionen;622
15.1.2;13.1.2 Gliederung der Fertigungsverfahren;622
15.1.3;13.1.3 Gliederung des Fertigungsprozesses;623
15.2;13.2 Urformen;625
15.2.1;13.2.1 Verfahrensübersicht;625
15.2.2;13.2.2 Gießen mit verlorenen Formen;629
15.2.3;13.2.3 Gießen mit Dauerform;631
15.2.4;13.2.4 Pulvermetallurgische Teilefertigung (Pressen und Sintern);632
15.3;13.3 Umformen;633
15.3.1;13.3.1 Grundbegriffe und Verfahrensübersicht;633
15.3.2;13.3.2 Grundlagen der Umformtechnik;636
15.3.3;13.3.3 Walzen;641
15.3.4;13.3.4 Freiformen;643
15.3.5;13.3.5 Gesenkformen;643
15.3.6;13.3.6 Durchdrücken/Fließpressen;644
15.3.7;13.3.7 Tiefziehen;645
15.3.8;13.3.8 Zugumformen;645
15.3.9;13.3.9 Biegen;646
15.4;13.4 Zerteilen;647
15.4.1;13.4.1 Verfahrensübersicht;647
15.4.2;13.4.2 Schneidvorgang;648
15.4.3;13.4.3 Schneidverfahren;648
15.5;13.5 Spanen;650
15.5.1;13.5.1 Einführung, Verfahrensübersicht;650
15.5.2;13.5.2 Drehen;653
15.5.3;13.5.3 Bohren, Senken, Reiben;654
15.5.4;13.5.4. Fräsen;656
15.5.5;13.5.5 Hobeln, Stoßen, Räumen;659
15.5.6;13.5.6 Schleifen;660
15.5.7;13.5.7 Honen;662
15.5.8;13.5.8 Läppen;663
15.6;13.6 Abtragen;664
15.6.1;13.6.1 Definition und Verfahrensübersicht;664
15.6.2;13.6.2 Thermisches Abtragen;664
15.6.3;13.6.3 Chemisches Abtragen;665
15.6.4;13.6.4 Elektrochemisches Abtragen;665
15.7;13.7 Fügen;666
15.7.1;13.7.1 Verfahrensübersicht;666
15.7.2;13.7.2 Schweißvorgang und Grundbegriffe;667
15.7.3;13.7.3 Schmelzschweißverfahren;668
15.7.4;13.7.4 Pressschweißverfahren;670
15.8;13.8 Beschichten;670
15.8.1;13.8.1 Einführung, Verfahrensübersicht;670
15.8.2;13.8.2 Vakuumbeschichten;671
15.8.3;13.8.3 Galvanisieren;672
15.9;13.9 Stoffeigenschaftsändern;673
15.9.1;13.9.1 Verfahrensübersicht;673
15.9.2;13.9.2 Verfestigen durch Umformen;674
15.9.3;13.9.3 Wärmebehandeln;675
15.9.4;13.9.4 Thermomechanische Behandlung;676
16;14 Fertigungssysteme;678
16.1;14.1 Einleitung;680
16.2;14.2 Entwicklungstendenzen in der Fertigungstechnik;681
16.2.1;14.2.1 Notwendigkeit der Fertigungsprozessoptimierung;681
16.2.2;14.2.2 Veränderungen der industriellen Randbedingungen;681
16.2.3;14.2.3 Flexible Automation in der Fertigung;682
16.3;14.3 Voraussetzungen und Charakteristika des Einsatzesvon Flexiblen Fertigungssystemen (FFS);682
16.3.1;14.3.1 Voraussetzungen für den Einsatz von FFS;682
16.3.2;14.3.2 Einsatzcharakteristika für FFS;683
16.4;14.4 Planungsgrundlagen für FFS;685
16.5;14.5 Aufbau und Planung des FFS;687
16.5.1;14.5.1 Hauptkomponenten des FFS;687
16.5.2;14.5.2 Vorgehensweise und Hilfsmittel zur Planung der FFS-Hauptkomponenten;688
16.5.3;14.5.3 Varianten Flexibler Fertigungssysteme (FFS);690
16.6;14.6 Das Maschinenkonzept im FFS;695
16.6.1;14.6.1 Grundbaustein der flexiblen Automation;695
16.6.2;14.6.2 Bearbeitungszentrum oder Flexible Fertigungszelle;695
16.6.3;14.6.3 Erforderliche Eigenschaften der Fertigungseinrichtung im FFS;699
16.6.4;14.6.4 Kriterien bei der Beschaffung der Fertigungseinrichtungen;700
16.7;14.7 Materialflusssystem im FFS;701
16.7.1;14.7.1 Werkzeugverwaltung;701
16.7.2;14.7.2 Werkstücktransport;704
16.8;14.8 Informationssystem im FFS;707
16.8.1;14.8.1 Vorgehensweise und Hilfsmittel zur Planung des Informationssystems;707
16.8.2;14.8.2 Steuerung von FFS;709
16.8.3;14.8.3 CNC-Steuerung eines FFS;712
16.8.4;14.8.4 Programmierung im FFS;713
16.9;14.9 Flexible Montagesysteme (FMS);717
16.9.1;14.9.1 Grundkomponenten des FMS;718
16.9.2;14.9.2 Aufgaben des FMS;720
16.9.3;14.9.3 Einsatzbedingungen für eine flexible Montage;720
16.9.4;14.9.4 Hauptkomponenten des FMS;720
16.10;14.10 Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungslösungen;723
16.10.1;14.10.1 Fertigungsmesstechnik;723
16.10.2;14.10.2 Einsetzbare Messtechnik im FFS;724
16.10.3;14.10.3 Koordinatenmessgeräte imFFS;725
16.10.4;14.10.4 Steuerung und Programmierung systemintegrierter flexiblerQualitätssicherungslösungen;725
16.11;14.11 Personalbedarf für Planung und Betrieb eines FFS;726
16.12;14.12 Bewertung von FFS;726
16.12.1;14.12.1 Bewertung in der Planungsphase;727
16.12.2;14.12.2 Bewertung in der Einsatzphase;728
16.13;14.13 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für FFS;729
16.13.1;14.13.1 Kapazitätsbetrachtungen;729
16.13.2;14.13.2 Effektivitätsbetrachtungen;730
16.13.3;14.13.3 Reduzierung der Stillstandszeiten und anderer Nutzungsverluste;731
16.13.4;14.13.4 Besonderheiten der FFS-Installation imZusammenhangmit der Fertigungssituation;731
16.14;14.14 Zusammenfassung und Ausblick;733
17;15 Fluidenergiemaschinen;736
17.1;15.1 Charakterisierung und Einteilungder Fluidenergiemaschinen;739
17.2;15.2 Turbomaschinen;741
17.2.1;15.2.1 Turbokraftmaschinen;741
17.2.2;15.2.2 Turboarbeitsmaschinen;751
17.3;15.3 Kolbenmaschinen;755
17.3.1;15.3.1 Kolbenkraftmaschinen;755
17.3.2;15.3.2 Kolbenarbeitsmaschinen;763
18;16 Elektrische undelektronischeBauelemente;768
18.1;16.1 Passive Bauelemente;770
18.1.1;16.1.1 Widerstände;770
18.1.2;16.1.2 Kondensatoren;775
18.1.3;16.1.3 Induktivitäten;779
18.1.4;16.1.4 Entstörfilter;782
18.2;16.2 Halbleiterbauelemente;782
18.2.1;16.2.1 Dioden
;782
18.2.2;16.2.2 Bipolare Transistoren;786
18.2.3;16.2.3 Feldeffekttransistoren (FET);789
18.2.4;16.2.4 Thyristoren und Triacs;791
18.2.5;16.2.5 Analoge integrierte Schaltungen;793
18.2.6;16.2.6 Digitale integrierte Schaltungen;798
18.3;16.3 Elektromechanische Bauteileund elektronische Alternativen;801
18.3.1;16.3.1 Schalter;801
18.3.2;16.3.2 Relais;802
18.3.3;16.3.3 Schütze;804
18.3.4;16.3.4 Sicherungen;805
18.4;16.4 Galvanische Elemente;809
18.4.1;16.4.1 Primärelemente;810
18.4.2;16.4.2 Sekundärelemente;811
19;17 Messtechnik;814
19.1;17.1 Einführung;816
19.1.1;17.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung;816
19.1.2;17.1.2 Informationsbeziehungen in Messprozessen;816
19.2;17.2 Grundbegriffe;817
19.2.1;17.2.1 Gegenstand der Messtechnik;817
19.2.2;17.2.2 Messtechnische Disziplinen, Aufgaben und Ziele;818
19.2.3;17.2.3 Größen und Einheiten;824
19.2.4;17.2.4 Messgrößenwandlung;826
19.2.5;17.2.5 Grundstrukturen;828
19.2.6;17.2.6 Weiterverarbeitung;831
19.2.7;17.2.7 Unifizierung und Schnittstellen;832
19.3;17.3 Signale;833
19.3.1;17.3.1 Signalmerkmale;833
19.3.2;17.3.2 Signalwandlung;834
19.3.3;17.3.3 Abtastung und Analog-Digital-Umsetzung;835
19.3.4;17.3.4 Einheitssignale;838
19.4;17.4 Kennfunktionen und Kennwerte;840
19.4.1;17.4.1 Statische Kennfunktionen und Kennwerte;840
19.4.2;17.4.2 Dynamische Kennfunktionen und Kennwerte;841
19.5;17.5 Messfehler;843
19.5.1;17.5.1 Fehlerdefinitionen;843
19.5.2;17.5.2 Vorbereitung und Auswertung von Messungen;847
19.6;17.6 Baugruppen;848
19.6.1;17.6.1 Sensoren;848
19.6.2;17.6.2 Weitere Baugruppen;852
20;18 Steuerungs- und Regelungstechnik;854
20.1;18.1 Einführung;857
20.1.1;18.1.1 Blockdarstellung von Funktionalbeziehungen;857
20.1.2;18.1.2 Klassifizierung von Systemen;857
20.1.3;18.1.3 Linearisierung um den Arbeitspunkt;860
20.1.4;18.1.4 Steuerungen und Regelungen;861
20.1.5;18.1.5 Laplace-Transformation;862
20.1.6;18.1.6 Übertragungsfunktion;865
20.1.7;18.1.7 Zustandsraumdarstellung von Systemen;870
20.1.8;18.1.8 Modellbildung einer Gleichstrommaschine;872
20.1.9;18.1.9 Modellbildung einer GM im Zustandsraum;873
20.1.10;18.1.10 Modellbildung einer mechanischen Welle;874
20.2;18.2 Reglerentwurf für lineare kontinuierliche Systeme;875
20.2.1;18.2.1 Regeleinrichtung;876
20.2.2;18.2.2 Reglertypen und Reglerparameter;877
20.2.3;18.2.3 Reglerbegrenzung;881
20.2.4;18.2.4 Stabilität von Systemen und Regelkreisen;882
20.2.5;18.2.5 Beurteilung von Regelkreisen;883
20.2.6;18.2.6 Reglereinstellung;884
20.2.7;18.2.7 Störgrößenaufschaltung;887
20.2.8;18.2.8 Kaskadenregelung;888
20.3;18.3 Zustandsraumregelung;889
20.3.1;18.3.1 Regelungsnormalform;890
20.3.2;18.3.2 Beobachtungsnormalform;891
20.3.3;18.3.3 Polvorgabe;891
20.3.4;18.3.4 Zustandsbeobachter;894
20.4;18.4 Abtastregelung;896
20.4.1;18.4.1 Aufbau einer Abtastregelung;896
20.4.2;18.4.2 Reglereinstellung;901
20.4.3;18.4.3 Beschreibung einer Regelung mit der z-Transformation;901
20.4.4;18.4.4 Stabilität;902
20.4.5;18.4.5 Kompensationsregler;903
21;19 Antriebstechnik;906
21.1;19.1 Elektrische Maschinen;909
21.1.1;19.1.1 Einführung und Zusammenfassung;909
21.1.2;19.1.2 Typen elektrischer Maschinen;910
21.1.3;19.1.3 Arbeitspunkt, Vierquadrantenbetrieb;918
21.1.4;19.1.4 Wirkungsgrad und Leistungsgrenzen;920
21.1.5;19.1.5 Dynamisches Verhalten, Hochlauf;920
21.1.6;19.1.6 Thermodynamik, Erwärmung und Abkühlung;922
21.1.7;19.1.7 Normrichtlinien: Bauformen, Schutzarten, Kühlung und Isolation;924
21.2;19.2 Leistungselektronische Umrichter;926
21.2.1;19.2.1 Einleitung;926
21.2.2;19.2.2 Stromrichterschaltungen;927
21.2.3;19.2.3 Projektierung;936
21.2.4;19.2.4 Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Redundanz;939
21.2.5;19.2.5 Auswahlkriterien für Antriebssysteme;940
21.3;19.3 Hydraulische Antriebstechnik;942
21.3.1;19.3.1 Übersicht;942
21.3.2;19.3.2 Grundlagen;942
21.3.3;19.3.3 Bauelemente hydrostatischer Antriebe;946
21.3.4;19.3.4 Ventile;948
21.3.5;19.3.5 Arbeitszylinder;949
21.3.6;19.3.6 Verbindungselemente;949
21.3.7;19.3.7 Dichtelemente;950
21.3.8;19.3.8 Hydrostatische Getriebe;950
21.3.9;19.3.9 Speicher;950
21.3.10;19.3.10 Bauelemente hydrodynamischer Antriebe;952
22;20 Maschinendynamik;956
22.1;20.1 Einleitung;958
22.2;20.2 Modellbildung und Parameterbestimmung;959
22.2.1;20.2.1 Modellbildung;959
22.2.2;20.2.2 Bewegungsgleichungen;959
22.2.3;20.2.3 Parameterbestimmung;961
22.3;20.3 Dynamik zwangläufiger starrer Körper;962
22.4;20.4 Eigenwertproblem;963
22.5;20.5 Massenausgleich und Auswuchten;965
22.5.1;20.5.1 Freie Massenkräfte;965
22.5.2;20.5.2 Massenausgleich;965
22.5.3;20.5.3 Auswuchten von Rotoren;965
22.6;20.6 Schwingungsisoliertes Aufstellen von Maschinen;967
22.6.1;20.6.1 Aktive und passive Schwingungsisolierung;967
22.6.2;20.6.2 Abstimmung und Dämpfung;967
22.6.3;20.6.3 Eigenfrequenzen der elastisch gelagerten Maschine;970
22.7;20.7 Antriebsdynamik;971
22.7.1;20.7.1 Berechnungsmodelle;971
22.7.2;20.7.2 Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen;972
22.7.3;20.7.3 Systeme mit n Massen;973
22.8;20.8 Biegeschwingungen;973
22.8.1;20.8.1 Berechnung der Biegesteifigkeit;973
22.8.2;20.8.2 Biegeschwingung der einfach besetzten Welle mit Kreiselwirkung;974
22.8.3;20.8.3 Biegeschwingungen des Balkens mit n diskreten Punktmassen;976
22.8.4;20.8.4 Näherungsverfahren zur Abschätzung von Eigenfrequenzen;976
22.9;20.9 Mehrkörpersysteme;977
23;21 Simulationstechnik;980
23.1;21.1 Einführende Beispiele;983
23.1.1;21.1.1 Simulation bei der Entwicklung technischer Systeme;983
23.1.2;21.1.2 Simulation in der Fertigungsvorbereitung;984
23.1.3;21.1.3 Simulation beimBetreiben technischer Anlagen;986
23.1.4;21.1.4 Historische Entwicklung;987
23.2;21.2 Grundlagen der Simulationstechnik;987
23.2.1;21.2.1 Definitionen: Prozesse, Systeme, Modelle;988
23.2.2;21.2.2 Aufbau von Simulationsmodellen;989
23.2.3;21.2.3 Testen von Simulationsmodellen;991
23.2.4;21.2.4 Untersuchungsmethoden;992
23.3;21.3 Simulationsmodelle;993
23.3.1;21.3.1 Differenzenmodelle;995
23.3.2;21.3.2 Differenzialmodelle;997
23.3.3;21.3.3 Endliche Automaten;999
23.3.4;21.3.4 Petri-Netz-Modelle;999
23.4;21.4 Numerische Methoden;1000
23.4.1;21.4.1 Zeitdiskretisierung;1001
23.4.2;21.4.2 Ortsdiskretisierung;1002
23.4.3;21.4.3 Finite-Elemente-Methode;1003
23.5;21.5 Beschreibung mit Graphen;1006
23.5.1;21.5.1 Signalflussgraphen;1006
23.5.2;21.5.2 Energieflussgraphen (Bondgraphen);1008
23.5.3;21.5.3 Zustands- und Ereignisgraphen;1010
23.6;21.6 Anwendungsbereiche;1013
23.6.1;21.6.1 Ausbildung und Training;1013
23.6.2;21.6.2 Computer-Aided Engineering
;1014
23.6.3;21.6.3 Hardware-in-the-Loop;1015
23.6.4;21.6.4 Man-in-the-Loop;1017
24;22 Mechatronik/Adaptronik;1020
24.1;22.1 Einführung in die Mechatronik und Adaptronik;1022
24.1.1;22.1.1 Mechatronik;1023
24.1.2;22.1.2 Adaptronik;1024
24.1.3;22.1.3 Vergleich von Mechatronik und Adaptronik;1025
24.1.4;22.1.4 Definition der Begriffe;1026
24.2;22.2 Aktor- und Sensorsysteme;1027
24.2.1;22.2.1 Funktionswerkstoffe;1027
24.2.2;22.2.2 Multifunktionale Werkstoffsysteme;1039
24.2.3;22.2.3 Diskrete Aktoren;1041
24.3;22.3 Regelungstechnische Ansätze für adaptive Systeme;1046
24.3.1;22.3.1 Einführung;1046
24.3.2;22.3.2 System mit Rückkopplung;1047
24.3.3;22.3.3 System mit adaptiver Gegensteuerung;1049
24.4;22.4 Berechnungsverfahren;1050
24.4.1;22.4.1 Allgemein;1050
24.4.2;22.4.2 Bewegungsdifferenzialgleichungfür einen diskretisierten Balken mit aktiven Werkstoffen;1050
24.4.3;22.4.3 Aktor- und Sensorpositionierung;1053
24.4.4;22.4.4 Regelung mit proportionaler Rückführung;1055
24.5;22.5 Anwendungsbeispiele;1056
24.5.1;22.5.1 Adaptive Tilger und Kompensatoren;1056
24.5.2;22.5.2 Semiaktive Dämpfung;1057
24.5.3;22.5.3 Adaptive Lärmunterdrückung;1059
25;23 Umwelttechnik;1062
25.1;23.1 Wasser-/Abwassertechnik;1067
25.1.1;23.1.1 Zusammenhänge der Abwasser- und Schadstoffentstehung;1067
25.1.2;23.1.2 Standzeitverlängerung des Wirkbades;1068
25.1.3;23.1.3 Verringerung der Ausschleppung von Wirkstoffen;1070
25.1.4;23.1.4 Wasser sparende Spültechnik;1071
25.1.5;23.1.5 Rückführung von Ausschleppungen;1075
25.1.6;23.1.6 Abwasserbehandlung;1076
25.2;23.2 Umweltbereich Luft/Abluft;1077
25.2.1;23.2.1 Luftzusammensetzung und Luftverunreinigungen;1078
25.2.2;23.2.2 Auswirkungen von Luftverunreinigungen;1078
25.2.3;23.2.3 Begrenzung der Emission von Luftverunreinigungen;1079
25.3;23.3 Umweltbereich Boden/Abfall;1081
25.3.1;23.3.1 Grundsatz der Abfallwirtschaft;1082
25.3.2;23.3.2 Primärmaßnahmen zur Abfallvermeidung;1082
25.3.3;23.3.3 Sekundärmaßnahmen zur Stoffkreislaufschließung;1083
25.3.4;23.3.4 Beseitigung von Abfällen;1083
26;24 Betriebswirtschaftslehre;1086
26.1;24.1 Betriebliches Personalmanagement;1088
26.1.1;24.1.1 Einführung;1088
26.1.2;24.1.2 Personalentwicklung;1089
26.1.3;24.1.3 Personalführung;1091
26.1.4;24.1.4 Personalbeschaffung;1094
26.1.5;24.1.5 Personalorganisation;1096
26.1.6;24.1.6 Entgeltpolitik;1098
26.2;24.2. Marketing;1099
26.2.1;24.2.1 Sichtweisen des Marketings;1099
26.2.2;24.2.2 Marketing-Mix;1101
26.2.3;24.2.3 Marketingformen;1101
26.2.4;24.2.4 Marketingstrategien;1101
26.2.5;24.2.5 Preispolitik;1105
26.2.6;24.2.6 Produktpolitik;1107
26.2.7;24.2.7 Distributionspolitik;1112
26.2.8;24.2.8 Kommunikationspolitik und Ziele;1117
26.2.9;24.2.9 Das Bilden von Marktsegmenten;1119
26.2.10;24.2.10 Die Wahl der Zielmärkte und der Positionierung;1120
26.3;24.3 Der Jahresabschluss;1120
26.3.1;24.3.1 Bilanz;1120
26.3.2;24.3.2 Gewinn- und Verlustrechnung (GuV-Rechnung);1124
26.3.3;24.3.3 Anhang und Lagebericht;1126
26.4;24.4 Kosten- und Leistungsrechnung;1126
26.4.1;24.4.1 Grundlagen;1126
26.4.2;24.4.2 Grundbegriffe der Kostenrechnung;1127
26.4.3;24.4.3 Kostenartenrechnung;1128
26.4.4;24.4.4 Kostenstellenrechnung;1130
26.4.5;24.4.5 Kostenträgerrechnung;1132
26.4.6;24.4.6 Kostenrechnungssysteme in der Praxis;1135
26.5;24.5 Investitions- und Wirtschaftlichkeitsrechnung;1137
26.5.1;24.5.1 Statische Verfahren;1137
26.5.2;24.5.2 Dynamische Verfahren;1139
26.6;24.6 Finanzierung;1140
26.6.1;24.6.1 Fremdfinanzierung;1141
26.6.2;24.6.2 Innenfinanzierung;1142
26.6.3;24.6.3 Beteiligungsfinanzierung;1143
27;25 Anhang;1146
28;Sachwortverzeichnis;1170
1 MATHEMATIK
2 PHYSIK
3 CHEMIE
4 ELEKTROTECHNIK/ELEKTRONIK
5 INFORMATIK UND KOMMUNIKATIONSTECHNIK
6 TECHNISCHE MECHANIK
7 STRÖMUNGSMECHANIK
8 THERMODYNAMIK
9 KONSTRUKTIONSELEMENTE
10 KONSTRUKTIONSTECHNIK
11 WERKSTOFFTECHNIK
12 ENERGIETECHNIK
13 FERTIGUNGSTECHNIK
14 FERTIGUNGSSYSTEME
15 KRAFT- UND ARBEITSMASCHINEN
16 ELEKTRISCHE UND ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE
17 MESSTECHNIK
18 STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK
19 ANTRIEBSTECHNIK
20 MASCHINENDYNAMIK
21 SIMULATION
22 MECHATRONIK/ADAPTRONIK
23 UMWELTTECHNIK
24 BETRIEBSWIRTSCHAFTSLEHRE
ANHANG
