Pavel Hora: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2012

NameHerr Prof. em. Dr. Pavel Hora
LehrgebietVirtuelle Produktion und Umformtechnik
Adresse
Institut für virtuelle Produktion
ETH Zürich, PFA L 53
Technoparkstrasse 1
8005 Zürich
SWITZERLAND
Telefon+41 44 632 71 98
E-Mailpavel.hora@ivp.mavt.ethz.ch
DepartementMaschinenbau und Verfahrenstechnik
BeziehungProfessor emeritus

NummerTitelECTSUmfangDozierende
151-0024-00LIngenieur-Tool V: Simulationstools der digitalen Automobilfabrik Information
Teilnehmerzahl: 24

Bitte beachten: In der ersten Semesterwoche darf nur ein Ingenieur-Tool-Kurs belegt werden. Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für ETH Studierende der zugelassenen Studiengänge.
Bitte beachten Sie folgende Vorgehensweise zur Anmeldung:

1. Bis 16.02.2012: Registrieren Sie sich auf Link und melden Sie sich auf dieser Webseite für den Ingenieur-Tool-Kurs an.
2. Ab 20.02.2012: Registrieren Sie sich in myStudies für den entsprechenden Ingenieur-Tool-Kurs. Achtung: Vor dem 20.02.2012 sind keine Belegungen für Ingenieur-Tool-Kurse über myStudies möglich.
1 KP1KP. Hora
KurzbeschreibungEinsatz moderner Softwaretools (AUTOFORM) zur Modellierung der digitalen Automobilfabrik. Einführung in die theoretischen Methoden. Demonstration der Anwendung an realen Anwendungsbeispielen.
LernzielModerne FEM-Tools zur virtuellen Modellierung von Umformprozessen.
Der Kurs vermittelt folgende Grundlagen:
- Grundlagen der nicht-linearen Finite Elemente Methode (FEM)
- Erstellung des virtuellen Modells
-- Materialeigenschaften
-- Werkzeuge und Kontaktbedingungen
-- Prozessablauf
- Einführung in das Programm AUTOFORM
- Selbständige Simulationsübungen
InhaltDas Simulationstool AUTOFORM bietet die Möglichkeit, umformtechnische Fertigungsprozesse auszulegen, zu optimieren, sie aber auch auf die im Fabrikationsprozess zu erwartende Prozessrobustheit zu untersuchen. Im Rahmen des Kurses wurden die Methoden erläutert und die Anwendung des Programmes an einfachen Beispielen geübt.
SkriptKursunterlagen
Voraussetzungen / BesonderesMaximale Teilnehmerzahl: 25
151-0075-00LFokus Projekt II in Produktionstechnik
Das Projekt "Formula Student Electric" wird von P. Hora angeboten.
Das Projekt "SunCar" wird von K. Wegener angeboten.
Das Projekt "SunCar Leichtbaustruktur" wird von P. Ermanni angeboten.
Das Projekt "Sun Car Range Extender" wird von K. Boulouchos angeboten.
Das Projekt "Aerosol Manufacturing of Materials" wird von S. E. Pratsinis angeboten.
20 KP21AK. Boulouchos, P. Ermanni, P. Hora, S. E. Pratsinis, K. Wegener
KurzbeschreibungFormula Student E.: Leichtbau-Konstruktion & Prototypenherstellung eines elektrisch angetriebenen Formula-Stu. Rennwagens nach SAE-Kriterien.
SunCar: Aufbauend auf einem bestehenden Elektrosportfahrzeug werden umfassende Optimierungen vorgenommen u. die Strassenzulassung erreicht.
Aerosol Manufacturing of Materials: Synthese und Entwicklung von Nanommaterialien geeignet für Bio-Applikationen.
LernzielFokus Projekt I:
- Projektbezogenes Lernen und Erarbeitung von Engineering Skills
- Industrietypische Aufgabenstellung und Arbeitsweisen
- Mechatronische Produktentwicklung, Erarbeiten der Schnittstelle zwischen Mechanik, Elektrotechnik, Leistungselektronik, Steuerungs- und Regelungstechnik zum Bau eines funktionierenden Prototypen
- Selbständiges Erarbeiten der wissenschaftlichen und technischen Grundlagen (Leichtbau, Grundlagen Fahrdynamik, anisotrope Werkstoffe, Softwaretools für Simulation und Konstruktion, Mechatronik etc.) für den Bau eines Elektrofahrzeugs
- Erarbeiten einer komplexen Lösung mit den in der Industrie typischen, unscharfen Markt- und Produktanforderungen
- Entscheidungen neu machen oder übernehmen, Einbindung in bestehende Produktumgebung
- Produktentwicklung unter gesetzlichen und sonstigen Rahmenbedingungen
- Teamwork und Projektorganisation / Arbeitsplanung und Schnittstellenabsprachen in grossen Projekten
- Produktentwicklung mit beschränkten zeitlichen, personellen und finanziellen Ressourcen mit Hilfe moderner Konstruktions- und Simulationstools
- Kennenlernen und Anwenden der notwendigen Fertigungsverfahren zum Bau des Prototypen
- Fördern des Kostenbewusstseins durch selbständige Sponsorenakquisition und Finanzplanung

Formula Student Electric: Entwicklung eines neuen Formula Electric - Rennwagens mit Elektroantrieb auf Basis von Vorgängerfahrzeugen: Leichter, schneller, wendiger ... besser
SunCar: Strassenzulassung des fertigen Elektroautos erreichen. Vergrösserung der Reichweite durch Batteriemanagement, Hybridstrategien, konsequenten Leichtbau, Verbrauchsziel: < 3l/100km Benzinäquivalent
SunCar Leichtbaustruktur: Teilprojekt zur Optimierung und Ablastung der Fahrzeugstruktur in Hybridbauweise, CFK- und Aluminiumchassis und Fahrzeughut. (Verantwortlich: ST, P. Ermanni)
Sun Car Range Extender: Qualifizierung eines Range-Extender-Motors mit Hilfe eines Prüfstands
Aerosol Manufacturing of Materials: Diese Lehrveranstaltung wird in englischer Sprache angeboten. Weitere Details finden Sie daher auf unserer englischen Website.
InhaltFormula Student Electric: Leichtbau-Konstruktion und Prototypenherstellung eines elektrisch angetriebenen Formula-Student Rennwagens nach SAE-Kriterien.
Ca. 17 ETH-Studenten, unterteilt in verschiedene Fachgruppen (Fahrwerk, Antrieb, Elektronik, Management, etc.); Zusammenarbeit mit externen Firmen und Lernzentren im Rahmen von Sponsoring.

SunCar: In der 2. Phase des Projekts geht es um das Gesamtziel Reichweitenvergrösserung und Strassenzulassung.
Themen sind u.A. Batteriemanagement, Thermomanagement, Range Extender, Hybridfahrstrategien, Leichtbau, PV-Integration. Für den Range Extender soll neben dem Ethanolmotor das Konzept einer reversierbaren Brennstoffzelle im Auto untersucht und realisiert werden.
SunCar integriert die Konzepte der Teilprojekte SunCar Leichtbaustruktur und SunCar Range-Extender, definiert die Schnittstellen und testet die Komponenten und erarbeiteten Betriebsstrategien und Methoden im Fahrzeug. Die dafür notwendige Instrumentierung für und Durchführung von Testfahrten ist zu erbringen, Vermarktung und Sponsoring gehören ebenfalls zu den eher wirtschaftlich orientierten Teilaufgaben des Projekts.
Team: 20-25 Studierende aufgeteilt auf die Teilprojekte, Teambildung, Arbeitsteilung und Organisation gehören zu den Aufgaben der Studierenden.

SunCar Leichtbaustruktur: Teilprojekt zur Optimierung und Ablastung der Fahrzeugstruktur in Hybridbauweise, CFK und Aluminiumchassis und Fahrzeughut. (Verantwortlich: ST, P. Ermanni, ca. 5 Studierende)

Sun Car Range Extender: Konfiguration und Aufbau eines Prüfstands für einen Bio-Ethanol Range-Extender-Motor, Motor auslegen für den Range Extenderbetrieb mit Bio-Ethanol, Schnittstellenabklärung zum Fahrzeug für Packaging und Klärung der Betriebsart.
(Verantwortlich K. Boulouchos, max. 4 Studierende)

Aerosol Manufacturing of Materials: Diese Lehrveranstaltung wird in englischer Sprache angeboten. Weitere Details finden Sie daher auf unserer englischen Website.
LiteraturEs werden nur die öffentlichen Lernmaterialien aufgeführt.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen
Empfohlen: Grundstudium 1.-4.Semester MAVT; Bedingung: Belegung des Fokus-Projekt II

Testat/ Kredit-Bedingungen/ Prüfung
Pro Teilprojekt werden themenbezogen obligatorische Lehrveranstaltungen definiert.
Formula Student Electric: Drei Reviews (inkl. externer Experten) während des Projekts, ein Zwischenbericht, Endbericht, Endpräsentation sowie die Bewertung des gefertigten Prototypen.
SunCar: Drei benotete Reviews, Prototypenbeurteilung, Zwischenbericht und Schlussbericht

Aerosol Manufacturing of Materials: Diese Lehrveranstaltung wird in englischer Sprache angeboten. Weitere Details finden Sie daher auf unserer englischen Website.
151-0834-00LUmformtechnik II - Numerische Simulationsverfahren Information 4 KP2V + 2UP. Hora
KurzbeschreibungVermitteln der Grundlagen der nichtlinearen Finite-Elemente-Methoden. Implizite und explizite FEM-Verfahren für quasistatische Anwendungen; Modellierung von thermo-mechanisch gekoppelten Problemen; Modellierung von zeitlich veränderlichen Kontaktbedingungen; Modellierung des nichtlinearen Werkstoffverhaltens; Modellierung der Reibung; FEM-basierte Voraussage von Versagen durch Risse und Falten.
LernzielProzessoptimierung durch Einsatz numerischer Verfahren.
InhaltEinsatz virtueller Simulationsmethoden zur Planung und Optimierung von Umformprozessen. Grundlagen der virtuellen Simulationsverfahren, basierend auf der Methode der Finiten Elemente (FEM) und der Methode der Finiten Differenzen (FDM). Einführung in die Grundlagen der Kontinuums- und Plastomechanik zur mathematischen Beschreibung des plastischen Werkstoffflusses bei Metallen. Vorgehensweisen bei der Ermittlung prozessrelevanter Kenndaten. Uebnungen: Einsatz industrieller Simulationspakete für die Anwendungen Tiefziehen (Automotive), Innenhochdruckumformen (Space-Frame) und Strangpressen.
Skriptja
151-0836-00LMethoden der virtuellen Prozessauslegung umformtechnischer Systeme Information
Findet dieses Semester nicht statt.
5 KP2V + 2UP. Hora
KurzbeschreibungEinführung in die heutigen Möglichkeiten der digitalen Fabrikmodellierung mit Beispielen aus den Bereichen digitale Automobilfabrik, digitale IHU-Fabrik, digitale Strangpressfabrik. Vermittelt werden Methoden der nicht-linearen FEM-Prozessanalyse, der nicht-linearen Optimierung und der stochastischen Prozesssimulation für umformtechnische Anwendungen.
LernzielVertiefter Einsatz virtueller Planungstools zur Kontrolle und Auslegung von umformtechnischen Fertigungsverfahren.
InhaltEinführung in die heutigen Möglichkeiten der digitalen Fabrikmodellierungen. Fallstudien: digitale Automobilfabrik, digitalen IHU-Fabrik, digitale Strangpressfabrik. Prozessschritte: Virtuelle Auslegung der Prozesse, tryout der Werkzeuge, Untersuchung der Parametersensitivität. Mathematische Methoden: nicht-lineare FEM, Methoden der nicht-linearen Optimierung, stochastische Verfahren zur Robustheitsuntersuchung.
Skriptja
151-0838-00LNumerische Berechnungsverfahren für Mikro- und Nano-Strukturen Information
Findet dieses Semester nicht statt.
5 KP2V + 2UP. Hora
KurzbeschreibungVermittlung der Grundlagen der rechnergestützten Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen. Behandlung molekulardynamischer Ansätze, kristallographischer Modelle zur Beschreibung des plastischen Fliessens auf der Ebene der Mikrostruktur und auch Methoden der zellulären Automaten. Die unterschiedlichen numerischen Berechnungsme-thoden sind dabei eng gekoppelt mit der Art der Werkstoffmodellierung.
LernzielMikro- und insbesondere Nano-Strukturen bestehen aus wenigen Körnern oder sogar Molekular-lagen. Die Berechnung dieser Strukturen ist mit gängigen kontinuumsmechanischen Berech-nungsmodellen nicht mehr zulässig. Die Vorlesung behandelt deshalb Berechnungsverfahren, welche eine mikrostrukturelle Beschreibung des Werkstoffverhaltens erlauben und somit in Be-reichen der Mikro- und Nanomodellierungen einsetzbar sind.
InhaltDie Vorlesung vermittelt die Grundlagen der rechnergestützten Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen. Behandelt werden sowohl molekulardynamische Ansätze, kristallographische Modelle zur Beschreibung des plastischen Fliessens auf der Ebene der Mikrostruktur als auch die Methoden der zellulären Automaten. Die unterschiedlichen numerischen Berechnungsmethoden sind dabei eng gekoppelt mit der Art der Werkstoffmodellierung.
SkriptJa
151-0840-00LPrinciples of FEM Based Optimization and Robustness Analysis Information 5 KP2V + 2UP. Hora, B. Berisha, N. Manopulo
KurzbeschreibungDie Vorlesung vermittelt Grundlagen im Bereich stochastischer Simulationen und nichtlinearer Optimierungsmethoden. Zuerst werden die Methoden der nichtlinearen Optimierung für komplexe mechanische Systeme hergleitet und anschliessend auf reale Prozesse angewendet. Typische Anwendungen von stochastischen Methoden zur Vorhersage von Prozessstabilität und Robustheitsbewertungen werden behandelt.
LernzielIm Allgemeinen sind reale Systeme nichtlinear. Desweiteren unterliegen reale Prozesse Prozessschwankungen. Trotzdem werden gewöhnlich bei der Simulation zufallsunabhängige Randbedingungen mit konstanten Parametern angenommen. Demzufolge können mit diesen Ergebnissen keine Rückschlüsse auf das reale Systemverhalten gezogen werdnen. Das Ziel dieser Vorlesung ist es, einen Einblick in die Methoden der stochastischen Simulation und der nichtlinearen Optimierung zu geben.

Der Student lernt mathematische Methoden wie bspw. gradientenbasierte und gradientenfreie Methoden (Genetische Algorithmen) kennen. Er lernt den Umgang mit Optimierungsprogrammen (Matlab Optimization Toolbox) und löst damit grundlegende Probleme im Bereich Optimierung und Stochastik.

Desweiteren wird besonders auf die Optimierung und Robustheitsuntersuchungen von Ingenieursproblemen, unter Anwendung von kommerzieller Finite Elemente Software wie LS-Dyna und Optimierungssoftware wie LS-Opt, eingegangen.
InhaltGrundlagen der nichtlinearen Optimierung

- Einführung in die Problematik der nichtlinearen Optimierung und der stochastischen Prozesssimulation
- Grundlagen der nichtlinearen Optimierung
- Einführung in LS-Opt
- Design of Experiments DoE
- Einführung in die nichtlineare FEM

Optimierung nichtlinearer Systeme

- Anwendungsfall: Optimierung einfacher Tragwerke (LS-Dyna, LS-Opt)
- Optimierung mittels Metamodellen
- Einführung in die Strukturoptimierung
- Einführung in die Geometriparametrisierung zur Formoptimierung

Robustheit und Sensitivität mehrparametriger Systeme

- Einführung in die Stochastik und Robustheit von Prozessen
- Sensitivitätsanalysen
- Anwendungsbeispiele
Skriptja