Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2017

Maschineningenieurwissenschaften Bachelor Information
6. Semester
Fokus-Vertiefung
Design, Mechanics and Materials
Fokus-Koordinatorin: Prof. Kristina Shea
Für die erforderlichen 20 KPs der Fokus-Vertiefung Design, Mechanics and Materials sind alle aufgeführten Fächer frei wählbar. Empfohlene Fächer sind gekennzeichnet. Falls Sie einen Kurs auf Masterlevel besuchen möchten, müssen Sie dafür das Einverständnis des zuständigen Dozenten einholen.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0304-00LDimensionieren II Information W4 KP4GK. Wegener
KurzbeschreibungDimensionieren (Festigkeitsrechnung) von Bauteilen und Maschinenelementen. Welle-Nabeverbindung, Schweiss- und Lötverbindungen, Federn, Schrauben, Wälz - und Gleitlager, Getriebe, Verzahnungen, Kupplungen und Bremsen sowie deren praktische Anwendung.
LernzielDie Studierenden erweitern in dieser Lehrveranstaltung ihr Wissen über das Dimensionieren von Bauteilen und Maschinen-Elementen. Es wird grossen Wert auf die Anwendung des Wissens zum Aufbau einer Handlungskompetenz gelegt. Die Studierenden sollen in der Lage sein, selbständig Einsatzfälle aufgrund von verschiedenen Randbedingungen, Funktions - und Festigkeitsberechnungen zu entscheiden.
InhaltEs werden die Maschinen-Elemente Löt - und Schweissverbindungen, Federn, Welle-Nabeverbindung, Getriebe, Verzahnungen und Kupplungen behandelt. Zu allen Maschinenelementen wird deren Funktionsweise und Einsatz bzw. Anwendungsgrenzen sowie die Auslegung behandelt. In den Übungen werden praktische Anwendungsfälle z.T. gemeinsam z.T. eigenständig gelöst.
SkriptScript vorhanden. Kosten: SFr. 40.-
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen:
Grundlagen der Produkt-Entwicklung
Dimensionieren 1

Kredit-Bedingungen/ Prüfung:
Innerhalb der Lehrveranstaltung dimensionieren die Studierenden einige Beispiele selbständig. Das Lehrfach wird in der darauffolgenden Prüfungssession geprüft. Kredite werden erteilt, wenn die Prüfung bestanden ist.
151-0306-00LVisualization, Simulation and Interaction - Virtual Reality I Information W4 KP4GA. Kunz
KurzbeschreibungTechnologie der virtuellen Realität. Menschliche Faktoren, Erzeugung virtueller Welten, Beleuchtungsmodelle, Display- und Beschallungssysteme, Tracking, haptische/taktile Interaktion, Motion Platforms, virtuelle Prototypen, Datenaustausch, VR-Komplettsysteme, Augmented Reality; Kollaborationssysteme; VR und Design; Umsetzung der VR in der Industrie; Human COmputer Interfaces (HCI).
LernzielDie Studierenden erhalten einen Überblick über die virtuelle Realität, sowohl aus technischer als auch aus informationstechnologischer Sicht. Sie lernen unterschiedliche Software- und Hardwareelemente kennen sowie deren Einsatzmöglichkeiten im Geschäftsprozess. Die Studierenden entwickeln eine Kenntnis darüber, wo sich heute die virtuelle Realität nutzbringend einsetzen lässt und wo noch weiterer Forschungsbedarf besteht. Anhand konkreter Programme und Systeme erfahren die Teilnehmer den Umgang mit den erlernten neuen Technologien.
InhaltDiese Vorlesung gibt eine Einführung in die Technologie der virtuellen Realität als neues Tool zur Bewältigung komplexer Geschäftsprozesse. Es sind die folgenden Themen vorgesehen: Einführung und Geschichte der VR; Eingliederung der VR in die Produktentwicklung; Nutzen von VR für die Industrie; menschliche Faktoren als Grundlage der virtuellen Realität; Einführung in die Erzeugung (Modellierung) virtueller Welten; Beleuchtungsmodelle; Kollisionserkennung; Displaysysteme; Projektionssysteme; Beschallungssysteme; Trackingssysteme; Interaktionsgeräte für die virtuelle Umgebung; haptische und taktile Interaktion; Motion Platforms; Datenhandschuh; physikalisch basierte Simulation; virtuelle Prototypen; Datenaustausch und Datenkommunikation; VR-Komplettsysteme; Augmented Reality; Kollaborationssysteme; VR zur Unterstützung von Designaufgaben; Umsetzung der VR in der Industrie; Ausblick in die laufende Forschung im Bereich VR.

Lehrmodule:
- Geschichte der VR und Definition der wichtigsten Begriffe
- Einordnung der VR in Geschäftsprozesse
- Die Erzeugung virtueller Welten
- Geräte und Technologien für die immersive virtuelle Realität
- Anwendungen der VR in unterschiedlichsten Gebieten
SkriptDie Durchführung der Lehrveranstaltung erfolgt gemischt mit Vorlesungs- und Übungsanteilen.
Die Vorlesung kann auf Wunsch in Englisch erfolgen. Das Skript ist ebenfalls in Englisch verfügbar.
Skript, Handout; Kosten SFr.50.-
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen:
keine
Vorlesung geeignet für D-MAVT, D-ITET, D-MTEC und D-INF

Testat/ Kredit-Bedingungen/ Prüfung:
– Teilnahme an Vorlesung und Kolloquien
– Erfolgreiche Durchführung von Übungen in Teams
– Mündliche Einzelprüfung 30 Minuten
151-0324-00LGL zum Bemessen von Kunststoffbauteilen Information W4 KP2V + 1UG. P. Terrasi
KurzbeschreibungUnverstärkte und faserverstärkte Kunststoffe (FVWS) für tragende Anwendungen. Bemessungsansätze für unverstärkte Kunststoffe unter ruhender, kombinierter und schwingender Belastung. Stabilität und Bruchmechanik. Processing. Zusammensetzung von FVWS. Eigenschaften von Faser- und Matrixwerkstoffen. Verarbeitung und Bemessung von FVWS: Kontinuums- und Netztheorie, Stabilität und Langzeitverhalten.
LernzielVermitteln der Grundlagen bezüglich Ingenieurbemessung mit unverstärkten und faserverstärkten Kunststoffen (FVWS) für tragende Anwendungen. Parallel zu der Präsentation der Grundlagen werden viele praktische Anwendungen behandelt.
151-0332-00LInterdisciplinary Product Development: Definition, Realisation and Validation of Product Concepts
Number of participants limited to: 5 (ETHZ) + 20 (ZHdK)

To apply for the course please create a pdf of 1-2 Pages describing yourself and your motivation for the course as well as one or more of your former development projects. Please add minimum one picture and send the pdf to martin.schuetz@mavt.ethz.ch
W+4 KP3G + 2AM. Schütz, M. Meboldt
KurzbeschreibungThis course is offered by the Design and Technology Lab Zurich, a platform where students from the disciplines industrial design (ZHdK) and mechanical engineering (ETH) can learn, meet and perform projects together. In interdisciplinary teams the students develop a product by applying methods used in the different disciplines within the early stages of product development.
LernzielThis interdisciplinary course has the following learning objectives:
- to learn and apply methods of the early stages of product development from both fields: mechanical engineering and industrial design
- to use iterative and prototyping-based development (different types of prototypes and test scenarios)
- to run through a development process from product definition to final prototype and understand the mechanisms behind it
- to experience collaboration with the other discipline and learn how to approach and deal with any appearing challenge
- to understand and experience consequences which may result of decision taken within the development process
InhaltAt the end of the course each team should present an innovative product concept which convinces from both, the technical as well as the design perspective. The product concept should be presented as functioning prototype.

The learning objectives will be reached with the following repeating cycle:
1) input lectures
The relevant theoretical basics will be taught in short lectures by different lecturers from both disciplines, mechanical engineering an industrial design. The focus is laid on methods, processes and principles of product development.
2) team development
The students work on their projects individually and apply the taught methods. At the same time, they will be coached and supported by mentors to pass through the product development process successfully.
3) presentation
Important milestones are presented and discussed during the course, thus allowing teams to learn from each other.
4) reflection
The students deepen their understanding of the new knowledge and learn from failures. This is especially important if different disciplines work together and use methods from both fields.
SkriptHands out after input lectures
151-0361-00LAn Introduction to the Finite-Element Method Information W+4 KP3GG. Kress, C. Thurnherr
KurzbeschreibungThe class includes mathematical ancillary concepts, derivation of element equations, numerical integration, boundary conditions and degree-of-freedom coupling, compilation of the system’s equations, element technology, solution methods, static and eigenvalue problems, iterative solution of progressing damage, beam-locking effect, modeling techniques, implementation of nonlinear solution methods.
LernzielObtain a theoretical background of the finite-element method.
Understand techniques for finding numerically more efficient finite elements. Understand degree-of-freedom coupling schemes and recall typical equations solution algorithms for static and eigenvalue problems. Learn how to map specific mechanical situations correctly to finite-element models. Understand how to make best use of FEM for structural analysis. Obtain a first inside into the implementation of nonlinear FEM procedures.
Inhalt1. Introduction, direct element derivation of truss element
2. Variational methods and truss element revisited
3. Variational methods and derivation of planar finite elements
4. Curvilinear finite elements and numerical integration
5. Element Technology
6. Degrees-of-freedom coupling and solution methods
7. Iterative solution methods for damage progression analysis
8. Shear-rigid and shear compliant beam elements and locking effect
9. Beam Elements and Locking Effect
10. Harmonic vibrations and vector iteration
11. Modeling techniques
12. Implementation of nonlinear FEM procedures
SkriptScript and handouts are provided in class and can also be down-loaded from:
Link
LiteraturNo textbooks required.
151-0516-00LNicht-glatte DynamikW5 KP5GC. Glocker
KurzbeschreibungUngleichungsprobleme in der Dynamik, speziell Reib- und Stoßprobleme mit Geschwindigkeits- und Beschleunigungssprüngen. Modellierung von einseitigen Kontakten, Reibung, Freiläufen, vorgespannten Federn. Formulierung über mengenwertige Funktionen als Normalkegelinklusionen und proximale Punkte. Numerische Zeitintegration und Gauss-Seidel-Löser für Ungleichungen.
LernzielDie Vorlesung vermittelt den Studierenden einen Einstieg in die moderne Behandlung von Ungleichungsproblemen in der Dynamik. Der Vorlesungsstoff ist speziell auf reibungsbehaftete Kontakte in der Mechanik zugeschnitten, läßt sich aber strukturell auf eine große Klasse von Ungleichungsproblemen in den technischen Wissenschaften übertragen. Ziel der Veranstaltung ist es, die Studierenden mit einer konsistenten Erweiterung der klassischen Mechanik auf Systeme mit Unstetigkeiten vertraut zu machen, und den Umgang mit Ungleichungen in der Form von mengenwertigen Stoffgesetzen zu erlernen.
Inhalt1. Kinematik: Drehung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, virtuelle Verschiebung.
2. Aufbau der Mechanik: Definition der Kraft, virtuelle Arbeit, innere und äussere Kräfte, Wechselwirkungsprinzip, Erstarrungsprinzip, mathematische Form des Freischneidens, Definition der idealen Bindung.
3. Starre Körper: Variationelle Form der Gleichgewichtsbedingungen, Systeme starrer Körper, Übergang auf Minimalkoordinaten.
4. Einfache generalisierte Kräfte: Generalisierte Kraftrichtungen, Kinematik der Kraftelemente, Kraftgesetze, Parallel- und Reihenschaltung.
5. Darstellung mengenwertiger Kraftgesetze: Normalkegel, proximale Punkte, exakte Regularisierung. Anwendung auf einseitige Kontakte und Coulomb-Reibgesetze.
6. Stossfreie und stossbehaftete Bewegung: Bewegungsgleichung, Stossgleichung, Newton-Stossgesetze, Diskussion von Mehrfachstössen, Kane's Paradoxon.
7. Numerische Behandlung: Massgleichung, Zeitdiskretisierung nach Moreau, Inklusionsproblem in lokalen Koordinaten, Prox-Problem, Gauss-Seidl-Iteration.
SkriptEs gibt kein Vorlesungsskript. Den Studierenden wird empfohlen, eine eigene Mitschrift der Vorlesung anzufertigen. Ein Katalog mit Übungsaufgaben und den zugehörigen Musterlösungen wird ausgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesKinematik und Statik & Dynamics
151-0540-00LExperimentelle Mechanik Information W+4 KP2V + 1UJ. Dual
Kurzbeschreibung1. Allgemeines: Messkette, Frequenzgang, Schwingungen und Wellen in kontinuierlichen Systemen, Modalanalyse, Statistik, Digitale Signalanalyse, Phasenregelkreis 2. Optische Methoden 3. Piezoelektrizität 4. Elektromagnetische Erzeugung und Messung von Schwingungen und Wellen 5. Kapazitive Messaufnehmer
LernzielVerständnis, quantitative Modellierung und praktische Anwendung von experimentellen Methoden zur Erzeugung und Messung von mechanischen Grössen (Bewegung, Deformation, Spannungen)
Inhalt1. Allgemeines: Messkette, Frequenzgang, Frequenzgangmessung, Schwingungen und Wellen in kontinuierlichen Systemen, Modalanalyse, Statistik, Digitale Signalanalyse, Phasenregelkreis 2. Optische Methoden (Akustooptische Modulation, Interferometrie, Holographie, Spannungsoptik, Schattenoptik, Moiré Methoden) 3. Piezoelektrische Materialien: Grundgleichungen, Anwendungen Beschleunigungsaufnehmer, Verschiebungsmessung) 4. Elektromagnetische Erzeugung und Messung von Schwingungen und Wellen 5. Kapazitive Messaufnehmer, Praktika und Uebungen
Skriptja
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Mechanik I bis III, Physik
151-0735-00LDynamic Behavior of Materials and Structures
Findet dieses Semester nicht statt.
W4 KP2V + 2UD. Mohr
KurzbeschreibungLectures and computer labs concerned with the modeling of the deformation response and failure of engineering materials (metals, polymers and composites) subject to extreme loadings during manufacturing, crash, impact and blast events.
LernzielStudents will learn to apply, understand and develop computational models of a large spectrum of engineering materials to predict their dynamic deformation response and failure in finite element simulations. Students will become familiar with important dynamic testing techniques to identify material model parameters from experiments. The ultimate goal is to provide the students with the knowledge and skills required to engineer modern multi-material solutions for high performance structures in automotive, aerospace and navel engineering.
InhaltTopics include viscoelasticity, temperature and rate dependent plasticity, dynamic brittle and ductile fracture; impulse transfer, impact and wave propagation in solids; computational aspects of material model implementation into hydrocodes; simulation of dynamic failure of structures;
SkriptSlides of the lectures, relevant journal papers and users manuals will be provided.
LiteraturVarious books will be recommended covering the topics discussed in class
Voraussetzungen / BesonderesCourse in continuum mechanics (mandatory), finite element method (recommended)
151-3202-00LEngineering Design Methods Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Maximale Teilnehmerzahl: 30
W+4 KP3GK. Shea, T. Stankovic
KurzbeschreibungThis course introduces students to fundamental topics in engineering design for research and practice covering the main methods, models, theory and methodology. The course will be taught using a number of case studies motivated by grand challenges in engineering design.
LernzielThe objectives of the course are to introduce students to the most important topics in design methods, models, theory and methodology that form the basis for engineering design practice and research. A further goal is to develop design reasoning and critical thinking skills.
InhaltThe content of the course will be split into three units: 1) understanding designers, 2) design processes and practice and 3) products and designed artefacts. Within each unit key topics and methods will be covered including empirical design research, design science, creativity, processes for engineering design practice, user-centered design, re-design and reverse engineering, product models including functional modeling, product lifecycle and sustainability, design for manufacture including additive manufacturing, and integrated, networked products.
Skriptavailable on Moodle
151-3204-00LCoaching, Koordination und Organisation von Innovations-ProjektenW4 KP4VI. Goller, R. P. Haas, M. Meboldt
KurzbeschreibungErfahrungen in der Leitung technischer Projekte und Coachen von Desing-Teams lernen und einüben. Jeder Kursteilnehmende coacht selbst mehrere Teams der Innovationsprojekte (151-300-00L). Damit werden Coaching-Fähigkeiten und Wissen im Bereich der Produktentwicklung-Methoden professionalisiert.
Lernziel- Kritisches Denken und begründetes Beurteilen
- Grundkenntnisse der Rolle und Denkweise eines Coaches
- Erfahrung der Herausfoderungen in technischen Projekten und Design-Teams
- Entwicklung der persönlichen Fertigkeiten zur Anwendung und Schulen von Produktentwicklungsmethoden
- Kenntnisse und Fachwissen über anzuwendende Methoden
- Reflektion und Erfahrungsaustausch über persönliche Coaching-Situationen
- Inspiration und Lernen aus guten Beispielen bezüglich Organisation und Team Management
- Handeln unter Unsicherheit
InhaltGrundkenntnisse der Rolle und Denkweise eines Coaches
- Coaching-Einführung: Definition und Modelle
- Einführung in den Coaching-Prozess
Kenntnisse der und Reflektion über die Coaching-Probleme in einem Innovationsprojekt
- Kenntnisse der Teamentwicklung
- Reflektion über die für ein Innovationsteam kritischen Phasen im Innovationsprozess
- Fachwissen über Referenzmodel für die Analyse von kritischen Situationen
Entwicklung der persönlichen Coaching-Kompetezen, z. B aktives Zuhören, Fragestellung, Feedback geben
- Kompetenzen in theoretischen Modellen
- Coaching-Kompetenzen: Übungen und Reflektion
Kenntnisse und Fachwissen von Coaching-Methoden:
- Kenntnisse der grundsätzlichen Coaching-Methoden für technische und Innovationsprojekte
- Kenntnisse der Anwendung von Methoden innerhalb des Coaching-Prozesses
Reflektion und Erfahrungsaustausch über persönliche Coaching-Situationen
- Selbstreflektion
- Erfahrungsaustausch in der Vorlesungsgruppe
Bewährte Praktiken hinsichtlich organisatorischer und betriebswirtschaftlicher Aspekte
- Was ist Systemanalyse und simultane Entwicklung
- Agile Entwicklungsmethoden (Scrum)
- Projektplanung und Neuplanung
Erleichterung von Konfliktsituationen
- Beispielfälle aus früheren Teams
- aktuelle Fälle der Teilnehmer
Die Rolle der Coaches zwischen Prüfender und "Freund"
- Unterstützung von Entscheidungsprozessen
SkriptFolien und andere Dokumente (z.B. Artikel) werden elektronisch verteilt (Zugang nur für den Kurs eingeschriebene Studierende).
LiteraturSiehe Skript.
Voraussetzungen / BesonderesNur für Teilnehmer (Bachelor-Studenten, Master-Studenten) , die Hilfsassistenten im Innovationsprojekt sind.
151-3206-00LSystemic Design for SustainabilityW4 KP3GT. Luthe
KurzbeschreibungThis course introduces students to systemic design for sustainability to enable designers and engineers to take more effective action toward improving the complex sustainability challenges of today. Fundamental topics in systemic design cover the main theory, methods, and frameworks. Students will design and engineer their own outdoor sports product (e.g. a Surf-/Kite-/Skateboard).
LernzielThe growing necessity to consider eco-social aspects makes engineering design more complex. Systemic design combines systems thinking skills with design thinking to address such complexity. The objectives of the course are to introduce students to the most important topics in systemic design methods, models, theory and methodology that form the basis for engineering design practice and research for sustainability. A main goal is to develop whole systems thinking, life cycle and cradle to cradle thinking, to build knowledge on environmental impacts of materials and processes, and to stimulate overall reflective eco-social thinking in engineering design. Theory is applied by designing and engineering an individual outdoor sports product pushing the limits of systemic design for sustainability.
InhaltThe course is organized in four units with a theoretical and a practical part : Unit 1) Create a self-reflective, in-depth understanding of sustainability in general and in specific relation with engineering design, Unit 2) Develop whole systems thinking and learn systemic design tools such as life cycle design, cradle to cradle design, upcycling, biomimicry, Unit 3) Understand the human behavioral factors within systemic design and sustainability impact assessment. Unit 4) Apply theory to practice and build your own Surf-/Kite-/Longboard according to the systemic design skills acquired during this course. Students will finish a sustainability impact study for ecological, social, technical and economic peformance indicators of the products they design and build.
Skriptavailable on Moodle
Literature.g. Striebig, B. and Ogundipe, A. 2016. Engineering Applications in Sustainable Design and Development. ISBN-10: 8131529053.
Jones, P. 2014. Design research methods for systemic design: Perspectives from design education and practice. Proceedings of ISSS 2014, July 28 - Aug1, 2014, Washington, D.C.
Blizzard, J. L. and L. E. Klotz. 2012. A framework for sustainable whole systems design. Design Studies 33(5).
Brown, T. and J. Wyatt. 2010. Design thinking for social innovation. Stanford Social Innovation Review. Stanford University.
Fischer, M. 2015. Design it! Solving Sustainability problems by applying design thinking. GAIA 24/3:174-178.
Luthe, T., Kaegi, T. and J. Reger. 2013. A Systems Approach to Sustainable Technical Product Design. Combining life cycle assessment and virtual development in the case of skis. Journal of Industrial Ecology 17(4), 605-617. DOI: 10.1111/jiec.12000
Voraussetzungen / BesonderesPrior to the course start the literature has to be read as a preparation. Willingness to engage in the practical building part also beyond the course hours in the evening. Finishing an impact evaluation study within and outside of the contact lessons.
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