Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021

Maschineningenieurwissenschaften Bachelor Information
2. Semester
Obligatorische Fächer: Basisprüfung
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
401-0262-G0LAnalysis II Belegung eingeschränkt - Details anzeigen O8 KP5V + 3UA. Cannas da Silva, U. Lang
KurzbeschreibungDifferential- und Integralrechnung von Funktionen einer und mehrerer Variablen; Vektoranalysis; gewöhnliche Differentialgleichungen erster und höherer Ordnung, Differentialgleichungssysteme; Potenzreihen. In jedem Teilbereich eine grosse Anzahl von Anwendungsbeispielen aus Mechanik, Physik und anderen Lehrgebieten des Ingenieurstudiums.
LernzielEinführung in die mathematischen Grundlagen der Ingenieurwissenschaften, soweit sie die Differential- und Integralrechnung betreffen.
InhaltDifferential- und Integralrechnung von Funktionen einer und mehrerer Variablen; Vektoranalysis; gewöhnliche Differentialgleichungen erster und höherer Ordnung, Differentialgleichungssysteme; Potenzreihen. In jedem Teilbereich eine grosse Anzahl von Anwendungsbeispielen aus Mechanik, Physik und anderen Lehrgebieten des Ingenieurstudiums.
SkriptU. Stammbach: Analysis I/II, Teil A, B, C und Aufgabensammlung

Die Vorlesung folgt dem Skript von Prof. U. Stammbach. Die vier Bände sind im Gesamtpaket zum Spezialpreis von CHF 75.- nur im ETH Store erhältlich und sehr zu empfehlen. Es findet kein Hörsaalverkauf statt. Eine digitale Version der Teile A, B und C wird zur Verfügung gestellt.
Voraussetzungen / BesonderesDie Übungsaufgaben und Online-Quizzes sind ein integraler Bestandteil der Lehrveranstaltung.
401-0172-00LLineare Algebra II Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen O3 KP2V + 1UN. Hungerbühler
KurzbeschreibungDie Vorlesung ist die Fortsetzung von Lineare Algebra I. Die Lineare Algebra ist ein unverzichtbares Werkzeug der Ingenieurmathematik. Die Vorlesung bietet einen Einstieg in die Theorie mit zahlreichen Anwendungen. Die erlernten Begriffe werden in den begleitenden Übungen gefestigt.
LernzielDie Studierenden sind nach Absolvierung des Kurses in der Lage, lineare Strukturen zu erkennen und entsprechende Probleme der Theorie und der Praxis zu lösen.
InhaltLineare Abbildungen, Kern und Bild, Koordinaten und darstellende Matrizen, Koordinatentransformationen, Norm einer Matrix, orthogonale Matrizen, Eigenwerte und Eigenvektoren, algebraische und geometrische Vielfachheit, Eigenbasis, diagonalisierbare Matrizen, symmetrische Matrizen, orthonormale Basen, Konditionszahl, lineare Differentialgleichungen, Jordan-Zerlegung, Singulärwertzerlegung, Beispiele in MATLAB, Anwendungen.
Literatur* K. Nipp / D. Stoffer, Lineare Algebra, vdf Hochschulverlag, 5. Auflage 2002
* K. Meyberg / P. Vachenauer, Höhere Mathematik 2, Springer 2003
151-0502-00LMechanik 2: Deformierbare Körper
Voraussetzung: 151-0501-00L Mechanik 1: Kinematik und Statik

Die Lehrveranstaltung ist nur für die Studierenden der Maschineningenieurwissenschaften, Bauingenieurwissenschaften und Bewegungswissenschaften.

Studierende der Bewegungswissenschaften und Sport können "Mechanik 1" und "Mechanik 2" nur als Jahreskurs belegen.
O6 KP4V + 2UD. Mohr
KurzbeschreibungSpannungstensor, Verzerrungen, linearelastische Körper, spezielle Biegung prismatischer Balken, numerische Methoden, allgemeinere Biegeprobleme, Torsion, Arbeit und Deformationsenergie, Energiesätze und -verfahren, Knickung.
LernzielFür die mechanische Auslegung von Systemen sind die Kenntnisse aus der Kontinuumsmechanik notwendige Voraussetzung. Dazu gehören insbesondere die Begriffe Spannungen, Deformationen, etc. welche an einfachen Systemen sowohl mathematisch sauber wie auch intuitiv verständlich werden. In dieser Vorlesung werden die Voraussetzungen für die Analyse deformierbarer Körper erarbeitet, so dass die Studierenden sie anschliessend in Fächern wie Dimensionen, die näher bei der Anwendung liegen.
InhaltSpannungstensor, Verzerrungen, linearelastische Körper, spezielle Biegung prismatischer Balken, numerische Methoden, allgemeinere Biegeprobleme, Torsion, Arbeit und Deformationsenergie, Energiesätze und -verfahren, Knickung.
LiteraturMahir B. Sayir, Jürg Dual, Stephan Kaufmann
Ingenieurmechanik 2: Deformierbare Körper, Teubner Verlag
151-0712-00LWerkstoffe und Fertigung IIO4 KP3V + 1UK. Wegener
KurzbeschreibungKenntnisse über Eigenschaften und Einsatzgebiete von Metallwerkstoffen. Verständnis der Grundlagen der hochpolymeren und keramischen Werkstoffe für Ingenieure, welche mit Werkstofffragen in Konstruktion und Fertigung konfrontiert werden
LernzielKenntnisse über Eigenschaften und Einsatzgebiete von Metallwerkstoffen. Verständnis der Grundlagen der hochpolymeren und keramischen Werkstoffe für Ingenieure, welche mit Werkstofffragen in Konstruktion und Fertigung konfrontiert werden
InhaltDie Vorlesung beinhaltet zwei Teile:
Für metallische Werkstoffe wird das Ermüdungsverhalten sowie Wärmebehandlungsverfahren diskutiert. Es werden physikalische Eigenschaften wie thermische, elektrische und magnetische Eigenschaften behandelt. Wichtige Eisen - und Nichteisenlegierungen werden vorgestellt und deren Einsatzfälle besprochen.
Im zweiten Teil der Vorlesung werden der Aufbau und die Eigenschaften der hochpolymeren und keramischen Werkstoffe behandelt. Wichtige Teilgebiete sind der kristalline, nichtkristalline Materialien und der porige Festkörper, das thermisch-mechanische Werkstoffverhalten sowie die probabilistische Bruchmechanik. Neben den mechanischen Eigenschaften werden auch die physikalischen vermittelt. Werkstoffbezogene Grundlagen der Produktionstechnik werden erörtert.
Skriptja
Voraussetzungen / BesonderesSetzt voraus: Vorlesung "Werkstoffe & Fertigung I"

Leistungskontrolle: Sessionsprüfung; Schriftliche Prüfung in Werkstoffe und Fertigung I und II; Hilfsmittel:
Vorlesungsskript "Werkstoffe und Fertigung I+II", 20-seitige Zusammenfassung, Taschenrechner, KEIN Laptop oder Handy.
Wiederholung nur in der Prüfungssession nach dem FS
151-0302-00LInnovationsprozessO2 KP1V + 1UM. Meboldt, Q. Lohmeyer
KurzbeschreibungDie Vorlesung behandelt die Grundlagen der agilen Produktentwicklung, in welcher Entwicklungsprozesse in Form mehrerer kurzer Sprints strukturiert werden. Die Vorlesung vertieft dabei das relevante Fach- und Methodenwissen für die Umsetzung der kennzeichnenden Kernaktivitäten: Design, Build, Test.
LernzielDie Studierenden verstehen das Konzept der agilen Produktentwicklung und kennen die wichtigsten Elemente, um einen Sprint zu planen und durchzuführen. Sie kennen einzelne Methoden zur Lösungsfindung und Lösungsauswahl und können einfache Methoden zur Risiko- und Kostenanalyse anwenden. Die Studierenden können zudem Antriebe und Mechanismen für unterschiedliche Betriebszustände rechnerisch auslegen.
Inhalt- Agile Produktentwicklung
- Kreativitäts- und Auswahlmethoden
- Mechanische Mechanismen
- Elektromotoren
- Gestaltungsprinzipien
- Risiko- und Kostenanalyse
- Prototyping und Testing
- Markt und Innovation
SkriptDie Vorlesungsfolien werden über Ilias bereitgestellt.
Voraussetzungen / BesonderesFür den Bachelor-Studiengang Maschineningenieurwissenschaften wird Maschinenelemente (HS) zusammen mit Innovationsprozess (FS) geprüft.
252-0832-00LInformatik Information O4 KP2V + 2UR. Sasse, M. Schwerhoff
KurzbeschreibungDie Vorlesung bietet eine Einführung in das Programmieren mit einem Fokus auf systematischem algorithmischem Problemlösen. Lehrsprache ist C++. Es wird keine Programmiererfahrung vorausgesetzt.
LernzielPrimäres Lernziel der Vorlesung ist die Befähigung zum Programmieren mit C++. Studenten beherrschen nach erfolgreichem Abschluss der Vorlesung die Mechanismen zum Erstellen eines Programms, sie kennen die fundamentalen Kontrollstrukturen, Datenstrukturen und verstehen, wie man ein algorithmisches Problem in ein Programm abbildet. Sie haben eine Vorstellung davon, was "hinter den Kulissen" passiert, wenn ein Programm übersetzt und ausgeführt wird.
Sekundäre Lernziele der Vorlesung sind das Computer-basierte, algorithmische Denken, Verständnis der Möglichkeiten und der Grenzen der Programmierung und die Vermittlung der Denkart eines Computerwissenschaftlers.
InhaltWir behandeln fundamentale Datentypen, Ausdrücke und Anweisungen, (Grenzen der) Computerarithmetik, Kontrollanweisungen, Funktionen, Felder, zusammengesetzte Strukturen und Zeiger. Im Teil zur Objektorientierung werden Klassen, Vererbung und Polymorphie behandelt, es werden exemplarisch einfache dynamische Datentypen eingeführt.
Die Konzepte der Vorlesung werden jeweils durch Algorithmen und Anwendungen motiviert und illustriert.
SkriptEin Skript in englischer Sprache wird semesterbegleitend herausgegeben. Das Skript und die Folien werden auf der Vorlesungshomepage zum Herunterladen bereitgestellt.
LiteraturBjarne Stroustrup: Einführung in die Programmierung mit C++, Pearson Studium, 2010
Stephen Prata: C++ Primer Plus, Sixth Edition, Addison Wesley, 2012
Andrew Koenig and Barbara E. Moo: Accelerated C++, Addison-Wesley, 2000.
Weitere Veranstaltungen Basisjahr
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0300-00LInnovationsprojekt Belegung eingeschränkt - Details anzeigen O2 KP2UM. Meboldt
KurzbeschreibungDie Studierenden durchlaufen einen Produktentwicklungsprozess von der ersten Idee bis zum funktionsfähigen Produkt. Die Teilnehmer lernen eine komplexe Entwicklungsaufgabe im Team (4-5 Pers.) zu bearbeiten, eine gegebene Problemstellung zu strukturieren und Ideen zu generieren und zu bewerten sowie das Entwerfen und Realisieren des Produktes mit anschliessender Verifikation.
LernzielDie Studierenden erlernen und erleben die Grundlagen der Produktentwicklung. Im Vordergrund steht neben dem Erwerb von entwicklungsmethodischen Kompetenzen vor allem die Zusammenarbeit im Team. Es wird vermittelt, wie eine komplexe Entwicklungszielsetzung strukturiert und im Team erreicht wird. Die Teilnehmern beherrschen am Ende die Grundlagen von Entwicklungsprozessen und entwicklungsmethodischen Werkzeugen.
Voraussetzungen / BesonderesDer erfolgreiche Abschluss des Projektes ist Testatbedingung.
Ingenieur-Tools
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
252-0861-00LIngenieur-Tool: Einführung in die C++ Programmierung Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
O0.4 KP1KR. Sasse
KurzbeschreibungDie Veranstaltung bietet eine Einführung in die Programmierung mit C++ mit Hilfe eines interaktiven Tutorials.
LernzielVerständnisaufbau für grundlegende Konzepte der imperativen Programmierung. Erste einfache Programme lesen und schreiben können.
InhaltDieser Kurs wird Sie in die Grundlagen des Programmierens einführen. Programmieren bedeutet, einem Computer eine Abfolge von Befehlen zu geben, so dass er genau das tut, was Sie wollen.
Voraussetzungen / BesonderesBelegung der Lerneinheit nur möglich, wenn das Programmierprojekt bearbeitet und abgegeben wird. Wird im Falle einer Belegung das Programmierprojekt nicht abgegeben, so wird die Lerneinheit als nicht bestanden bewertet («Abbruch»).
4. Semester
Obligatorische Fächer
Prüfungsblock 2
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
402-0034-10LPhysik IIO4 KP2V + 2UW. Wegscheider
KurzbeschreibungZweisemestrige Einfuehrung in die Grundlagen und Denkweise der Physik: Elektrizitaet und Magnetismus, Licht, Wellen, Quantenphysik, Festkoerperphysik, Halbleiter. Vertiefung in ausgewaehlte Themen der modernen Physik von grosser technologischer oder industrieller Bedeutung.
LernzielFoerderung des wissenschaftlichen Denkens. Verstaendnis der physikalischen Konzepte und Phaenomene, welche der modernen Technik zugrunde liegen. Ueberblick ueber die Themen der klassischen und modernen Physik.
InhaltEinfuehrung in die Quantenphysik, Absorption und Emission, Festkoerper, Halbleiter.
SkriptNotizen zum Unterricht werden verteilt.
LiteraturPaul A. Tipler, Gene Mosca, Michael Basler und Renate Dohmen
Physik: für Wissenschaftler und Ingenieure
Spektrum Akademischer Verlag, 2009, 1636 Seiten, ca. 80 Euro.

Paul A. Tipler, Ralph A. Llewellyn
Moderne Physik
Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2009, 982 Seiten, ca. 75 Euro.
Voraussetzungen / BesonderesTestatbedingung: Keine
227-0075-00LElektrotechnik IO3 KP2V + 2UJ. Leuthold
KurzbeschreibungGrundlagenvorlesung im Fachgebiet Elektrotechnik mit folgenden Themen: Konzepte von Spannung und Strom; Analyse von Gleich- und Wechselstromnetzwerken; Serie- und Parallelschaltungen von (komplexen) Widerstandsnetzwerken; Kirchhoff'sche Gesetze und andere Netzwerktheoreme; Transiente Vorgänge; Grundlagen elektrischer und magnetischer Felder;
LernzielDas Verständnis für grundlegende Konzepte der Elektrotechnik, im Speziellen der Schaltungstheorie soll gefördert werden. Der/die erfolgreiche Student/in kennt am Ende die Grundelemente elektrischer Schaltungen und beherrscht die Grundgesetze und -theoreme zur Bestimmung von Spannungen und Strömen in einer Schaltung mit solchen Elementen. Er/sie kann auch grundlegende Schaltungsberechnungen durchführen.
InhaltDiese Vorlesung vermittelt Grundlagenkenntnisse im Fachgebiet Elektrotechnik. Ausgehend von den grundlegenden Konzepten der Spannung und des Stroms wird die Analyse von Netzwerken bei Gleich- und Wechselstrom behandelt. Dabie werden folgende Themen behandelt:
Kapitel 1 Das elektrostatische Feld
Kapitel 2 Das stationäre elektrische Strömungsfeld
Kapitel 3 Einfache elektrische Netzwerke
Kapitel 4 Halbleiterbauelemente (Dioden, der Transistor)
Kapitel 5 Das stationäre Magnetfeld
Kapitel 6 Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld
Kapitel 7 Der Übergang zu den zeitabhängigen Strom- und Spannungsformen
Kapitel 8 Wechselspannung und Wechselstrom
SkriptDie Vorlesungsfolien werden auf Moodle bereitgestellt.
Als ausführliches Skript wird das Buch "Manfred Albach. Elektrotechnik, Person Verlag, Ausgabe vom 1.8.2011" empfohlen.
LiteraturFür das weitergehende Studium werden in der Vorlesung verschiedene Bücher vorgestellt.
151-0102-00LFluiddynamik I Belegung eingeschränkt - Details anzeigen O6 KP4V + 2UT. Rösgen
KurzbeschreibungEs wird eine Einführung in die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Fluiddynamik geboten. Themengebiete sind u.a. Dimensionsanalyse, integrale und differentielle Erhaltungsgleichungen, reibungsfreie und -behaftete Strömungen, Navier-Stokes Gleichungen, Grenzschichten, turbulente Rohrströmung. Elementare Lösungen und Beipiele werden päsentiert.
LernzielEinführung in die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Fluiddynamik. Vertrautmachen mit den Grundbegriffen, Anwendungen auf einfache Probleme.
InhaltPhänomene, Anwendungen, Grundfragen
Dimensionsanalyse und Ähnlichkeit; Kinematische Beschreibung; Erhaltungssätze (Masse, Impuls, Energie), integrale und differentielle Formulierungen; Reibungsfreie Strömungen: Euler-Gleichungen, Stromfadentheorie, Satz von Bernoulli; Reibungsbehaftete Strömungen: Navier-Stokes-Gleichungen; Grenzschichten; Turbulenz
SkriptEin Skript (erweiterte Formelsammlung) zur Vorlesung wird elektronisch zur Verfügung gestellt.
LiteraturEmpfohlenes Buch: Fluid Mechanics, Kundu & Cohen & Dowling, 6th ed., Academic Press / Elsevier (2015).
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Physik, Analysis
151-0052-00LThermodynamik IIO4 KP2V + 2UN. Noiray, D. Poulikakos
KurzbeschreibungEinführung in die Thermodynamik von reaktiven Systemen und in die Wärmeübertragung.
LernzielEinführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik. Schwerpunkt: Chemische Thermodynamik und Wärmeübertragung.
Inhalt1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik für chemisch reaktive Systeme, chemische Exergie, Brennstoffzellen und kinetische Gastheorie. Allgemeine Betrachtungen, Mechanismen der Wärmeübertragung. Einführung der Wärmeleitung. Stationäre eindimensionale Wärmeleitung. Stationäre zweidimensionale Wärmeleitung. Instationäre Leitung. Konvektion. Erzwungene Konvektion - umströmte und durchströmte Körper. Natürliche Konvektion. Verdampfung (Sieden) und Kondensation. Wärmestrahlung. Kombinierte Arten der Wärmeübertragung.
SkriptFolien und Vorlesungsunterlagen in Deutsch.
LiteraturF.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, and A.S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 6th edition, 2006.

M.J. Moran, H.N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons, 2007.
Wahlfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0304-00LDimensionieren IIW4 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.
151-0431-00LModels, Algorithms and Data: Introduction to Computing Information W4 KP2V + 1UJ. H. Walther, G. Arampatzis
KurzbeschreibungFundamental Computational Methods for data analysis, modeling and simulation relevant to Engineering applications. The course emphasizes the implementation of these methods in Python with application examples drawn from Engineering applications
LernzielThe course aims to introduce Engineering students to fundamentals of Interpolation, Solution of non-linear equations, Filtering and Numerical Integration as well as the use of novel methods such as Machine Learning and Bayesian Uncertainty Quantification. The course aims to integrate numerical methods with enhancing the students' programming skills.
Skripthttps://www.cse-lab.ethz.ch/teaching/mad_fs21/
Lecture Notes
Literatur1. Introduction to Applied Mathematics, G. Strang
2. Analysis of Numerical Methods, Isaacson and Keller
Voraussetzungen / BesonderesA course on the interface of classical (first principle) and Data driven models in computing. Fundamental algorithms for inference, approximation and optimisation. Bridging the gap of Computational and Data sciences.
151-0590-00LRegelungstechnik II Information W4 KP2V + 2UL. Guzzella
KurzbeschreibungSISO-Regelung: Reglerauslegung (PID, Kaskaden, Prädiktoren, numerische Methoden), Kompensation von Nichtlinearitäten, Reglerrealisierung. MIMO-Regelung: Auslegung von Reglern mit Zustandsrückführung, Zustandsbeobachtern und beobachterbasierten Reglern im Zeitbereich, insbesondere LQR und LQG Ansätze. Robustheitsanalyse und Ansätze zur Robustheitssteigerung. Reglerentwurf im Frequenzbereich.
LernzielTeil I: Die Studierenden sind in der Lage, leistungsfähige SISO Regler zu entwerfen und zu implementieren und die wichtigsten Nichtlinearitäten zu kompensieren.
Teil II: Die Studierenden verstehen den Übergang von SISO zu MIMO Regelsystemen und beherrschen die wichtigsten Analyse- und Syntheseverfahren für MIMO Regelkreise.
InhaltTeil I: Leistungsfähigere Auslegungsmethoden für SISO Regler (PID, Kaskaden, Prädiktoren, numerische Verfahren). Kompensation der wichtigsten Nichtlinearitäten. Reglerrealisierung mit analogen und digitalen Elementen.
Teil II: Erweiterung der SISO Grundideen (Zeit- und Frequenzbereich, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Eigenwerte, Pole, Nullstellen, Frequenzgänge, etc.) auf MIMO Systeme. Entwurf von Reglern im Zeitbereich mit Zustandsrückführung, insbesondere LQR-Ansätze. Entwurf von Zustandsbeobachtern und beobachterbasierte Regler mit Ausgangsrückführung, insbesondere LQG-Ansätze. Analyse der Robustheit vom MIMO Regelkreisen und Ansätze zur Robustheitssteigerung. Ausblick auf Entwurf von Reglern im Frequenzbereich. Vertiefung des Stoffs anhand diverser Fallstudien.
SkriptSkript zu Regelungstechnik II.

Teile aus Analysis and Synthesis of Single-Input Single-Output Control Systems, Lino Guzzella, vdf Hochschulverlag.

Zusätzlich werden die Folien der Vorlesung online gestellt.
Literatur- Analysis and Synthesis of Single-Input Single-Output Control Systems, Lino Guzzella, vdf Hochschulverlag.

- S. Skogestad and I. Postlethwaite. Multivariable Feedback Control, Analysis and design, 2nd ed. John Wiley and Sons.

- K. Zhou with J. C. Doyle. Essentials of Robust Control. Prentice Hall.

- Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers Karl J. Åström and Richard M. Murray
Voraussetzungen / BesonderesKenntnisse der klassischen Steuerungstheorie (z.B. aus dem Kurs "151-0591-00 - Regelungstechnik I").
151-0700-00LFertigungstechnikW4 KP2V + 2UK. Wegener
KurzbeschreibungGrundbegriffe der Produktionstechnik, Umformen, Spanen, Laserbearbeitung, Mechatronik im Produktionsmaschinenbau, Qualitätssicherung Prozesskettenplanung.
Lernziel- Kenntnis fertigungstechnischer Grundbegriffe
- Grundkenntnisse einiger Verfahren, deren Funktionsweise und Auslegung
(Umformtechnik, Trennende Verfahren, Lasertechnik)
- Wissen um produktdefinierende Eigenschaften und Anwendungsgrenzen
- im Wettbewerb der Verfahren die richtigen Entscheidungen treffen,
- Vorgehen zur Prozesskettenplanung
- Grundkenntnisse zur Qualitätssicherung
InhaltErläuterung produktionstechnischer Grundbegriffe und Einblick in die Funktionsweise eines Fertigungsbetriebs. Vorgestellt werden in unterschiedlicher Tiefe umformende und trennende Fertigungsverfahren, sowie die Laserbearbeitung (schweissen und schneiden), deren Auslegung, produktdefinierende Eigenschaften und Anwendungsgrenzen sowie die zugehörigen Fertigungsmittel. Behandelt werden weiter Grundbegriffe der industriellen Messtechnik und mechatronische Konzepte im Werkzeugmaschinenbau.
SkriptJa
LiteraturHerbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.) Fertigungstechnik. 6. Aufl. Springer Verlag 2003
Voraussetzungen / BesonderesEs ist eine Exkursion zu einem oder zwei fertigungstechnischen Betrieben geplant
151-0966-00LIntroduction to Quantum Mechanics for EngineersW4 KP2V + 2UD. J. Norris
KurzbeschreibungThis course provides fundamental knowledge in the principles of quantum mechanics and connects it to applications in engineering.
LernzielTo work effectively in many areas of modern engineering, such as renewable energy and nanotechnology, students must possess a basic understanding of quantum mechanics. The aim of this course is to provide this knowledge while making connections to applications of relevancy to engineers. After completing this course, students will understand the basic postulates of quantum mechanics and be able to apply mathematical methods for solving various problems including atoms, molecules, and solids. Additional examples from engineering disciplines will also be integrated.
InhaltFundamentals of Quantum Mechanics
- Historical Perspective
- Schrödinger Equation
- Postulates of Quantum Mechanics
- Operators
- Harmonic Oscillator
- Hydrogen atom
- Multielectron Atoms
- Crystalline Systems
- Spectroscopy
- Approximation Methods
- Applications in Engineering
SkriptClass Notes and Handouts
LiteraturText: David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, Cambridge University Press.
Voraussetzungen / BesonderesAnalysis III, Mechanics III, Physics I, Linear Algebra II
327-3002-00LMaterials for Mechanical EngineersW4 KP2V + 1UR. Spolenak, A. R. Studart, R. Style
KurzbeschreibungThis course provides a basic foundation in materials science for mechanical engineers. Students learns how to select the right material for the application at hand. In addition, the appropriate processing-microstructure-property relationship will lead to the fundamental understanding of concepts that determines the mechanical and functional properties.
LernzielAt the end of the course, the student will able to:
• choose the appropriate material for mechanical engineering applications
• find the optimal compromise between materials property, cost and ecological impact
• understand the most important concepts that allow for the tuning of mechanical and functional properties of materials
InhaltBlock A: Materials Selection
• Principles of Materials Selection
• Introduction to the Cambridge Engineering Selector
• Cost optimization and penalty functions
• Ecoselection

Block B: Mechanical properties across materials classes
• Young's modulus from 1 Pa to 1 TPa
• Failure: yield strength, toughness, fracture toughness, and fracture energy
• Strategies to toughen materials from gels to metals.

Block C: Structural Light Weight Materials
• Aluminum and magnesium alloys
• Engineering and fiber-reinforced polymers

Block D: Structural Materials in the Body
• Strength, stiffness and wear resistance
• Processing, structure and properties of load-bearing implants

Block E: Structural High Temperature Materials
• Superalloys and refractory metals
• Structural high-temperature ceramics

Block F: Materials for Sensors
• Semiconductors
• Piezoelectrica

Block G: Dissipative dynamics and bonding
• Frequency dependent materials properties (from rheology of soft materials to vibration damping in structural materials)
• Adhesion energy and contact mechanics
• Peeling and delamination

Block H: Materials for 3D Printing
• Deposition methods and their consequences for materials (deposition by sintering, direct ink writing, fused deposition modeling, stereolithography)
• Additive manufacturing of structural and active Materials
Literatur• Kalpakjian, Schmid, Werner, Werkstofftechnik
• Ashby, Materials Selection in Mechanical Design
• Meyers, Chawla, Mechanical Behavior of Materials
• Rösler, Harders, Bäker, Mechanisches Verhalten der Werkstoffe
626-0012-00LBioengineering
Für die Fokus-Vertiefung Biomedizinische Technik ist die Wahl dieses Wahlfaches dringend empfohlen.
W4 KP3GS. Panke, J. G. Snedeker
KurzbeschreibungEinführung in die Biologie für Ingenieure: Grundlagen der Biochemie, des zellulären Metabolismus (Prinzipien von Energie- und Stofftransfer in zellulären Systemen), der Zellbiologie (Struktur und Zusammensetzung von Zellen), von Transportvorgängen über Zellmembranen, Wachstum, Zellreproduktion); zelluläre und molekulare Biophysik, quantitative Methoden in Bio- und biomedizinischem Engineering
LernzielStudenten, die bereits über die Grundlagen in den Ingenieurswissenschaften verfügen werden breit in die Grundlagen in den Bereichen Biologie und Biochemie eingeführt. Der Fokus wird dabei auf solchen Aspekten liegen, die relevant für R&D Projekt in den Bereichen Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik und biomedizinische Technik sind. Technisch nutzbare Aspekte von Biologie und Biochemie werden angesprochen, um das grundlegende Verständnis und Vokabular für die Kommunikation mit Biologen und Biotechnologen zu ermöglichen.
InhaltGrundlagen der Biochemie, des zellulären Metabolismus (Prinzipien von Energie- und Stofftransfer in zellulären Systemen), der Zellbiologie (Struktur und Zusammensetzung von Zellen, Transportvorgänge über Zellmembranen hinweg, Wachstum, Zellreproduktion), Biotechnologie und die Einführung quantitativer Methoden für die Biotechnologie und das biomedizinische Ingenieurwesen
SkriptDie Präsentationen in den Vorlesungen werden auf ILIAS zur Verfügung gestellt.
LiteraturNA Campbell, JB Reece : Biology, Oxford University Press; B. Alberts et al : Molecular Biology of the Cell , Garland Science; J. Koolman , Roehm KH : Color Atlas of Biochemistry, Thieme-Verlag.; CR Jacobs, H Huang, RY Kwon: Introduction to Cell Mechanics and Mechanobiology, Garland Science;
Ingenieur-Tools
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
252-0862-00LEngineering Tool: Modelling Information
Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
W+0.4 KP1KM. Schwerhoff
KurzbeschreibungThis course provides an introduction to modelling, i.e. the representation of real-world entities and systems in computer programs. Basic modelling techniques will be introduced and illustrated, and students will apply these techniques in small projects, by modelling parts of systems such as a lift or a railway network.
LernzielStudents develop an intuition for modelling the essential aspects of simple applications from their field. They learn how to transform such a model into a computer program.
Voraussetzungen / BesonderesLecture Series Informatik 252-0832-00L or equivalent knowledge in programming with C++. Engineering Tool: Advanced Programming with C++ is recommended, but not mandatory.

Work on a programming project. Course can only be taken if the programming project is executed and submitted. If no solution to the programming project is submitted, the course is considered failed ("drop out").
151-0042-01LIngenieur-Tool: FEM-Programme Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
W+0.4 KP1KB. Berisha
KurzbeschreibungDer Kurs "Einführung in FEM-Programme" macht die Studierenden mit der Durchführung einfacher Strukturanalysen mit der Finite-Elemente-Methode vertraut.
LernzielKennenlernen eines modernen Finite-Elemente Programms. Einstieg in Strukturberechnungen von komplexen CAD Bauteilen mittels FEM.
Kritische Interpretation der Lösungen mittels Konvergenzanalyse.
Inhalt- FEM-Theorie
- Charakterisierung der FEM
- Grundlagen der Elastizitätstheorie
- Randwertproblem in der Verschiebungsformulierung
- Standardformulierung/Variationsprinzip
- Elementtypen
- Randbedingungen
- Strukturanalyse mit FEM
- Nichtlinearitäten (iterative/inkrementelle Lösungssuche)
- Dynamische Prozesse
SkriptLehrunterlagen: Die im Kurs verwendeten Unterlagen stammen vom Frühlingssemester 2019 und wurden entsprechend erweitert und ergänzt.
LiteraturEs werden keine Textbücher benötigt.
Voraussetzungen / BesonderesInstallation von ABAQUS 2021 - Teaching

Für den Toolkurs wird "Abaqus 2021 -Teaching" benötigt. Die Installationsdatei, sowie die Installationsanleitung, sind auf dem IT-SHOP zu finden (https://itshop.ethz.ch/EndUser/Items/Home).

Abaqus 2021 - Teaching ist NUR für WINDOWS und LINUX verfügbar.

Es stehen keine Rechner zur Verfügung! Für weitere Informationen siehe "Ankündigungen" in MOODLE.
6. Semester
Fokus-Projekt
Fokus-Projekte in Mechatronics
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0073-11LFlying Manipulator Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-10L Flying Manipulator im HS20.
W14 KP15AR. Siegwart
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
151-0073-21LIGNIS - Fire Fighting Drone Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-20L IGNIS - Fire Fighting Drone im HS20.
W14 KP15AR. Siegwart
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
151-0073-31LARIS - Rocket Development Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-30L ARIS - Rocket Development im HS20.
W14 KP15AL. Guzzella, M. Zeilinger
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
151-0073-41LDynamic Quadrupedal Animatronic Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-40L Dynamic Quadrupedal Animatronic im HS20.
W14 KP15AM. Hutter
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
InhaltMehrere Teams mit je 4-8 Studierenden der ETH, ergänzt durch Studierende anderer Hochschulen und Universitäten, realisieren während zwei Semestern ein Produkt. Ausgehend von einer marktorientierten Problemstellung werden alle Prozesse der Produktentwicklung realitätsnah durchschritten: Marketing, Konzeption, Design, Engineering, Simulation, Entwurf und Produktion. Die Teams werden durch erfahrene Coachs betreut. Ein einmaliges Lernerlebnis wird ermöglicht.
Innovationsideen aus der Industrie (z.T. auch aus Forschungsprojekten) werden gesammelt und durch den Lenkungsausschuss evaluiert. Aus ausgewählten Problemstellungen werden Aufgabenstellungen für die Teams formuliert.
Fokus-Projekte in Produktionstechnik
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0075-11LJethec Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0075-10L Jethec im HS20.
W14 KP15AK. Wegener
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw.)
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
151-0075-21LFormula Student Electric Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0075-20L Formula Student Electric im HS20.
W14 KP15AD. Mohr
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
151-0075-31LParis Hybrid
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0075-30L Paris Hybrid im HS20.
W14 KP15AA. Kunz
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
Fokus-Projekte in Design, Mechanics and Materials
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0079-11LBionic Flying Wing Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0079-10L Bionic Flying Wing im HS20.
W14 KP15AP. Ermanni
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
151-0079-31LSwissloop
Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0079-30L Swissloop im HS20.
W14 KP15AD. Kochmann
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen
- Beherrschung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink, CAD, CAE, PDM)
Wählbare Fächer Fokus-Projekte
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0079-99LVacuum Transport Seminar: Insights into Hyperloop Research Information E-0 KP1SD. Kochmann
KurzbeschreibungDas Vakuum Transport Seminar geht in die dritte Runde nach den erfolgreichen Ausgaben im Frühjahrs- und Herbstsemester 2020. Es wird online über Zoom abgehalten und ebenfalls an anderen europäischen Universitäten angeboten. Das Seminar ist von Swissloop und der EuroTube Foundation gegründet und ausgetragen und wird gepartnert von anderen europäischen Instituten.
LernzielStudierende präsentieren ihre Arbeiten zur der Hyperloop Forschung. Darüber hinaus werden Industrieexperten zu Gastgesprächen eingeladen. Das Seminar steht allen Studierenden offen und kann ohne Anmeldung zu jedem Termine besucht werden.

Hintergrund des Seminars:
Swissloop, das Hyperloop-Team der ETH Zürich, verfolgt eine langfristige Unterstützung für Forschung und Ausbildung im Vakuumtransport. Neben dem aktiven Team, das jedes Jahr einen Hyperloop-Pod konstruiert und baut, werden in Zusammenarbeit mit EuroTube verschiedene Forschungsprojekte an der ETH durchgeführt. Die EuroTube Foundation beschleunigt die Entwicklung nachhaltiger Vakuumtransporttechnologien, um öffentlich zugängliche Forschungs- und Testinfrastrukturen für Universitäten und Industrie bereitzustellen.

Über Vakuum Transport:
Die Nachfrage nach Transport per Luftverkehr hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt und wächst jährlich mit rund 6,5%. Die weltweite Nachfrage nach Fracht- und Personenbeförderung kann heute kaum noch gedeckt werden – geschweige denn nachhaltig. Der Vakuumtransport kann Kurz- bis Mittelstreckenflüge ersetzen und den CO2-Ausstoss erheblich reduzieren. Der Markt für Hochgeschwindigkeitstransporte ist ein globaler Megatrend, der unser Leben in den kommenden Jahren beeinflussen wird.
151-0662-00LProgramming for Robotics - Introduction to ROS Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 70.

This course targets senior Bachelor students as well as Master students focusing on Robotics, Systems, and Control. Priority is given to people conducting a project work in the field.
W1 KP2GM. Hutter
KurzbeschreibungThis course gives an introduction to the Robot Operating System (ROS) including many of the available tools that are commonly used in robotics. With the help of different examples, the course should provide a good starting point for students to work with robots. They learn how to create software including simulation, to interface sensors and actuators, and to integrate control algorithms.
Lernziel- ROS Basics: Navigating in Linux and ROS, package creation and compilation
- ROS Basics: Publisher and subscriber, services, actions
- Hardware interfaces, static and dynamic transforms
- Introduction to GAZEBO simulator, AR tag recognition
- (optional) Localization & mapping
- (optional) Navigation, ROS control
- Good practice in programming
InhaltThis course consists of a guided tutorial and independent exercises with different robots (i.e. mobile robot, industrial robot arm,...). You learn how to setup such a system from scratch using ROS, how to interface the individual sensors and actuators, and finally how to implement first closed loop control systems.
Skriptslides, homepage (http://www.rsl.ethz.ch/education-students/lectures/ros.html)
Literaturslides, homepage (http://www.rsl.ethz.ch/education-students/lectures/ros.html)
Voraussetzungen / BesonderesC++ programming basics, Linux Basics. Students need to bring their own laptop to the lecture. Instructions how to prepare the laptop are provided on the lecture homepage one week prior to the start of the course.
151-3204-00LCoaching Innovations-ProjekteW2 KP2VR. P. Haas
KurzbeschreibungErfahrungen im coachen von Ingenieur-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
InhaltHier sind die Themen und Daten für die Live Sessions
jeweils Montags, 16:15-18:00 Uhr.
Zoom-Link wird auf der Moodle-Kursseite publiziert:
https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=14054

22.02.2021: Base Camp, Experience exchange
01.03.2021: Course intro, Coaching roles & Virtual coaching
08.03.2021: Active listening & Giving and receiving feedback
15.03.2021: Coaching model GROW & Asking questions
22.03.2021: Working with hypothesis & Motivation
29.03.2021: Reflection on individual coaching sessions 1
12.04.2021: 1:1 Coaching
26.04.2021: Team building & Psychological safety
03.05.2021: Facilitating conflicts
10.05.2021: Reflection on individual coaching sessions 2
17.05.2021: Reflexivity & Reviews of your interventions

Für jede Live Session wird auf Moodle vorbereitendes Material zur Verfügung gestellt. Dies ermöglicht den Teilnemer*innen gut vorbereitet zu den Live-Sessions zu erscheinen.
Voraussetzungen / BesonderesNur für Teilnehmer (Bachelor-Studenten, Master-Studenten) , die Hilfsassistenten im Innovationsprojekt sind.
Fokus-Vertiefung
Energy, Flows and Processes
Fokus-Koordinator: Prof. Christoph Müller
Für die erforderlichen 20 KP der Fokus-Vertiefung Energy, Flows and Processes müssen mindestens 2 Kernfächer (W+) (HS/FS) und mindestens 2 der Wahlfächer (HS/FS) gemäss der Präsentation der Fokus-Vertiefung Energy, Flows and Processes (siehe Link) gewählt werden. 1 Kurs kann frei aus dem gesamten Angebot aller D-MAVT Studiengänge (Bachelor und Master) gewählt werden.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0206-00LEnergy Systems and Power EngineeringW+4 KP2V + 2UR. S. Abhari, A. Steinfeld
KurzbeschreibungIntroductory first course for the specialization in ENERGY. The course provides an overall view of the energy field and pertinent global problems, reviews some of the thermodynamic basics in energy conversion, and presents the state-of-the-art technology for power generation and fuel processing.
LernzielIntroductory first course for the specialization in ENERGY. The course provides an overall view of the energy field and pertinent global problems, reviews some of the thermodynamic basics in energy conversion, and presents the state-of-the-art technology for power generation and fuel processing.
InhaltWorld primary energy resources and use: fossil fuels, renewable energies, nuclear energy; present situation, trends, and future developments. Sustainable energy system and environmental impact of energy conversion and use: energy, economy and society. Electric power and the electricity economy worldwide and in Switzerland; production, consumption, alternatives. The electric power distribution system. Renewable energy and power: available techniques and their potential. Cost of electricity. Conventional power plants and their cycles; state-of-the-art and advanced cycles. Combined cycles and cogeneration; environmental benefits. Solar thermal; concentrated solar power; solar photovoltaics. Fuel cells: characteristics, fuel reforming and combined cycles.
SkriptVorlesungsunterlagen werden verteilt
151-0208-00LComputational Methods for Flow, Heat and Mass Transfer ProblemsW+4 KP4GD. W. Meyer-Massetti
KurzbeschreibungEs werden numerische Methoden zur Lösung von Problemen der Fluiddynamik, Energie- & Verfahrenstechnik dargestellt und anhand von analytischen & numerischen Beispielen illustriert.
LernzielKenntnisse und praktische Erfahrung mit der Anwendung von Diskretisierungs- und Lösungsverfahren für Problem der Fluiddynamik und der Energie- und Verfahrenstechnik
Inhalt- Einleitung mit Anwendungen, Schritte zur numerischen Lösung
- Klassifizierung partieller Differentialgleichungen, Beispiele aus Anwendungen
- Finite Differenzen
- Finite Volumen
- Methoden der gewichteten Residuen, Spektralmethoden, finite Elemente
- Stabilitätsanalyse, Konsistenz, Konvergenz
- Numerische Lösungsverfahren, lineare Löser
Der Stoff wird mit Beispielen aus der Praxis illustriert.
SkriptFolien zur Ergänzung während der Vorlesung werden ausgegeben.
LiteraturReferenzen werden in der Vorlesung angegeben. Notizen in guter Übereinstimmung mit der Vorlesung stehen zur Verfügung.
Voraussetzungen / BesonderesGrundlagen in Fluiddynamik, Thermodynamik und Programmieren (Vorlesung: "Models, Algorithms and Data: Introduction to Computing")
151-0928-00LCO2 Capture and Storage and the Industry of Carbon-Based ResourcesW4 KP3GM. Mazzotti, A. Bardow, P. Eckle, N. Gruber, M. Repmann, T. Schmidt, D. Sutter
KurzbeschreibungCarbon-based resources (coal, oil, gas): origin, production, processing, resource economics. Climate change: science, policies. CCS systems: CO2 capture in power/industrial plants, CO2 transport and storage. Besides technical details, economical, legal and societal aspects are considered (e.g. electricity markets, barriers to deployment).
LernzielThe goal of the lecture is to introduce carbon dioxide capture and storage (CCS) systems, the technical solutions developed so far and the current research questions. This is done in the context of the origin, production, processing and economics of carbon-based resources, and of climate change issues. After this course, students are familiar with important technical and non-technical issues related to use of carbon resources, climate change, and CCS as a transitional mitigation measure.

The class will be structured in 2 hours of lecture and one hour of exercises/discussion. At the end of the semester a group project is planned.
InhaltBoth the Swiss and the European energy system face a number of significant challenges over the coming decades. The major concerns are the security and economy of energy supply and the reduction of greenhouse gas emissions. Fossil fuels will continue to satisfy the largest part of the energy demand in the medium term for Europe, and they could become part of the Swiss energy portfolio due to the planned phase out of nuclear power. Carbon capture and storage is considered an important option for the decarbonization of the power sector and it is the only way to reduce emissions in CO2 intensive industrial plants (e.g. cement- and steel production).
Building on the previously offered class "Carbon Dioxide Capture and Storage (CCS)", we have added two specific topics: 1) the industry of carbon-based resources, i.e. what is upstream of the CCS value chain, and 2) the science of climate change, i.e. why and how CO2 emissions are a problem.
The course is devided into four parts:
I) The first part will be dedicated to the origin, production, and processing of conventional as well as of unconventional carbon-based resources.
II) The second part will comprise two lectures from experts in the field of climate change sciences and resource economics.
III) The third part will explain the technical details of CO2 capture (current and future options) as well as of CO2 storage and utilization options, taking again also economical, legal, and sociatel aspects into consideration.
IV) The fourth part will comprise two lectures from industry experts, one with focus on electricity markets, the other on the experiences made with CCS technologies in the industry.
Throughout the class, time will be allocated to work on a number of tasks related to the theory, individually, in groups, or in plenum. Moreover, the students will apply the theoretical knowledge acquired during the course in a case study covering all the topics.
SkriptPower Point slides and distributed handouts
LiteraturIPCC Special Report on Global Warming of 1.5°C, 2018.
http://www.ipcc.ch/report/sr15/

IPCC AR5 Climate Change 2014: Synthesis Report, 2014. www.ipcc.ch/report/ar5/syr/

IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage, 2005. www.ipcc.ch/activity/srccs/index.htm

The Global Status of CCS: 2014. Published by the Global CCS Institute, Nov 2014.
http://www.globalccsinstitute.com/publications/global-status-ccs-2014
Voraussetzungen / BesonderesExternal lecturers from the industry and other institutes will contribute with specialized lectures according to the schedule distributed at the beginning of the semester.
151-0946-00LMacromolecular Engineering: Networks and GelsW4 KP4GM. Tibbitt
KurzbeschreibungThis course will provide an introduction to the design and physics of soft matter with a focus on polymer networks and hydrogels. The course will integrate fundamental aspects of polymer physics, engineering of soft materials, mechanics of viscoelastic materials, applications of networks and gels in biomedical applications including tissue engineering, 3D printing, and drug delivery.
LernzielThe main learning objectives of this course are: 1. Identify the key characteristics of soft matter and the properties of ideal and non-ideal macromolecules. 2. Calculate the physical properties of polymers in solution. 3. Predict macroscale properties of polymer networks and gels based on constituent chemical structure and topology. 4. Design networks and gels for industrial and biomedical applications. 5. Read and evaluate research papers on recent research on networks and gels and communicate the content orally to a multidisciplinary audience.
SkriptClass notes and handouts.
LiteraturPolymer Physics by M. Rubinstein and R.H. Colby; samplings from other texts.
Voraussetzungen / BesonderesPhysics I+II, Thermodynamics I+II
151-0966-00LIntroduction to Quantum Mechanics for EngineersW4 KP2V + 2UD. J. Norris
KurzbeschreibungThis course provides fundamental knowledge in the principles of quantum mechanics and connects it to applications in engineering.
LernzielTo work effectively in many areas of modern engineering, such as renewable energy and nanotechnology, students must possess a basic understanding of quantum mechanics. The aim of this course is to provide this knowledge while making connections to applications of relevancy to engineers. After completing this course, students will understand the basic postulates of quantum mechanics and be able to apply mathematical methods for solving various problems including atoms, molecules, and solids. Additional examples from engineering disciplines will also be integrated.
InhaltFundamentals of Quantum Mechanics
- Historical Perspective
- Schrödinger Equation
- Postulates of Quantum Mechanics
- Operators
- Harmonic Oscillator
- Hydrogen atom
- Multielectron Atoms
- Crystalline Systems
- Spectroscopy
- Approximation Methods
- Applications in Engineering
SkriptClass Notes and Handouts
LiteraturText: David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, Cambridge University Press.
Voraussetzungen / BesonderesAnalysis III, Mechanics III, Physics I, Linear Algebra II
Mechatronics
Fokus-Koordinator: Prof. Marco Hutter
Für die erforderlichen 20 KP der Fokus-Vertiefung Mechatronics ist 151-0640-00L Studies on Mechatronics obligatorisch.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0640-00LStudies on Mechatronics
Die Professoren, die Studies on Mechatronics betreuen, sind im myStudies bei Belegung des Fachs wählbar.
Für Ausnahmen bitte den Fokus Koordinator und info@mavt.ethz.ch kontaktieren.
Dieser Kurs steht für Austauschstudierende nicht zur Verfügung.
O5 KP11ABetreuer/innen
KurzbeschreibungOverview of Mechatronics topics and study subjects. Identification of minimum 10 pertinent refereed articles or works in the literature in consultation with supervisor or instructor. After 4 weeks, submission of a 2-page proposal outlining the value, state-of-the art and study plan based on these articles. After feedback on the substance and technical writing by the instructor, project commences.
LernzielThe goal of this class is to familiarize the students with this fascinating but rapidly evolving engineering discipline. The students learn to find, read and critically evaluate the pertinent literature and methods through in depth studying, presenting, debating of and writing about selected topics or case studies addressing mechatronics engineering.
InhaltOverview of Mechatronics topics and study subjects. Identification of minimum ten pertinent refereed articles or works in the literature in consultation with supervisor orinstructor. After four weeks, submission of a 2-page proposal outlining the value, state-of-the art and study plan based on these articles. After detailed feedback on the substance and technical writing on the proposal by the instructor, project commences. Three to four weeks prior to the end of the semester, a 15 minute oral progress report (presentation) is given by the student that is critiqued by the instructor with detailed comments on substance and effectiveness of lecture and response on questions from audience. At the last day of the semester the student submits a written report that is no longer than 10-pages text following the format of a representative journal article. Throughout the semester the student attends and actively participates in the interactive class lectures given in the form of seminars and debates with active question and answer sessions inviting student and instructor participation.
LiteraturWill be available.
Voraussetzungen / BesonderesLanguage: English or German - depending on the lecturer.
151-0206-00LEnergy Systems and Power EngineeringW4 KP2V + 2UR. S. Abhari, A. Steinfeld
KurzbeschreibungIntroductory first course for the specialization in ENERGY. The course provides an overall view of the energy field and pertinent global problems, reviews some of the thermodynamic basics in energy conversion, and presents the state-of-the-art technology for power generation and fuel processing.
LernzielIntroductory first course for the specialization in ENERGY. The course provides an overall view of the energy field and pertinent global problems, reviews some of the thermodynamic basics in energy conversion, and presents the state-of-the-art technology for power generation and fuel processing.
InhaltWorld primary energy resources and use: fossil fuels, renewable energies, nuclear energy; present situation, trends, and future developments. Sustainable energy system and environmental impact of energy conversion and use: energy, economy and society. Electric power and the electricity economy worldwide and in Switzerland; production, consumption, alternatives. The electric power distribution system. Renewable energy and power: available techniques and their potential. Cost of electricity. Conventional power plants and their cycles; state-of-the-art and advanced cycles. Combined cycles and cogeneration; environmental benefits. Solar thermal; concentrated solar power; solar photovoltaics. Fuel cells: characteristics, fuel reforming and combined cycles.
SkriptVorlesungsunterlagen werden verteilt
151-0516-00LNicht-glatte Dynamik
Diese Lerneinheit wird zum letzten Mal im FS21 angeboten.
W5 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 lineare Komplementaritätsprobleme. Numerische Zeitintegration des kombinierten Reib-Stoss-Kontaktproblems.
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: Lineares Komplementaritätsproblem (LCP), Zeitdiskretisierung nach Moreau, Kontaktproblem in lokalen Koordinaten als LCP.
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 MechanikW4 KP2V + 1UJ. Dual, T. Brack
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, Elektrotechnik
151-0630-00LNanorobotics Information W4 KP2V + 1US. Pané Vidal
KurzbeschreibungNanorobotics is an interdisciplinary field that includes topics from nanotechnology and robotics. The aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field.
LernzielThe aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field. These topics include basic principles of nanorobotics, building parts for nanorobotic systems, powering and locomotion of nanorobots, manipulation, assembly and sensing using nanorobots, molecular motors, and nanorobotics for nanomedicine.
151-0641-00LIntroduction to Robotics and Mechatronics Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 45.

Enrollment is only valid through registration on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch). Registrations per e-mail is no longer accepted!
W4 KP2V + 2UB. Nelson, N. Shamsudhin
KurzbeschreibungThe aim of this lecture is to expose students to the fundamentals of mechatronic and robotic systems. Over the course of these lectures, topics will include how to interface a computer with the real world, different types of sensors and their use, different types of actuators and their use.
LernzielAn ever-increasing number of mechatronic systems are finding their way into our daily lives. Mechatronic systems synergistically combine computer science, electrical engineering, and mechanical engineering. Robotics systems can be viewed as a subset of mechatronics that focuses on sophisticated control of moving devices.

The aim of this course is to practically and theoretically expose students to the fundamentals of mechatronic and robotic systems. Over the course of the semester, the lecture topics will include an overview of robotics, an introduction to different types of sensors and their use, the programming of microcontrollers and interfacing these embedded computers with the real world, signal filtering and processing, an introduction to different types of actuators and their use, an overview of computer vision, and forward and inverse kinematics. Throughout the course, students will periodically attend laboratory sessions and implement lessons learned during lectures on real mechatronic systems. By the end of the course, you will be able to independently choose, design and integrate these different building blocks into a working mechatronic system.
InhaltThe course consists of weekly lectures and lab sessions. The weekly topics are the following:
0. Course Introduction
1. C Programming
2. Sensors
3. Data Acquisition
4. Signal Processing
5. Digital Filtering
6. Actuators
7. Computer Vision and Kinematics
8. Modeling and Control
9. Review and Outlook

The lecture schedule can be found on our course page on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch)
Voraussetzungen / BesonderesThe students are expected to be familiar with C programming.
151-1224-00LÖlhydraulik und PneumatikW4 KP2V + 2UJ.  Lodewyks
KurzbeschreibungVermittlung der physikalischen und technischen Grundlagen ölhydraulischer und pneumatischer Systeme und ihrer Bauelemente wie Pumpen, Motoren, Zylinder und Ventile, mit Schwergewicht auf der Servo- und Proportionaltechnik und der Regelung fluidischer Antriebe. Überblick über Anwendungsbeispielen aus dem Maschinenbau.
LernzielDer Student
- kann die Funktionsweise eines ölhydraulischen oder pneumatischen Systems interpretieren und kann einfache Schaltungen entwerfen
- kann den Aufbau und die Funktionsweise der Bauelemente erklären und kann sie nach Anforderungen dimensionieren und auswählen
- kann das dynamische Verhalten eines servohydraulischen Zylinder- antriebes simulieren und kann eine optimale Zustandsregelung mit Beobachter auslegen.
InhaltBedeutung der Oelhydraulik und Pneumatik, Begriffe, Anwendungsbeispiele,
Repetitorium der wichtigsten strömungstechnischen Grundlagen u.a. Kompressibilität eines Fluides, Durchfluss durch Drosseln und Spalten und Reibungsverluste in Leitungen.
Aufbau und Elemente hydraulischer und pneumatischer Anlagen, Funktion und Bauformen von Pumpen, Motoren und Zylinder, Druck-, Mengen-, Sperr-, Wege-, Proportional- und Servoventile,
Grundschaltungen hydraulischer und pneumatischer Systeme.
Dynamisches Verhalten und Zustandsregelung hydraulischer und pneumatischer Servoantriebe.
Übungen
Rechenübungen zur Auslegung fluidischer Antriebe
Aufnahme der Kennlinien von Drosseln, Ventilen und Pumpen
Aufbau eines pneumatisch gesteuerten Antriebes
Simulation und experimentelle Untersuchung eines zustandsgeregelten servohydraulischen Zylinderantriebes.
SkriptAutographie Oelhydraulik
Manuskript Zustandsregelung eines Servohydraulischen Zylinderantriebes
Manuskript Elemente einer Druckluftversorgung
Manuskript Modellierung eines Servopneumatischen Zylinderantriebes
Voraussetzungen / BesonderesDie Vorlesung eignet sich für Studierende ab dem 5. Semester. Im FS2021 finden die Vorlesungen mindestens bis Ostern ausschliesslich digital statt. Alle notwendigen Informationen und Unterlagen befinden sich auf Moodle.
151-0135-00LErgänzendes Projekt für die Fokus-Vertiefung Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Nur für D-MAVT Bachelor-Studierende der Fokusvertiefung.
Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.
W1 KP2AProfessor/innen
KurzbeschreibungSelbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung
LernzielSelbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung
227-0518-10LDesign and Control of Electric MachinesW6 KP4GD. Bortis
KurzbeschreibungThis course covers modeling and control concepts of modern drive systems and provides a deeper understanding of the dynamic operation of electric machines. Different aspects arising in the design of electric drive systems are investigated. The exercises are used to consolidate the concepts discussed.
LernzielThe objective of this course is to convey knowledge on control strategies of different types of electric machines and on design principles of variable speed drive systems. A dynamic modeling of the electromechanical system is investigated, enabling the proper design of cascaded speed, torque/current controllers. Further objectives are the identification of machine parameters and a short insight into basic inverter circuits applied in advanced motor drive systems. Exercises are used to consolidate the presented theoretical concepts.
Inhalt1. Introduction to variable speed motor drive systems consisting of:
- Electromechanical system
- Power electronic system
- Control system
- Measurement system

2. Control structures and strategies of DC Machine/Synchronous machine/Asynchronous machine/Brushless DC machine.
- Cascaded control
- U/f Control
- Slip Control
- Field-oriented control

3. Dynamic Operation of electric machines
- Dynamic modeling of electromechanical system
- Controller types and design
- Current/torque control
- Speed control (Voltage control / Flux weakening)

4. Power electronic inverter circuits in variable speed drive systems
- Voltage and current source inverter systems
- Basic operation and pulse width modulation

5. Identification of machine parameters

6. Design principles of variable speed motor drives systems
SkriptLecture notes and associated exercises including correct answers
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Fundamentals of Electric Machines
Mikrosysteme und Nanotechnologie
Fokus-Koordinator: Prof. Christofer Hierold
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0643-00LStudies on Micro and Nano Systems
Dieser Kurs steht für Austauschstudierende nicht zur Verfügung.
W+5 KP11ABetreuer/innen
KurzbeschreibungThe students get familiarized with the challenges of the fascinating and interdisciplinary field of Micro- and Nanosystems. They are introduced to the basics of independent non-experimental scientific research and are able to summarize and to present the results efficiently.
LernzielThe students get familiarized with the challenges of the fascinating and interdisciplinary field of Micro- and Nanosystems. They are introduced to the basics of independent non-experimental scientific research and are able to summarize and to present the results efficiently.
InhaltStudents work independently on a study of selected topics in the field of Micro- and Nanosystems. They start with a selection of scientific papers, and continue with an independent iterature research. The results (e.g. state-of-the-art, methods) are evaluated with respect to predefined criteria. Then the results are presented in an oral presentation and summarized in a report, which takes the discussion of the presentation into account.
LiteraturLiterature will be provided
151-0060-00LThermodynamics and Transport Phenomena in NanotechnologyW4 KP2V + 2UT. Schutzius, D. Taylor
KurzbeschreibungThe lecture deals with thermodynamics and transport phenomena in nano- and microscale systems. Typical areas of applications are microelectronics manufacturing and cooling, manufacturing of novel materials and coatings, surface technologies, wetting phenomena and related technologies, and micro- and nanosystems and devices.
LernzielThe student will acquire fundamental knowledge of interfacial and micro-nanoscale thermofluidics including electric field and light interaction with surfaces. Furthermore, the student will be exposed to a host of applications ranging from superhydrophobic surfaces and microelectronics cooling to solar energy, all of which will be discussed in the context of the course. The student will also judge state-of-the-art scientific research in these areas.
InhaltThermodynamic aspects of intermolecular forces; Interfacial phenomena; Surface tension; Wettability and contact angle; Wettability of Micro/Nanoscale textured surfaces: superhydrophobicity and superhydrophilicity.

Physics of micro- and nanofluidics as well as heat and mass transport phenomena at the nanoscale.

Scientific communication and exposure to state-of-the-art scientific research in the areas of Nanotechnology and the Water-Energy Nexus.
Skriptyes
151-0172-00LMicrosystems II: Devices and Applications Information W6 KP3V + 3UC. Hierold, C. I. Roman
KurzbeschreibungThe students are introduced to the fundamentals and physics of microelectronic devices as well as to microsystems in general (MEMS). They will be able to apply this knowledge for system research and development and to assess and apply principles, concepts and methods from a broad range of technical and scientific disciplines for innovative products.
LernzielThe students are introduced to the fundamentals and physics of microelectronic devices as well as to microsystems in general (MEMS), basic electronic circuits for sensors, RF-MEMS, chemical microsystems, BioMEMS and microfluidics, magnetic sensors and optical devices, and in particular to the concepts of Nanosystems (focus on carbon nanotubes), based on the respective state-of-research in the field. They will be able to apply this knowledge for system research and development and to assess and apply principles, concepts and methods from a broad range of technical and scientific disciplines for innovative products.

During the weekly 3 hour module on Mondays dedicated to Übungen the students will learn the basics of Comsol Multiphysics and utilize this software to simulate MEMS devices to understand their operation more deeply and optimize their designs.
InhaltTransducer fundamentals and test structures
Pressure sensors and accelerometers
Resonators and gyroscopes
RF MEMS
Acoustic transducers and energy harvesters
Thermal transducers and energy harvesters
Optical and magnetic transducers
Chemical sensors and biosensors, microfluidics and bioMEMS
Nanosystem concepts
Basic electronic circuits for sensors and microsystems
SkriptHandouts (on-line)
151-0516-00LNicht-glatte Dynamik
Diese Lerneinheit wird zum letzten Mal im FS21 angeboten.
W5 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 lineare Komplementaritätsprobleme. Numerische Zeitintegration des kombinierten Reib-Stoss-Kontaktproblems.
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: Lineares Komplementaritätsproblem (LCP), Zeitdiskretisierung nach Moreau, Kontaktproblem in lokalen Koordinaten als LCP.
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 MechanikW4 KP2V + 1UJ. Dual, T. Brack
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, Elektrotechnik
151-0622-00LMeasuring on the Nanometer ScaleW2 KP2GA. Stemmer
KurzbeschreibungIntroduction to theory and practical application of measuring techniques suitable for the nano domain.
LernzielIntroduction to theory and practical application of measuring techniques suitable for the nano domain.
InhaltConventional techniques to analyze nano structures using photons and electrons: light microscopy with dark field and differential interference contrast; scanning electron microscopy, transmission electron microscopy. Interferometric and other techniques to measure distances. Optical traps. Foundations of scanning probe microscopy: tunneling, atomic force, optical near-field. Interactions between specimen and probe. Current trends, including spectroscopy of material parameters.
SkriptSlides and recordings available via Moodle (registered participants only).
151-0630-00LNanorobotics Information W4 KP2V + 1US. Pané Vidal
KurzbeschreibungNanorobotics is an interdisciplinary field that includes topics from nanotechnology and robotics. The aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field.
LernzielThe aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field. These topics include basic principles of nanorobotics, building parts for nanorobotic systems, powering and locomotion of nanorobots, manipulation, assembly and sensing using nanorobots, molecular motors, and nanorobotics for nanomedicine.
151-0966-00LIntroduction to Quantum Mechanics for EngineersW4 KP2V + 2UD. J. Norris
KurzbeschreibungThis course provides fundamental knowledge in the principles of quantum mechanics and connects it to applications in engineering.
LernzielTo work effectively in many areas of modern engineering, such as renewable energy and nanotechnology, students must possess a basic understanding of quantum mechanics. The aim of this course is to provide this knowledge while making connections to applications of relevancy to engineers. After completing this course, students will understand the basic postulates of quantum mechanics and be able to apply mathematical methods for solving various problems including atoms, molecules, and solids. Additional examples from engineering disciplines will also be integrated.
InhaltFundamentals of Quantum Mechanics
- Historical Perspective
- Schrödinger Equation
- Postulates of Quantum Mechanics
- Operators
- Harmonic Oscillator
- Hydrogen atom
- Multielectron Atoms
- Crystalline Systems
- Spectroscopy
- Approximation Methods
- Applications in Engineering
SkriptClass Notes and Handouts
LiteraturText: David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, Cambridge University Press.
Voraussetzungen / BesonderesAnalysis III, Mechanics III, Physics I, Linear Algebra II
151-0135-00LErgänzendes Projekt für die Fokus-Vertiefung Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Nur für D-MAVT Bachelor-Studierende der Fokusvertiefung.
Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.
W1 KP2AProfessor/innen
KurzbeschreibungSelbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung
LernzielSelbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung
Produktionstechnik
Fokus-Koordinator: Prof. Konrad Wegener
Für die erforderlichen 20 KP der Fokus-Vertiefung müssen die 3 obligatorischen Fächer im (HS/FS) absolviert werden. Die zusätzlich benötigten 8KP können mit den wählbaren Fächern (HS/FS) erworben werden.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0720-00LProduktionsmaschinen IO4 KP4GK. Wegener, S. Weikert
KurzbeschreibungErster Teil zur Vorlesung über Produktionsmaschinen. Einführung in die Besonderheiten von Produktionsmaschinen anhand von spanenden und umformenden Werkzeugmaschinen. Auslegung und Gestaltung sowie spezielle Funktionsträger.
LernzielErarbeiten der speziellen Anforderungen an Werkzeugmaschinen wie Genauigkeit, Dynamik und Langlebigkeit und ihrer Realisierung. Ausbildung bzw. Auswahl der wichtigsten Komponenten.
InhaltDie Grundlagen des Maschinenaufbaus, Sechspunkte-Theorie, Komponenten der Werkzeugmaschinen (Fundamentierung, Gestelle, Lagerungen, Führungen, Messsysteme, Antriebe und ihre Regelung) und Maschinenbauformen. Begriffe, Klassifikation und Qualitätsmerkmale. Spezielle Komponenten und ausgewählte Bauformen von Umformmaschinen sowie deren Gestaltung und Auslegung. Einblick in Maschinensicherheit und Automation.
Skriptja
151-0306-00LVisualization, Simulation and Interaction - Virtual Reality I Information W+4 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.
Studierende sind in der Lage:
• gängige VR-Technologien zu evaluieren und die geeignetste für eine gegebene Aufgabe auszuwählen bezüglich der folgenden Gesichtspunkte:
o Visualisierungsmöglichkeiten: Monitore, Projektionssysteme, Datenbrillen
o Positionserfassungssystemen (optisch/elektromagnetisch/mechanisch)
o Interaktionstechnologien: Datenhandschuhe, Möglichkeit des echten Laufens/Erfassung der Augenbewegung/manuelle Interaktion, usw.
• eine VR-Anwendung selbstständig zu entwickeln,
• die VR-Technologie auf industrielle Anforderungen anzuwenden,
• das erlernte Wissen in einer praktischen Anwendung zu vertiefen.
• grundlegende Unterschiede in Anwendung digitaler Welten zu vergleichen (VR/AR/MR/XR)
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.30.-
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
151-0516-00LNicht-glatte Dynamik
Diese Lerneinheit wird zum letzten Mal im FS21 angeboten.
W+5 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 lineare Komplementaritätsprobleme. Numerische Zeitintegration des kombinierten Reib-Stoss-Kontaktproblems.
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: Lineares Komplementaritätsproblem (LCP), Zeitdiskretisierung nach Moreau, Kontaktproblem in lokalen Koordinaten als LCP.
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
151-0718-00LQualitätssicherung - WerkstückmesstechnikW+4 KP2V + 2UA. Günther
KurzbeschreibungDie Werkstückmesstechnik umfasst Definition und Bestimmung von Abweichungen von Mass, Lage, Form und Rauheit von Werkstücken, typische Messgeräte mit ihren Messunsicherheiten einschliesslich Koordinatenmessgeräten und Visionssystemen, QS nach ISO 9001, statistische Prozesskontrolle, sowie die thermischen Einflüsse auf geometrische Messungen.
LernzielKenntnis der
- Grundlagen geometrischer Messtechnik,
- Bestimmung von Mass, Lage, Form und Rauheit an Werkstücken
- typischen Messgeräte mit ihren Messunsicherheiten
- Koordinatenmesstechnik
- Visionssysteme
- Qualitätssicherungssystem nach ISO 9001
- statistische Prozesskontrolle
- Anwendung im Fertigungsprozess und zur Fähigkeitsuntersuchung
InhaltFertigungsmesstechnik - Werkstückmesstechnik
- Grundlagen, wie 6-Punkte-Theorie und kinematische Vorrichtung
- Definition und Bestimmung von Mass, Lage, Form, Rauheit
- thermische Einflüsse auf Mass, Lage, Form
- Messunsicherheit
- Koordinatenmesstechnik und 3D Koordinatenmessgeräte
- flächenhafte Messtechnik (Visionssysteme)
- Qualitätssicherungssystem nach ISO 9001
- statistische Prozesskontrolle
- Messen im Fertigungsprozess
- statistische Prozesskontrolle, Prozess- und Maschinenfähigkeit
SkriptArbeitsunterlagen werden in der Vorlesung verteilt.
Voraussetzungen / BesonderesPraktische Übungen in den Labors und an Messgeräten des IWF vertiefen den Stoff der Vorlesung
151-0740-00LMetal Additive Manufacturing – Fundamentals and Process TechnologyW+4 KP2V + 2UM. Bambach, L. Deillon, A. K. Eissing
KurzbeschreibungThis lecture gives an introduction to the fundamentals and process technology of additive manufacturing processes with a focus on metals. The principles and technologies of laser powder bed fusion, directed energy deposition as well as sintering processes will be introduced.
LernzielThe students will learn
- the physics of the most important metal additive manufacturing processes including the interaction of energy sources (laser, electron beams, arc/plasma) and metals, the phenomena occurring during melting and solidification, the generation of stresses and defects
- the capabilities and limits of these processes
- the digital aspects of the process chains including preparation of geometries, slicing, hatching etc. including assessment of printability of a design
- working principles of machines, equipment and technology
- basics of sensors and process control
- post processing steps and interaction with AM material
- future trends in metal AM
InhaltSynopsis

1. Introduction / motivation

2. From fusion welding to AM (Basics of fusion welding, moving heat sources, melt pool dynamics, solidification of weld beads, part properties)

3. Wire-arc Additive Manufacturing (Process technology, Digital process chain: Slicing and process definition, Overlapping weld beads, Sensors and control, materials for WAAM)

4. Laser-based metal additive manufacturing I – Basics of laser technology (Laser principles, Gaussian beams and beam quality, Inteaction laser-material / laser-plasma)

5. Laser-based metal additive manufacturing II – Laser powder bed fusion (Process technology, digital process chain, parameters and properties, support structures, process control, applications & trends)

6. Laser-based metal additive manufacturing III – Laser-based directed Energy deposition (Process technology, digital process chain, Sensors & control, materials, applications & trends)

7. Electron beam based AM (Process technology, b. Interaction electron beams – matter, sensors & control, materials, applications & trends)

8. Binder Jetting / Sintering based AM (Process technology, Sinter theory, compensation of shrinkage, applications)

9. Post-processing (removal of supports, hot isostatic pressing, Machining / Finishing)

10. Materials for AM (Alloy systems for AM, Production and quality of powder, Computational materials design)

11. Future trends (Multi-material AM, Hybrid AM processes, ...)
SkriptThe lecture slides will be distributed.
LiteraturA list of references be given in the lecture.
Voraussetzungen / BesonderesWerkstoffe und Fertigung or a similar course
151-0802-00LAutomation TechnologyW+4 KP2V + 1UH. Wild, K. Wegener
KurzbeschreibungDie Automatisierungstechnik von Fertigungsanlagen wird als interdisziplinäres Fachgebiet behandelt. Die Vorlesung enthält:
- Elementarbausteine automatisierter Anlagen,
- Wirkkette: Sensorik, Signalisation, Steuerung und Regelung, Leistungsverstärkung, Aktorik
- Konzeption, Beschreibung, Berechnung, Auslegung, Simulation
- Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit
- moderne Konzepte.
LernzielDie Studierenden sollen herangeführt werden an die Projektierung und Realisierung von hochautomatisierten Produktionssystemen. Sie sollen in der Lage sein, die gesamte Leistungserstellungskette von der Aufgabenstellung / Pflichtenheft über die Konzeption und Projektierung, die Detailrealisierung und Inbetriebnahme zu überblicken und zu verstehen. Sie sollen heutige Realisierungsmöglichkeiten kennen und die in der Forschung und Entwicklung befindlichen Konzepte verstehen und beurteilen lernen.
InhaltHochentwickelte Industrieländer sind auf die Automatisierung von Fertigungsprozessen für deren Wettbewerbsfähigkeit zwingend angewiesen. Automatisierte Anlagen zu konzipieren, zu realisieren und in Betrieb zu nehmen, „ihnen Leben einzuhauchen“, gehört zu den spannensten Tätigkeiten des Ingenieurs. Dabei ist vor allem bei der Gestaltung automatisierter Systeme mechatronische Herangehensweise unabdingbar. Aufs engste sind elektronische und mechanische Subsysteme miteinander zu verzahnen, um zu einer optimalen und insgesamt sinnvollen Lösung zu gelangen. Diese Vorlesung stellt den interdisziplinären Lösungsraum aus Maschinenbau, Prozesstechnik, Elektronik / Elektrik, Informatik und Optik in den Mittelpunkt. Dabei wird die gesamte Wirkkette über Sensorik, Aktorik, Signalisation, Steuerung und Regelung sowie Leistungsverstärkung betrachtet.

Elementarbausteine wie Sensoren und Aktoren, welche den Übergang zur Elektronik darstellen, sowie Steuerungen und Schnittstellen werden behandelt. In der Produktionstechnik werden diese Elementarbausteine in verschiedenen Automatisierungsgeräten eingesetzt, und schliesslich zu Gesamtanlagen verdichtet.


Unterschiedliche Konzepte zur Automatisierung, Auslegung, Beschreibung und Simulation der Anlagen werden diskutiert, die Sicherstellung der Personensicherheit behandelt. Die wirtschaftlichen Randbedingungen werden ebenfalls berücksichtigt. Dies führt auf die Diskussion der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von komplexen Anlagen und auf heute in der Forschung befindliche Konzepte zur Fehlertoleranz, Autodiagnose und Selbstreparatur, kognitive Systeme und Agentensysteme.
In theoretischen und Laborübungen können die Studierenden selbst Erfahrung gewinnen, die sie zur Konzeption, Berechnung und Inbetriebnahme von automatisierten Systemen qualifizieren.
Skriptwird schriftlich themenweise ausgegeben.
151-0840-00LOptimization and Machine Learning
Note: previous course title until FS20 "Principles of FEM-Based Optimization and Robustness Analysis".
W+4 KP2V + 2UB. Berisha, D. Mohr
KurzbeschreibungThe course teaches the basics of nonlinear optimization and concepts of machine learning. An introduction to the finite element method allows an extension of the application area to real engineering problems such as structural optimization and modeling of material behavior on different length scales.
LernzielStudents will learn mathematical optimization methods including gradient based and gradient free methods as well as established algorithms in the context of machine learning to solve real engineering problems, which are generally non-linear in nature. Strategies to ensure efficient training of machine learning models based on large data sets define another teaching goal of the course.

Optimization tools (MATLAB, LS-Opt, Python) and the finite element program ABAQUS are presented to solve both general and real engineering problems.
Inhalt- Introduction into Nonlinear Optimization
- Design of Experiments DoE
- Introduction into Nonlinear Finite Element Analysis
- Optimization based on Meta Modeling Techniques
- Shape and Topology Optimization
- Robustness and Sensitivity Analysis
- Fundamentals of Machine Learning
- Generalized methods for regression and classification, Neural Networks, Support Vector machines
- Supervised and unsupervised learning
SkriptLecture slides and literature
151-0304-00LDimensionieren IIW4 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.
151-0515-00LContinuum Mechanics 2W4 KP2V + 1UE. Mazza, R. Hopf
KurzbeschreibungAn introduction to finite deformation continuum mechanics and nonlinear material behavior. Coverage of basic tensor- manipulations and calculus, descriptions of kinematics, and balance laws . Discussion of invariance principles and mechanical response functions for elastic materials.
LernzielTo provide a modern introduction to the foundations of continuum mechanics and prepare students for further studies in solid
mechanics and related disciplines.
Inhalt1. Tensors: algebra, linear operators
2. Tensors: calculus
3. Kinematics: motion, gradient, polar decomposition
4. Kinematics: strain
5. Kinematics: rates
6. Global Balance: mass, momentum
7. Stress: Cauchy's theorem
8. Stress: alternative measures
9. Invariance: observer
10. Material Response: elasticity
SkriptNone.
LiteraturRecommended texts:
(1) Nonlinear solid mechanics, G.A. Holzapfel (2000).
(2) An introduction to continuum mechanics, M.B. Rubin (2003).
151-0540-00LExperimentelle MechanikW4 KP2V + 1UJ. Dual, T. Brack
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, Elektrotechnik
151-0630-00LNanorobotics Information W4 KP2V + 1US. Pané Vidal
KurzbeschreibungNanorobotics is an interdisciplinary field that includes topics from nanotechnology and robotics. The aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field.
LernzielThe aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field. These topics include basic principles of nanorobotics, building parts for nanorobotic systems, powering and locomotion of nanorobots, manipulation, assembly and sensing using nanorobots, molecular motors, and nanorobotics for nanomedicine.
151-0641-00LIntroduction to Robotics and Mechatronics Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 45.

Enrollment is only valid through registration on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch). Registrations per e-mail is no longer accepted!
W4 KP2V + 2UB. Nelson, N. Shamsudhin
KurzbeschreibungThe aim of this lecture is to expose students to the fundamentals of mechatronic and robotic systems. Over the course of these lectures, topics will include how to interface a computer with the real world, different types of sensors and their use, different types of actuators and their use.
LernzielAn ever-increasing number of mechatronic systems are finding their way into our daily lives. Mechatronic systems synergistically combine computer science, electrical engineering, and mechanical engineering. Robotics systems can be viewed as a subset of mechatronics that focuses on sophisticated control of moving devices.

The aim of this course is to practically and theoretically expose students to the fundamentals of mechatronic and robotic systems. Over the course of the semester, the lecture topics will include an overview of robotics, an introduction to different types of sensors and their use, the programming of microcontrollers and interfacing these embedded computers with the real world, signal filtering and processing, an introduction to different types of actuators and their use, an overview of computer vision, and forward and inverse kinematics. Throughout the course, students will periodically attend laboratory sessions and implement lessons learned during lectures on real mechatronic systems. By the end of the course, you will be able to independently choose, design and integrate these different building blocks into a working mechatronic system.
InhaltThe course consists of weekly lectures and lab sessions. The weekly topics are the following:
0. Course Introduction
1. C Programming
2. Sensors
3. Data Acquisition
4. Signal Processing
5. Digital Filtering
6. Actuators
7. Computer Vision and Kinematics
8. Modeling and Control
9. Review and Outlook

The lecture schedule can be found on our course page on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch)
Voraussetzungen / BesonderesThe students are expected to be familiar with C programming.
151-1224-00LÖlhydraulik und PneumatikW4 KP2V + 2UJ.  Lodewyks
KurzbeschreibungVermittlung der physikalischen und technischen Grundlagen ölhydraulischer und pneumatischer Systeme und ihrer Bauelemente wie Pumpen, Motoren, Zylinder und Ventile, mit Schwergewicht auf der Servo- und Proportionaltechnik und der Regelung fluidischer Antriebe. Überblick über Anwendungsbeispielen aus dem Maschinenbau.
LernzielDer Student
- kann die Funktionsweise eines ölhydraulischen oder pneumatischen Systems interpretieren und kann einfache Schaltungen entwerfen
- kann den Aufbau und die Funktionsweise der Bauelemente erklären und kann sie nach Anforderungen dimensionieren und auswählen
- kann das dynamische Verhalten eines servohydraulischen Zylinder- antriebes simulieren und kann eine optimale Zustandsregelung mit Beobachter auslegen.
InhaltBedeutung der Oelhydraulik und Pneumatik, Begriffe, Anwendungsbeispiele,
Repetitorium der wichtigsten strömungstechnischen Grundlagen u.a. Kompressibilität eines Fluides, Durchfluss durch Drosseln und Spalten und Reibungsverluste in Leitungen.
Aufbau und Elemente hydraulischer und pneumatischer Anlagen, Funktion und Bauformen von Pumpen, Motoren und Zylinder, Druck-, Mengen-, Sperr-, Wege-, Proportional- und Servoventile,
Grundschaltungen hydraulischer und pneumatischer Systeme.
Dynamisches Verhalten und Zustandsregelung hydraulischer und pneumatischer Servoantriebe.
Übungen
Rechenübungen zur Auslegung fluidischer Antriebe
Aufnahme der Kennlinien von Drosseln, Ventilen und Pumpen
Aufbau eines pneumatisch gesteuerten Antriebes
Simulation und experimentelle Untersuchung eines zustandsgeregelten servohydraulischen Zylinderantriebes.
SkriptAutographie Oelhydraulik
Manuskript Zustandsregelung eines Servohydraulischen Zylinderantriebes
Manuskript Elemente einer Druckluftversorgung
Manuskript Modellierung eines Servopneumatischen Zylinderantriebes
Voraussetzungen / BesonderesDie Vorlesung eignet sich für Studierende ab dem 5. Semester. Im FS2021 finden die Vorlesungen mindestens bis Ostern ausschliesslich digital statt. Alle notwendigen Informationen und Unterlagen befinden sich auf Moodle.
Biomedizinische Technik
Fokus-Koordinator: Prof. Bradley Nelson
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0515-00LContinuum Mechanics 2W4 KP2V + 1UE. Mazza, R. Hopf
KurzbeschreibungAn introduction to finite deformation continuum mechanics and nonlinear material behavior. Coverage of basic tensor- manipulations and calculus, descriptions of kinematics, and balance laws . Discussion of invariance principles and mechanical response functions for elastic materials.
LernzielTo provide a modern introduction to the foundations of continuum mechanics and prepare students for further studies in solid
mechanics and related disciplines.
Inhalt1. Tensors: algebra, linear operators
2. Tensors: calculus
3. Kinematics: motion, gradient, polar decomposition
4. Kinematics: strain
5. Kinematics: rates
6. Global Balance: mass, momentum
7. Stress: Cauchy's theorem
8. Stress: alternative measures
9. Invariance: observer
10. Material Response: elasticity
SkriptNone.
LiteraturRecommended texts:
(1) Nonlinear solid mechanics, G.A. Holzapfel (2000).
(2) An introduction to continuum mechanics, M.B. Rubin (2003).
151-0540-00LExperimentelle MechanikW4 KP2V + 1UJ. Dual, T. Brack
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, Elektrotechnik
151-0630-00LNanorobotics Information W4 KP2V + 1US. Pané Vidal
KurzbeschreibungNanorobotics is an interdisciplinary field that includes topics from nanotechnology and robotics. The aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field.
LernzielThe aim of this course is to expose students to the fundamental and essential aspects of this emerging field. These topics include basic principles of nanorobotics, building parts for nanorobotic systems, powering and locomotion of nanorobots, manipulation, assembly and sensing using nanorobots, molecular motors, and nanorobotics for nanomedicine.
151-0641-00LIntroduction to Robotics and Mechatronics Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 45.

Enrollment is only valid through registration on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch). Registrations per e-mail is no longer accepted!
W4 KP2V + 2UB. Nelson, N. Shamsudhin
KurzbeschreibungThe aim of this lecture is to expose students to the fundamentals of mechatronic and robotic systems. Over the course of these lectures, topics will include how to interface a computer with the real world, different types of sensors and their use, different types of actuators and their use.
LernzielAn ever-increasing number of mechatronic systems are finding their way into our daily lives. Mechatronic systems synergistically combine computer science, electrical engineering, and mechanical engineering. Robotics systems can be viewed as a subset of mechatronics that focuses on sophisticated control of moving devices.

The aim of this course is to practically and theoretically expose students to the fundamentals of mechatronic and robotic systems. Over the course of the semester, the lecture topics will include an overview of robotics, an introduction to different types of sensors and their use, the programming of microcontrollers and interfacing these embedded computers with the real world, signal filtering and processing, an introduction to different types of actuators and their use, an overview of computer vision, and forward and inverse kinematics. Throughout the course, students will periodically attend laboratory sessions and implement lessons learned during lectures on real mechatronic systems. By the end of the course, you will be able to independently choose, design and integrate these different building blocks into a working mechatronic system.
InhaltThe course consists of weekly lectures and lab sessions. The weekly topics are the following:
0. Course Introduction
1. C Programming
2. Sensors
3. Data Acquisition
4. Signal Processing
5. Digital Filtering
6. Actuators
7. Computer Vision and Kinematics
8. Modeling and Control
9. Review and Outlook

The lecture schedule can be found on our course page on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch)
Voraussetzungen / BesonderesThe students are expected to be familiar with C programming.
151-0946-00LMacromolecular Engineering: Networks and GelsW4 KP4GM. Tibbitt
KurzbeschreibungThis course will provide an introduction to the design and physics of soft matter with a focus on polymer networks and hydrogels. The course will integrate fundamental aspects of polymer physics, engineering of soft materials, mechanics of viscoelastic materials, applications of networks and gels in biomedical applications including tissue engineering, 3D printing, and drug delivery.
LernzielThe main learning objectives of this course are: 1. Identify the key characteristics of soft matter and the properties of ideal and non-ideal macromolecules. 2. Calculate the physical properties of polymers in solution. 3. Predict macroscale properties of polymer networks and gels based on constituent chemical structure and topology. 4. Design networks and gels for industrial and biomedical applications. 5. Read and evaluate research papers on recent research on networks and gels and communicate the content orally to a multidisciplinary audience.
SkriptClass notes and handouts.
LiteraturPolymer Physics by M. Rubinstein and R.H. Colby; samplings from other texts.
Voraussetzungen / BesonderesPhysics I+II, Thermodynamics I+II
151-0980-00LBiofluiddynamicsW4 KP2V + 1UD. Obrist, P. Jenny
KurzbeschreibungIntroduction to the fluid dynamics of the human body and the modeling of physiological flow processes (biomedical fluid dynamics).
LernzielA basic understanding of fluid dynamical processes in the human body. Knowledge of the basic concepts of fluid dynamics and the ability to apply these concepts appropriately.
InhaltThis lecture is an introduction to the fluid dynamics of the human body (biomedical fluid dynamics). For selected topics of human physiology, we introduce fundamental concepts of fluid dynamics (e.g., creeping flow, incompressible flow, flow in porous media, flow with particles, fluid-structure interaction) and use them to model physiological flow processes. The list of studied topics includes the cardiovascular system and related diseases, blood rheology, microcirculation, respiratory fluid dynamics and fluid dynamics of the inner ear.
SkriptLecture notes are provided electronically.
LiteraturA list of books on selected topics of biofluiddynamics can be found on the course web page.
376-0022-00LImaging and Computing in Medicine Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W4 KP3GR. Müller, C. J. Collins
KurzbeschreibungImaging and computing methods are key to advances and innovation in medicine. This course introduces established fundamentals as well as modern techniques and methods of imaging and computing in medicine.
Lernziel1. Understanding and practical implementation of biosignal processes methods for imaging
2. Understanding of imaging techniques including radiation imaging, radiographic imaging systems, computed tomography imaging, diagnostic ultrasound imaging, and magnetic resonance imaging
3. Knowledge of computing, programming, modelling and simulation fundamentals
4. Computational and systems thinking as well as scripting and programming skills
5. Understanding and practical implementation of emerging computational methods and their application in medicine including artificial intelligence, deep learning, big data, and complexity
6. Understanding of the emerging concept of personalised and in silico medicine
7. Encouragement of critical thinking and creating an environment for independent and self-directed studying
InhaltImaging and computing methods are key to advances and innovation in medicine. This course introduces established fundamentals as well as modern techniques and methods of imaging and computing in medicine. For the imaging portion of the course, biosignal processing, radiation imaging, radiographic imaging systems, computed tomography imaging, diagnostic ultrasound imaging, and magnetic resonance imaging are covered. For the computing portion of the course, computing, programming, and modelling and simulation fundamentals are covered as well as their application in artificial intelligence and deep learning; complexity and systems medicine; big data and personalised medicine; and computational physiology and in silico medicine.
The course is structured as a seminar in three parts of 45 minutes with video lectures and a flipped classroom setup: in the first part (TORQUEs: Tiny, Open-with-Restrictions courses focused on QUality and Effectiveness), students study the basic concepts in short video lectures on the online learning platform Moodle. At the end of this first part, students are able to post a number of questions in the Moodle forum or directly in the comments section of the video lecture that will be addressed in the second part of the lectures using a flipped classroom concept. For the flipped classroom, the lecturers may prepare additional teaching material to answer the posted questions and potentially discuss further questions (Q&A). Following the Q&A, the students will form small groups to acquire additional knowledge using online, interactive activities or additionally distributed material and discuss their findings in teams. Learning outcomes will be reinforced with weekly Moodle assignments, to be completed during the flipped classroom portion.
SkriptStored on Moodle.
Voraussetzungen / BesonderesLectures will be given in English.
376-0210-00LBiomechatronics
Primär für Gesundheitswissenschaften und Technologie Studierende ausgelegt.

Die Biomechatronics Vorlesung ist nicht für Studierende geeignet, welche bereits die Vorlesung "Physical Human-Robot Interaction"(376-1504-00L) besucht haben, da sie ähnliche Themen abdeckt.

Matlab Kenntnisse sind vorteilhaft -> online Tutorial http://www.imrtweb.ethz.ch/matlab/
W4 KP3GR. Gassert, N. Gerig, O. Lambercy, P. Wolf
KurzbeschreibungDevelopment of mechatronic systems (i.e. mechanics, electronics, computer science and system integration) with inspiration from biology and application in the living (human) organism.
LernzielThe objective of this course is to give an introduction to the fundamentals of biomechatronics, through lectures on the underlying theoretical/mechatronics aspects and application fields. In the exercises, these concepts will be intensified and trained on the basis of specific examples. The course will guide students through the design and evaluation process of such systems, and highlight a number of applications.

By the end of this course, you should understand the critical elements of biomechatronics and their interaction with biological systems, both in terms of engineering metrics and human factors. You will be able to apply the learned methods and principles to the design, improvement and evaluation of safe and efficient biomechatronics systems.
InhaltThe course will cover the interdisciplinary elements of biomechatronics, ranging from human factors to sensor and actuator technologies, real-time signal processing, system kinematics and dynamics, modeling and simulation, controls and graphical rendering as well as safety/ethical aspects, and provide an overview of the diverse applications of biomechatronics technology.
SkriptSlides will be distributed through moodle before the lectures.
LiteraturBrooker, G. (2012). Introduction to Biomechatronics. SciTech Publishing.
Riener, R., Harders, M. (2012) Virtual Reality in Medicine. Springer, London.
Voraussetzungen / BesonderesNone
Management, Technology and Economics
Fokus-Koordintor: Prof. Stefano Brusoni D-MTEC und Dr. Bastian Bergmann D-MTEC
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
363-0302-00LHuman Resource Management: Leading Teams Information W+3 KP2GG. Grote
KurzbeschreibungThe basic processes of human resource management are discussed (selection, reward systems, performance evaluation, career development) and embedded in the broader context of leadership in teams. Leadership concepts and group processes are presented. Practical instruments supporting leadership functions are introduced and applied in business settings through student projects.
Lernziel• Understand basic HRM functions and their relationship to leadership
• Know instruments for selection, performance appraisal, compensation, and development
• Understand leadership requirements and success factors in leadership
• Know fundamental processes in teams
• Apply and expand theoretical knowledge on a specific topic in self-guided learning
• Manage team processes and diversity
InhaltHuman Resource Management (HRM) concerns the policies, practices, and systems that influence employees' behavior, attitudes, and performance. HRM aims at applying human resources within organizations such that people succeed and organizational performance improves. HRM is of high strategic relevance as evidenced by strong links between good HRM practices and business outcomes.

In the course, concepts and instruments for employee selection, performance management, and personnel development are presented. Some instruments are also practically applied in small groups. Fundamentals of effective leadership and dynamics in teams are discussed, in particular in view of the increasing demands for balancing stability and flexibility in fast-changing organizations.

The course is taught from the perspective of team members' and team leaders' role in HRM, not from the perspective of HR managers. Thereby, students can directly relate their own experience to the HRM practices discussed. This applies to prior work experience, but also to any other teamwork experience, be it as a student or in a private role, for instance in sports clubs. Selecting the right team members, discussing and improving individual and team performance, managing task and relational conflicts, and sharing and building on each other's knowledge to solve problems are ubiquituous challenges that the course addresses.

As part of the course, students also apply HRM instruments in company contexts in a group semester project. Topics for these projects are determined prior to the course and in the past have concerned leadership assessment, performance-based pay, and working in virtual teams. Students are provided with background literature and specific tools to conduct the project and are accompanied by a project advisor who provides additional support.
SkriptThere is no script.
LiteraturA reading list and the respective documents are provided via moodle.
363-0302-02LHuman Resource Management: Leading Teams (Additional Cases) Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Nur für Maschineningenieurwissenschaften BSc Fokus MTEC
W+1 KP2AG. Grote
KurzbeschreibungStudents write a term paper based on a literature review in an HRM-reöated topic of their choice (e.g., employee selection, performance management, leadership, group dynamics).
LernzielStudents work through an HRM-related topic on their own and develop practical and research ideas around that topic.
Voraussetzungen / BesonderesThe lecture 363-0302-00L Human Resource Management: Leading Teams needs to be taken in order to participate in this module
151-0700-00LFertigungstechnikW4 KP2V + 2UK. Wegener
KurzbeschreibungGrundbegriffe der Produktionstechnik, Umformen, Spanen, Laserbearbeitung, Mechatronik im Produktionsmaschinenbau, Qualitätssicherung Prozesskettenplanung.
Lernziel- Kenntnis fertigungstechnischer Grundbegriffe
- Grundkenntnisse einiger Verfahren, deren Funktionsweise und Auslegung
(Umformtechnik, Trennende Verfahren, Lasertechnik)
- Wissen um produktdefinierende Eigenschaften und Anwendungsgrenzen
- im Wettbewerb der Verfahren die richtigen Entscheidungen treffen,
- Vorgehen zur Prozesskettenplanung
- Grundkenntnisse zur Qualitätssicherung
InhaltErläuterung produktionstechnischer Grundbegriffe und Einblick in die Funktionsweise eines Fertigungsbetriebs. Vorgestellt werden in unterschiedlicher Tiefe umformende und trennende Fertigungsverfahren, sowie die Laserbearbeitung (schweissen und schneiden), deren Auslegung, produktdefinierende Eigenschaften und Anwendungsgrenzen sowie die zugehörigen Fertigungsmittel. Behandelt werden weiter Grundbegriffe der industriellen Messtechnik und mechatronische Konzepte im Werkzeugmaschinenbau.
SkriptJa
LiteraturHerbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.) Fertigungstechnik. 6. Aufl. Springer Verlag 2003
Voraussetzungen / BesonderesEs ist eine Exkursion zu einem oder zwei fertigungstechnischen Betrieben geplant
351-0578-00LEinführung in die Wirtschaftspolitik Belegung eingeschränkt - Details anzeigen W2 KP2VH. Mikosch
KurzbeschreibungErster Zugang zur Theorie der Wirtschaftspolitik.
LernzielErster Zugang zur Theorie der Wirtschaftspolitik. Grundsätzliches Verständnis von wirtschaftspolitschen Mechanismen.
InhaltWirtschaftspolitik ist die Gesamtheit aller Massnahmen von staatlichen Institutionen mit denen das Wirtschaftsgeschehen geregelt und gestaltet wird. Die Vorlesung bietet einen ersten Zugang zur Theorie der Wirtschaftspolitik.

Gliederung der Vorlesung:

1.) Wohlfahrtsökonomische Grundlagen: Wohlfahrtsfunktion, Pareto-Optimalität, Wirtschaftspolitik als Mittel-Zweck-Analyse u.a.

2.) Wirtschaftsordnungen: Geplante und ungeplante Ordnung
3.) Wettbewerb und Effizienz: Hauptsätze der Wohlfahrtsökonomik, Effizienz von Wettbewerbsmärkten
4.) Wettbewerbspolitik: Sicherstellung einer wettbewerblichen Ordnung

Gründe für Marktversagen:
5.) Externe Effekte
6.) Öffentliche Güter
7.) Natürliche Monopole
8.) Informationsasymmetrien
9.) Anpassungskosten
10.) Irrationalität

11.) Wirtschaftspolitik und Politische Ökonomie

Die Vorlesung beinhaltet Anwendungsbeispiele und Exkurse, um eine Verbindung zwischen Theorie und Praxis der Wirtschaftspolitik herzustellen. Z. B. Verteilungseffekte von wirtschaftspolitischen Massnahmen, Kartellpolitik am Ölmarkt, Internalisierung externer Effekte durch Emissionshandel, moralisches Risiko am Finanzmarkt, Nudging, zeitinkonsistente Präferenzen im Bereich der Gesundheitspolitik
SkriptJa (in Form von Vorlesungsslides).
351-0778-00LDiscovering Management
Entry level course in management for BSc, MSc and PHD students at all levels not belonging to D-MTEC.
This course can be complemented with Discovering Management (Excercises) 351-0778-01L.
W3 KP3GL. De Cuyper, S. Brusoni, B. Clarysse, V. Hoffmann, T. Netland, G. von Krogh
KurzbeschreibungDiscovering Management offers an introduction to the field of business management and entrepreneurship for engineers and natural scientists. The module provides an overview of the principles of management, teaches knowledge about management that is highly complementary to the students' technical knowledge, and provides a basis for advancing the knowledge of the various subjects offered at D-MTEC.
LernzielThe objective of this course is to introduce the students to the relevant topics of the management literature and give them a good introduction in entrepreneurship topics too. The course is a series of lectures on the topics of strategy, innovation, marketing, corporate social responsibility, and productions and operations management. These different lectures provide the theoretical and conceptual foundations of management. In addition, students are required to work in teams on a project. The purpose of this project is to analyse the innovative needs of a large multinational company and develop a business case for the company to grow.
InhaltDiscovering Management aims to broaden the students' understanding of the principles of business management, emphasizing the interdependence of various topics in the development and management of a firm. The lectures introduce students not only to topics relevant for managing large corporations, but also touch upon the different aspects of starting up your own venture. The lectures will be presented by the respective area specialists at D-MTEC.
The course broadens the view and understanding of technology by linking it with its commercial applications and with society. The lectures are designed to introduce students to topics related to strategy, corporate innovation, corporate social responsibility, and business model innovation. Practical examples from industry will stimulate the students to critically assess these issues.
Voraussetzungen / BesonderesDiscovering Management is designed to suit the needs and expectations of Bachelor students at all levels as well as Master and PhD students not belonging to D-MTEC. By providing an overview of Business Management, this course is an ideal enrichment of the standard curriculum at ETH Zurich.
No prior knowledge of business or economics is required to successfully complete this course.
351-0778-01LDiscovering Management (Exercises)
Complementary exercises for the module Discovering Managment.

Prerequisite: Participation and successful completion of the module Discovering Management (351-0778-00L) is mandatory.
W1 KP1UB. Clarysse
KurzbeschreibungThis course is offered complementary to the basis course 351-0778-00L, "Discovering Management". The course offers an additional exercise in the form of a project conducted in team.
LernzielThis course is offered to complement the course 351-0778-00L. The course offers an additional exercise to the more theoretical and conceptual content of Discovering Management.

While Discovering Management offers an introduction to various management topics, in this course, creative skills will be trained by the business game exercise. It is a participant-centered, team-based learning activity, which provides students with the opportunity to place themselves in the role of Chief Innovation Officer of a large multinational company.
InhaltAs the students learn more about the specific case and identify the challenge they are faced with, they will have to develop an innovative business case for this multinational corporation. Doing so, this exercise will provide an insight into the context of managerial problem-solving and corporate innovation, and enhance the students' appreciation for the complex tasks companies and managers deal with. The exercise presents a realistic model of a company and provides a valuable learning platform to integrate the increasingly important development of the skills and competences required to identify entrepreneurial opportunities, analyse the future business environment and successfully respond to it by taking systematic decisions, e.g. critical assessment of technological possibilities.
363-0764-00LProject ManagementW2 KP2VC. G. C. Marxt
KurzbeschreibungThe course gives a detailed introduction into various aspects of classic and agile project management. Established concepts and methods for initiating, planning and executing projects are introduced and major challenges discussed. Additionally the course covers different agile and hybrid project management concepts.
LernzielProjects are not only the base of work in modern enterprises but also the primary type of cooperation with customers. Students of ETH will often work in or manage projects in the course of their career. Good project management knowledge is not only a guarantee for individual but also for company wide success.

The goal of this course is to give a detailed introduction into project management, more specific participants
- will understand the basics of successful classic and agile project management
- are able to apply the concepts and methods of project management in their day to day work
- are able to identify different project management practices and are able to suggest improvements
- will contribute to projects in your organization in a positive way
- will be able to plan and execute projects successfully.
InhaltThe competitiveness of companies is driven by the development of a concise strategy and its successful implementation. Especially strategy execution poses several challenges to senior management: clear communication of goals, ongoing follow up of activities, a sound monitoring and control system. All these aspect are covered by successfully implementing and applying program and project management. As an introductory course we will focus mainly on project management.
In the last decade project management has become an important discipline in management and several internationally recognized project management methods can be found: PMBOK, IPMA ICB, PRINCE 2, etc. These frameworks have proven to be very useful in day-to-day work.
Unfortunately the environment companies are working in has changed parallel to the rise of PM as a discipline. Incremental but even more important fundamental changes happen more often and much faster than a decade ago. Experience has shown that the classic PM approaches lack the inherent dynamics to cope with these challenges. So overtime new methods have surfaced, such as SCRUM. These methods are called Agile Project Management methods and follow a dynamic model of reality, called complex adaptive systems perspective.
This course will cover both classic and agile project management topics. The first part of the semester will lay the basics by discussing the classic way of planning, organizing and executing a project based on its life cycle. Topics covered include: drafting project proposals, stake holder analysis, different aspects of project planning, project organization, project risk management, project execution, project control, leadership in projects incl. conflict mitigation strategies, termination and documentation. In the second part basic conceptual topics for agile project management such as the agile manifesto, SCRUM, Lean, Kanban, XP, rapid results are covered. The course tries to tap into pre-existing knowledge of the participants using a very interactive approach including in-class discussion, short exercises and case studies.
SkriptNo
The lecture slides and other additional material (papers, book chapters, case studies, etc.) will be available for download from Moodle before each class.
363-1017-00LRisk and Insurance EconomicsW3 KP2GI. Gemmo
KurzbeschreibungThe course covers the economics of risk and insurance, in particular the following topics will be discussed:
2) individual decision making under risk
3) fundamentals of insurance
4) information asymmetries in insurance markets
5) the macroeconomic role of insurers
LernzielThe goal is to introduce students to basic concepts of risk, risk management and economics of insurance.
Inhalt“The ability to define what may happen in the future and to choose among alternatives lies at the heart of contemporary societies. Risk management guides us over a vast range of decision-making from allocation of wealth to safeguarding public health, from waging war to planning a family, from paying insurance premiums to wearing a seatbelt, from planting corn to marketing cornflakes.” (Peter L. Bernstein)

Every member of society faces various decisions under uncertainty on a daily basis. Many individuals apply measures to manage these risks without even thinking about it; many are subject to behavioral biases when making these decisions. In the first part of this lecture, we discuss normative decision concepts, such as Expected Utility Theory, and contrast them with empirically observed behavior.

Students learn about the rationale for individuals to purchase insurance as part of a risk management strategy. In a theoretical framework, we then derive the optimal level of insurance demand and discuss how this result depends on the underlying assumptions. After learning the basics for understanding the specifications, particularities, and mechanisms of insurance markets, we discuss the consequences of information asymmetries in these markets.

Insurance companies do not only provide individuals with a way to decrease uncertainty of wealth, they also play a vital role for businesses that want to manage business risk, for the real economy by providing funds and pooling risks, and for the financial market by being important counterparties in numerous financial transactions. In the last part of this lecture, we shed light on these different roles of insurance companies. We compare the implications for different stakeholders and (insurance) markets in general.

Finally, course participants familiarize themselves with selected research papers that analyze individuals’ decision-making under risk or examine specific details about the different roles of insurance companies.
LiteraturMain literature:

- Eeckhoudt, L., Gollier, C., & Schlesinger, H. (2005). Economic and Financial Decisions under Risk. Princeton University Press.
- Zweifel, P., & Eisen, R. (2012). Insurance Economics. Springer.


Further readings:

- Dionne, G. (Ed.). (2013). Handbook of Insurance (2nd ed.). Springer.
- Hufeld, F., Koijen, R. S., & Thimann, C. (Eds.). (2017). The Economics, Regulation, and Systemic Risk of Insurance Markets. Oxford University Press.
- Niehaus, H., & Harrington, S. (2003). Risk Management and Insurance (2nd ed.). McGraw Hill.
- Rees, R., & Wambach, A. (2008). The Microeconomics of Insurance, Foundations and Trends® in Microeconomics, 4(1–2), 1-163.
363-1038-00LSustainability Start-Up Seminar Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 30.
W3 KP2GA. H. Sägesser
KurzbeschreibungExperts lead participants through a venturing process inspired by Lean and Design Thinking methodologies. The course contains problem identification, idea generation and evaluation, team formation, and the development of one entrepreneurial idea per team. A special focus is put on sustainability, in particular on climate change and biodiversity.
Lernziel1. Students have experienced and know how to take the first steps towards co-creating a venture and potentially company
2. Students reflect deeply on sustainability issues (with a focus on climate change & biodiversity) and can formulate a problem statement
3. Students believe in their ability to bring change to the world with their own ideas
4. Students are able to apply entrepreneurial practices such as the lean startup approach
5. Students have built a first network and know how to proceed and who to approach in case they would like to take their ventures further.
InhaltThis course is aimed at people with a keen interest to address sustainability issues (with a focus on climate change and biodiversity), with a curious mindset, and potentially first ideas for entrepreneurial action!

The seminar consists of a mix of lectures, workshops, individual working sessions, teamwork, and student presentations/pitches. This class is taught by a reflective practitioner of entrepreneurial action for societal transformation. Real-world climate entrepreneurs and experts from the Swiss start-up and sustainability community will be invited to support individual sessions.

All course content is based on latest international entrepreneurship practices.

The seminar starts with an introduction to sustainability (with a special focus on climate change & energy) and entrepreneurship. Students are asked to self-select into an area of their interest in which they will develop entrepreneurial ideas throughout the course.

The first part of the course then focuses on deeply understanding sustainability problems within the area of interest. Through workshops and self-study, students will identify key design challenges, generate ideas, as well as provide systematic and constructive feedback to their peers.

In the second part of the course, students will form teams around their generated ideas. In these teams they will develop a business model and, following the lean start-up process, conduct real-life testing, as well as pivoting of these business models.

In the final part of the course, students present their insights gained from the lean start-up process, as well as pitch their entrepreneurial ideas and business models to an expert jury. The course will conclude with a session that provides students with a network and resources to further pursue their entrepreneurial journey.
SkriptAll material will be made available to the participants.
LiteraturNo pre-reading required.

Recommended literature:
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisite:
Interest in sustainability & entrepreneurship.

Notes:
1. It is not required that participants already have an idea for entrepreneurial action at the beginning of the course.
2. Focus is on entrepreneurial action which can take many forms. Eg. startup, SME, campaign, intrapreneurial action, non-profit, ...
2. No legal entities (e.g. GmbH, Association, AG) need to be founded for this course.

Target participants:
PhD students, Msc students and MAS students from all departments. The number of participants is limited to max.30.

Waiting list:
After subscribing you will be added to the waiting list.
The lecturer will contact you a few weeks before the start of the seminar to confirm your interest and to ensure a good mixture of study backgrounds, only then you're accepted to the course.
Design, Mechanics and Materials
Fokus-Koordinator: 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
151-0332-00LInterdisciplinary Product Development: Definition, Realisation and Validation of Product Concepts Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to: 5 (ETHZ) + 20 (ZHdK)

To apply for the course please create a pdf of 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 your CV as well, send the pdf to martin.schuetz@mavt.ethz.ch.
W+4 KP2G + 4AM. Schütz
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
Voraussetzungen / BesonderesNumber of participants limited to: 5 (ETHZ) + 20 (ZHdK)

To apply for the course please create a pdf of 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 Your CV as well, send the pdf to martin.schuetz@mavt.ethz.ch.
151-0540-00LExperimentelle MechanikW+4 KP2V + 1UJ. Dual, T. Brack
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, Elektrotechnik
151-3202-00LProduct Development and Engineering Design Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 60.
W+4 KP2GK. Shea, T. Stankovic
KurzbeschreibungThe course introduces students to the product development process. In a team, you will explore the early phases of conceptual development and product design, from ideation and concept generation through to hands-on prototyping. This is an opportunity to gain product development experience and improve your skills in prototyping and presenting your product ideas. The project topic changes each year.
LernzielThe course introduces you to the product development process and methods in engineering design for: product planning, user-centered design, creating product specifications, ideation including concept generation and selection methods, material selection methods and prototyping. Further topics include design for manufacture and design for additive manufacture. You will actively apply the process and methods learned throughout the semester in a team on a product development project including prototyping.
InhaltWeekly topics accompanying the product development project include:
1 Introduction to Product Development and Engineering Design
2 Product Planning and Social-Economic-Technology (SET) Factors
3 User-Centered Design and Product Specifications
4 Concept Generation and Selection Methods
5 System Design and Embodiment Design
6 Prototyping and Prototype Planning
7 Material Selection in Engineering Design
8 Design for Manufacture and Design for Additive Manufacture
Skriptavailable on Moodle
LiteraturUlrich, Eppinger, and Yang, Product Design and Development. 7th ed., McGraw-Hill Education, 2020.

Cagan and Vogel, Creating Breakthrough Products: Revealing the Secrets that Drive Global Innovation, 2nd Edition, Pearson Education, 2013.
Voraussetzungen / BesonderesAlthough the course is offered to ME (BSc and MSc) and CS (BSc and MSc) students, priority will be given to ME BSc students in the Focus Design, Mechanics, and Materials if the course is full.
151-0304-00LDimensionieren IIW4 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.
Studierende sind in der Lage:
• gängige VR-Technologien zu evaluieren und die geeignetste für eine gegebene Aufgabe auszuwählen bezüglich der folgenden Gesichtspunkte:
o Visualisierungsmöglichkeiten: Monitore, Projektionssysteme, Datenbrillen
o Positionserfassungssystemen (optisch/elektromagnetisch/mechanisch)
o Interaktionstechnologien: Datenhandschuhe, Möglichkeit des echten Laufens/Erfassung der Augenbewegung/manuelle Interaktion, usw.
• eine VR-Anwendung selbstständig zu entwickeln,
• die VR-Technologie auf industrielle Anforderungen anzuwenden,
• das erlernte Wissen in einer praktischen Anwendung zu vertiefen.
• grundlegende Unterschiede in Anwendung digitaler Welten zu vergleichen (VR/AR/MR/XR)
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.30.-
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.
151-0515-00LContinuum Mechanics 2W4 KP2V + 1UE. Mazza, R. Hopf
KurzbeschreibungAn introduction to finite deformation continuum mechanics and nonlinear material behavior. Coverage of basic tensor- manipulations and calculus, descriptions of kinematics, and balance laws . Discussion of invariance principles and mechanical response functions for elastic materials.
LernzielTo provide a modern introduction to the foundations of continuum mechanics and prepare students for further studies in solid
mechanics and related disciplines.
Inhalt1. Tensors: algebra, linear operators
2. Tensors: calculus
3. Kinematics: motion, gradient, polar decomposition
4. Kinematics: strain
5. Kinematics: rates
6. Global Balance: mass, momentum
7. Stress: Cauchy's theorem
8. Stress: alternative measures
9. Invariance: observer
10. Material Response: elasticity
SkriptNone.
LiteraturRecommended texts:
(1) Nonlinear solid mechanics, G.A. Holzapfel (2000).
(2) An introduction to continuum mechanics, M.B. Rubin (2003).
151-0516-00LNicht-glatte Dynamik
Diese Lerneinheit wird zum letzten Mal im FS21 angeboten.
W5 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 lineare Komplementaritätsprobleme. Numerische Zeitintegration des kombinierten Reib-Stoss-Kontaktproblems.
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: Lineares Komplementaritätsproblem (LCP), Zeitdiskretisierung nach Moreau, Kontaktproblem in lokalen Koordinaten als LCP.
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
151-0518-00LComputational Mechanics I: Intro to FEAW4 KP4GD. Kochmann
KurzbeschreibungNumerical methods and techniques for solving initial boundary value problems in solid mechanics (heat conduction, static and dynamic mechanics problems of solids and structures). Finite difference methods, indirect and direct techniques, variational methods, finite element (FE) method, FE analysis in small strains for applications in structural mechanics and solid mechanics.
LernzielTo understand the concepts and application of numerical techniques for the solution of initial boundary value problems in solid and structural mechanics, particularly including the finite element method for static and dynamic problems.
Inhalt1. Introduction, direct and indirect numerical methods. 2. Finite differences, stability analysis. 3. Variational methods. 4. Finite element method. 5. Structural elements (bars and beams). 6. 2D and 3D solid elements (isoparametric and simplicial elements), numerical quadrature. 7. Assembly, solvers, finite element technology. 8. Dynamics, vibrations. 9. Selected topics in finite element analysis.
SkriptLecture notes will be provided. Students are strongly encouraged to take their own notes during class.
LiteraturNo textbook required; relevant reference material will be suggested.
Voraussetzungen / BesonderesMechanics 1 & 2 and Dynamics.
151-0544-00LMetal Additive Manufacturing - Mechanical Integrity and Numerical Analysis
Findet dieses Semester nicht statt.
W4 KP3G
KurzbeschreibungAn introduction to Metal Additive Manufacturing (MAM) (e.g. different techniques, the metallurgy of common alloy-systems, existing challenges) will be given. The focus of the lecture will be on the employment of different simulation approaches to address MAM challenges and to enable exploiting the full advantage of MAM for the manufacture of structures with desired property and functionality.
LernzielThe main objectives of this lecture are:
- Acknowledging the possibilities and challenges for MAM (with a particular focus on mechanical integrity aspects),
- Understanding the importance of material science and metallurgical considerations in MAM,
- Appreciating the importance of thermal, fluid, mechanical and microstructural simulations for efficient use of MAM technology,
- Using different commercial analysis tools (COMSOL, ANSYS, ABAQUS) for simulation of the MAM process.
InhaltPreliminary lecture schedule:
- Introduction to MAM (concept, application examples, pros & cons),
- 2x Powder-bed and powder-blown metal additive manufacturing,
- Thermo-fluid analysis of additive manufacturing,
- Continuum-based thermal modelling and experimental validation techniques,
- Residual stress and distortion simulation and verification methods,
- 2x Microstructural simulation (basics, analytical, kinetic Monte Carlo, cellular automata, phase-field),
- Mechanical property prediction for MAM,
- 3x Microstructure and mechanical response of MAM material (steels, Ti6Al4V, Inconel, Al alloys),
- Design for additive manufacturing
- Artificial intelligence for AM
Exercise sessions use COMSOL, ANSYS, ABAQUS packages for analysis of MAM process. Detailed video-instructions will be provided to enable students setting up their own simulations. COMSOL, ANSYS and ABAQUS agreed to support the course by providing licenses for the course attendees and therefore the students can install the packages on their own systems.
SkriptHandouts of the presented slides.
LiteraturNo textbook is available for the course (unfortunately), since it is a dynamic and relatively new topic. In addition to the material presented in the course slides, suggestions/recommendations for additional literature/publications will be given (for each individual topic).
Voraussetzungen / BesonderesA basic knowledge of mechanical analysis, metallurgy, thermodynamics is recommended.
151-0552-00LFracture MechanicsW4 KP3GL. De Lorenzis
KurzbeschreibungThe course provides an introduction to the concepts of fracture mechanics and covers theoretical concepts as well as the basics of experimental and computational methods. Both linear and non-linear fracture mechanics are covered, adopting the stress and the energetic viewpoints. A basic overview of fatigue and dynamic fracture is also given.
LernzielTo acquire the basic concepts of fracture mechanics in theory, numerics and experiments, and to be able to apply them to the solution of relevant problems in solid and structural mechanics.
Inhalt1. Introduction: damage and fracture mechanisms, brittle and ductile fracture, stress concentrations, weak and strong singularities. 2. Linear elastic fracture mechanics: the stress approach, the energy approach, mixed-mode fracture, size effects. 3. Elasto-plastic fracture mechanics: small-scale yielding, crack tip opening displacement, J integral. 4. Basics of experimental methods in fracture mechanics. 5. Basics of computational methods in fracture mechanics: finite element techniques, cohesive zone models, phase field modeling. 6. Overview of additional topics: fatigue, dynamic fracture, environmental cracking.
SkriptLecture notes will be provided. However, students are encouraged to take their own notes.
Voraussetzungen / BesonderesMechanics 1, 2, and Dynamics.
151-3204-00LCoaching Innovations-ProjekteW2 KP2VR. P. Haas
KurzbeschreibungErfahrungen im coachen von Ingenieur-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
InhaltHier sind die Themen und Daten für die Live Sessions
jeweils Montags, 16:15-18:00 Uhr.
Zoom-Link wird auf der Moodle-Kursseite publiziert:
https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=14054

22.02.2021: Base Camp, Experience exchange
01.03.2021: Course intro, Coaching roles & Virtual coaching
08.03.2021: Active listening & Giving and receiving feedback
15.03.2021: Coaching model GROW & Asking questions
22.03.2021: Working with hypothesis & Motivation
29.03.2021: Reflection on individual coaching sessions 1
12.04.2021: 1:1 Coaching
26.04.2021: Team building & Psychological safety
03.05.2021: Facilitating conflicts
10.05.2021: Reflection on individual coaching sessions 2
17.05.2021: Reflexivity & Reviews of your interventions

Für jede Live Session wird auf Moodle vorbereitendes Material zur Verfügung gestellt. Dies ermöglicht den Teilnemer*innen gut vorbereitet zu den Live-Sessions zu erscheinen.
Voraussetzungen / BesonderesNur für Teilnehmer (Bachelor-Studenten, Master-Studenten) , die Hilfsassistenten im Innovationsprojekt sind.
327-3002-00LMaterials for Mechanical EngineersW4 KP2V + 1UR. Spolenak, A. R. Studart, R. Style
KurzbeschreibungThis course provides a basic foundation in materials science for mechanical engineers. Students learns how to select the right material for the application at hand. In addition, the appropriate processing-microstructure-property relationship will lead to the fundamental understanding of concepts that determines the mechanical and functional properties.
LernzielAt the end of the course, the student will able to:
• choose the appropriate material for mechanical engineering applications
• find the optimal compromise between materials property, cost and ecological impact
• understand the most important concepts that allow for the tuning of mechanical and functional properties of materials
InhaltBlock A: Materials Selection
• Principles of Materials Selection
• Introduction to the Cambridge Engineering Selector
• Cost optimization and penalty functions
• Ecoselection

Block B: Mechanical properties across materials classes
• Young's modulus from 1 Pa to 1 TPa
• Failure: yield strength, toughness, fracture toughness, and fracture energy
• Strategies to toughen materials from gels to metals.

Block C: Structural Light Weight Materials
• Aluminum and magnesium alloys
• Engineering and fiber-reinforced polymers

Block D: Structural Materials in the Body
• Strength, stiffness and wear resistance
• Processing, structure and properties of load-bearing implants

Block E: Structural High Temperature Materials
• Superalloys and refractory metals
• Structural high-temperature ceramics

Block F: Materials for Sensors
• Semiconductors
• Piezoelectrica

Block G: Dissipative dynamics and bonding
• Frequency dependent materials properties (from rheology of soft materials to vibration damping in structural materials)
• Adhesion energy and contact mechanics
• Peeling and delamination

Block H: Materials for 3D Printing
• Deposition methods and their consequences for materials (deposition by sintering, direct ink writing, fused deposition modeling, stereolithography)
• Additive manufacturing of structural and active Materials
Literatur• Kalpakjian, Schmid, Werner, Werkstofftechnik
• Ashby, Materials Selection in Mechanical Design
• Meyers, Chawla, Mechanical Behavior of Materials
• Rösler, Harders, Bäker, Mechanisches Verhalten der Werkstoffe
Ingenieur-Tools
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0027-10LIngenieur-Tool: Programmierung mit LabView Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Es darf nur ein Ingenieur-Tool-Kurs pro Semester belegt werden.
W0.4 KP1KL. Prochazka
KurzbeschreibungEinführung in die LabView Programmierumgebung. Die grundlegenden Konzepte der "virtuellen Instrumente" und der datengesteuerten Programmierung werden vorgestellt. Als Teil der Veranstaltung werden computergestützte Übungsaufgaben gelöst. Ein einfaches elektronisches Datenerfassungsmodul wird benutzt, um einige Konzepte der Schnittstellen-Handhabung und der Datenerfassung zu demonstrieren.
LernzielEinführung in die LabView Programmierumgebung. Verstehen der grundlegenden Konzepte: Virtuelle Instrumente, datengesteuerte Programmierung, Kontrollstrukturen, Datentypen etc. Entwickeln von fundamentalen Programmierfähigkeiten durch die Anwendung während den Übungen.
Voraussetzungen / BesonderesAufgrund der aktuellen Corona Situation wird der Toolskurs im Frühlingssemester online durchgeführt. Bitte beachten Sie folgende Hinweise:

1) Sie werden am Montag (22.02.21) eine Einladung für ein Zoom-Meeting erhalten. Mit dem darin enthaltenen Link können Sie an allen drei Nachmittagen am Kurs teilnehmen.

2) Vor Beginn des Kurses muss jeder TeilnehmerIn auf seinem privaten Rechner die Studentenversion von LabVIEW installieren. Diese ist kostenlos im IT Shop (ITSM) erhältlich. Es ist wichtig, dass bei der Installation das Softwarepaket NI-DAQmx (Treiber, etc.) berücksichtigt wird. Bitte konsultieren Sie dazu die beiliegende Installationsanleitung (Link in der Dokumentenablage unter «myStudies» oder «Vorlesungsverzeichnis»), die Sie durch den Installationsprozess und anschliessend einen Funktionstest führt.

3) Wir werden im Kurs ein Datenerfassungsgerät von der Firma National Instruments verwenden. Dieses muss von jedem KursteilnehmerInnen auf dem IFD Sekretariat (ML H31, Maria Halbleib) am Montag (22.2.21, 13:30 – 17:00) oder am Dienstagmorgen (23.2.21, 09:00 – 12:00) bezogen werden. Ebenfalls wird Ihnen ein MEMS-Gyro, sowie ein Übungsheft ausgehändigt. Sie müssen den Erhalt der Hardware mit der betreffenden Hardwarenummer (finden Sie auf der Verpackung) und Ihrer Unterschrift bestätigen. Zusätzlich wird eine Kaution von CHF 50 erhoben. Die Hardwarerückgabe sollte in den Tagen nach Kursende, ebenfalls auf dem IFD Sekretariat erfolgen und mit Ihrer Unterschrift quittiert werden. Bitte achten Sie darauf, dass das Material vollständig und angemessen verpackt zurückgegeben wird. Das Übungsheft könne Sie behalten.

4) Für die erste Übung wird eine Start-File (Audio Equalizer Starting Point 2.vi) benötigt. Diese können Sie ebenfalls von der Lehr-Dokumentenablage herunterladen. Des Weiteren benötigen Sie für den Kurs einen MP3-Player und einen Kopfhörer. Als Abspielgerät können Sie auch Ihren PC verwenden.
151-0034-10LIngenieur-Tool: Einführung in die statistische Versuchsplanung (DOE) Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Maximale Teilnehmerzahl: 36
W0.4 KP1KB. G. Rüttimann
KurzbeschreibungDer Kurs führt in die lineare und nicht-lineare Modellierung von Prozessen mittels statistischer Versuchsplanung (Design of Experiments) ein. DOE ist eine aktiv generierte Regressionsanalyse zur schnellen und kostengünstigen Ermittlung von Eingangsparametern zur Erzielung eines optimalen Output mit einer reduzierten Anzahl von Versuchen.
LernzielDie Studenten erhalten einen Einblick in die Theorie und Praxis von DOE. Sie lernen die wichtigsten Begriffe kennen, DOE Typen, voll- und teilfaktorielle Modellierung und worauf bei der Faktorenauswahl und Versuchsdurchführung zu achten ist, alles bereichert durch eine praktische Übung. Der Kurs vermittelt unverzichtbare Grundkenntnisse für zielgerichtetes wissenschaftliches Experimentieren.
Inhalt1. Einführung
- T&E, OFAT, DOE, Vorteile von DOE
- Auffrischung Multiple Regression
- Multiple Regression vs DOE
- DOE Typen: Screening, Refining, Optimizing

2. Theoretische Grundlagen
- Vertiefung refining DOE
- Voll-, teilfaktorielle DOE, confounding
- Design generator, design resolution, factor levels, blocking
- Beta-Risiko, Power, Replicates, Repeats, Mid-Points, Lack-of-fit

3. Versuchsplanung und -durchführung, Resultatanalyse
- CNX Variablen
- Experiment set-up mittels Software
- Main effects, interaction plots
- Modellreduzierung, Residualanalyse
- Response optimizer
- Einblick in die nicht-lineare Modellierung

4. Praktische Übung "Katapultschiessen"
- Prozessverständnis
- Versuchsdurchführung
- Auswertung, Modellbildung, Wettbewerb
Skriptwird bereitgestellt und kann von den Kursteilnehmer heruntergeladen werden
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung für die Kursteilnahme: Studenten des Maschinenbaus, der Betriebswirtschaft o.ä.; Kenntnisse der Statistikgrundlagen sind von Vorteil aber nicht zwingend (kurze Einführung in die inferentielle Statistik und multiple Regression wird vermittelt)
151-0055-10LIngenieur-Tool: Planung menschlicher Arbeit Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Maximale Teilnehmerzahl: 24
W0.4 KP1KP. Acél
KurzbeschreibungDer Kurs gibt eine Einführung in die Planung und Optimierung menschlicher Arbeitsprozesse in der Industrie. Dies zum Beispiel als Grundlage zur Ermittlung des Personalbedarfs. Anhand des Tools MTM wird aufgezeigt, wie Arbeitsabläufe in verschiedenen Abstraktionsebenen modelliert werden.
MTM ist Benchmark für Zeiten zu Prozesselemente - Internationaler Standard.
LernzielDer Teilnehmer lernt die Grundzüge der Planung und Optimierung menschlicher Arbeit. Er erkennt, dass die Lösung arbeitsorganisatorischer Probleme (z. B. Auslastung der Mitarbeitenden, Mehrstellenarbeit, Taktung) und ergonomischer Probleme (z. B. Überlastung der Mitarbeiter, Überkopfarbeit) durch die Planung mit MTM-Prozessbausteinen wesentlich vereinfacht wird.
InhaltDieses Lernziel wird anhand von Demonstrationen (WZM), Filmen und Vorlesung/Theorie aufgezeigt. Die Inhalte werden in praxisorientierten Gruppenarbeiten vertieft.

1. Der Beitrag von MTM zur Lösung betrieblicher Aufgaben
- Definition und Anwendung von MTM (Prozesselemente)
- 7 Verschwendungen
- Vergleich MTM, Uhr, Schätzen
- Planung von Arbeitssystemen (Personalbedarf und optimierte Arbeitsabläufe)

2. Das MTM-Bausteinsystem und dessen Hauptmerkmale
- Systemelemente
- Informationsgehalt der MTM-Ablaufdarstellung
- Simulationsfähigkeit

3. Prozessentwicklung
- Beschreibung von Engpass, Fluss und Takt, Layout, Standards, Komplexität, Anzahl Teile etc.
- Ist (Analyse) - Soll (Synthese) mit CHF quantifizierbar

4. Nutzung von MTM über die gesamte Prozesskette
- 3-Phasen-Modell: Entwicklung, Planung, Betrieb in Fertigung und Montage
- Montagegerechte Produktgestaltung in der Entwicklung, Gestaltungsansätze
- Arbeit im Optimalbereich, Transparenz und Mitarbeitermotivation
- Ergonomische Bewertung der Arbeitsplätze, Massstab für menschliche Leistung

5. MTM Systeme und Grenzen (Verdichtungen)
- Unterschiede der Anwendung MTM 1, MEK, UAS
- IT-Unterstützung: Ticon, Prokon
- Einordnung REFA, IE, Uhr, ROM, Wertstrom, KAIZEN, KVP, 5S, Lean Management etc.
- Weitere Anwendungen für Logistik, Admin, Spital etc.
Skript- Skript: Kopien der Folien werden an die Teilnehmenden verteilt
- herunterladbare Filme aus der Praxis als Ergänzung
- Zeitkarte mit 5S und den 7 Verschwendungen
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung für die Kursteilnahme: Studenten des MAVT, MTEC u. ä.

Es handelt sich hierbei um einen praxisorientierten Kurs. Aus diesem Grund wird die vollständige Anwesenheit erwartet.

Die Anmeldung zu diesem Kurs ist vebindlich.
151-0057-10LIngenieur-Tool: Systems Engineering für Projekt- und Studienarbeiten Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Maximale Teilnehmerzahl: 60
W0.4 KP1KR. Züst
KurzbeschreibungDen Teilnehmenden werden wichtige methodische Grundlagen der systematischen Projektarbeit, insbesondere bei anspruchsvollen, interdisziplinären Fragestellungen, vermittelt, so dass sie befähigt werden, diese zweckmässig und korrekt in ihren eigenen Projekten anzuwenden. Der Kompaktkurs baut auf der bewährten Methodik "Systems Engineering" (SE) auf, welche an der ETH Zürich entwickelt wurde.
LernzielDie Ziele des Kompaktkurses sind:
- Zielgerichtetes Erkennen respektive Wahrnehmen der relevanten Problemfelder und Projektzielsetzungen,
- Herleiten und Entwickeln eines erfolgversprechenden Projektablaufes, d.h. systematisches Vordenken der Projektinhalte,
- Bildung von Arbeitspaketen unter Einbezug effizienter Methoden, sowie
- einfache Einbettung des Projekts in die Organisation, d.h. Beziehungen zu Besteller, Nutzern und Projektbeteiligten sicherstellen.
Inhalt1. Nachmittag:
- Einstieg ins Systems Engineering; Entstehung, Inhalt und Werdegang; Voraussetzungen (anspruchsvolle Fragestellungen, institutionelle Einbettung, Systemdenken und heuristische Prinzipien);
- Grundstruktur und Inhalt Lebensphasenmodell; Grundstruktur in Inhalt Problemlösungszyklus;
- Zusammenspiel von Lebensphasenmodell & Problemlösungszyklus in Projekten
2. Nachmittag:
- Situationsanalyse: Systemanalyse (Systemabgrenzung (gestaltbarer Bereich, relevante Bereiche des Umsystems)), Methoden der Analyse und Modellierung, Umgang mit Vernetzung, Dynamik und Unsicherheit; wichtigste Methoden der IST-Zustands- und Zukunftsanalyse),
- Zielformulierung (wichtigste Methoden der Zielformulieren),
- Konzeptsynthese und Konzeptanalyse (u.a. Kreativität; wichtigste Methoden der Synthese und Analyse),
3. Nachmittag:
- Beurteilung (u.a. Methoden für mehrdimensionale Kriterienvergleich, z.B. Kosten-Wirksamkeits-Analyse); Diskussion von Planungsbeispielen
- Diskussion von Planungsbeispielen: Analyse des Methodeneinsatzes, Entwickeln alternativer Vorgehensschritte und Auswahl des zweckmässigsten Vorgehens
SkriptZusammenfassung wird in elektronischer Form abgegeben;
Lehrbuch: die Grundlagen sind in einem Lehrbuch beschrieben
Anwendungsbeispiele: 8 konkrete Anwendungen von Systems Engineering sind in einem Case-Book beschrieben
Voraussetzungen / BesonderesZielpublikum: Der Kurs richtet sich insbesondere an Personen, welche anspruchsvolle Projekte initiieren, planen und leiten müssen
Lernmethode: Der Stoff wird mittels kurzer Vorträge vermittelt und an kurzen Fallbeispielen/Übungen vertieft. Zudem sollen die Lehrinhalte durch selbständiges Studium der Lehrmittel vertieft bzw. ergänzt werden.
151-0061-10LIngenieur-Tool: Wissenschaftliches Arbeiten mit LaTeX und Vektorgraphiken Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Maximale Teilnehmerzahl: 80
W0.4 KP1KR. Gassert
KurzbeschreibungDieser Kurs gibt einen Einblick in Aufbau und Erstellen von wissenschaftlichen Arbeiten und Publikationen mit Hilfe von LaTeX und Open Source Programmen zur Bildbearbeitung und Erstellung von Vektorgraphiken. LaTeX ist ein Textsatzprogramm, welches Formatierungen und Layout trennt und vor allem im wissenschaftlichen Bereich bei umfangreichen Arbeiten und Publikationen zum Einsatz kommt.
LernzielAnhand konkreter Beispiele einen Einblick in das Verfassen wissenschaftlicher Arbeiten (z.B. Bachelor Arbeit, Semester Arbeit, Master Arbeit) mit LaTeX und Vektorgraphiken erhalten und die wichtigsten Befehle zum Setzen komplexer Formeln, Tabellen und Graphiken erlernen.
Inhalt-- Aufbau einer wissenschaftlichen Arbeit
-- Schreiben mit LaTeX (Strukturaufbau, Formatierung, Formeln, Tabellen, Grafiken, Literaturverweise, Inhaltsverzeichnis, Hyperlinks, Packages) basierend auf einem Template für Bachelor/ Semester/ Master Arbeiten
-- Grafische Gestaltung und Darstellung mit Matlab und Open Source Programmen
-- Einbinden von PDF Dateien (Aufgabenstellung, Datenblätter)
-- Verwalten von Literaturdatenbanken
Literaturhttp://www.relab.ethz.ch/education/courses/engineering-tools-latex.html
Voraussetzungen / BesonderesBesonderes:
Die Übungen werden auf dem eigenen Laptop durchgeführt (mindestens ein Laptop pro zwei Personen). Ein komplettes LaTeX Package und Inkscape müssen im Voraus installiert werden
151-0068-10LIngenieur-Tool: Herstellkosten senken und Wertanalyse Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Findet dieses Semester nicht statt.
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
W0.4 KP1K
KurzbeschreibungHerstellkosten sind die grösste Herausforderung für produzierende Unternehmen in Hochlohnländen. Für eine signifikante Kostenreduktion müssen alle Bereiche der Produktentstehung betrachtet werden. Der Tools-kurs vermittelt anhand von konkreten Projekt- und Produktbeispielen "zum Anfassen" aus der Praxis, die wichtigsten Werkzeuge der gezielten Kostenrektion in Produktentwicklung und Konstruktion.
LernzielDas methodische Vorgehen zur Reduktion und Einschätzung von Herstellkosten wird in der Kombination von Theorie und Fallstudien vermittelt. Die Teilnehmer lernen die wichtigsten Instrumente der Kostenreduktion in der Entwicklung kennen und trainieren Ihre Anwendung an konkreten Fallstudien.
InhaltVermittlung eines methodischen Vorgehens anhand von "Best Practices" von konkreter Projektbeispiele.
- Istzustand - die "Systematik" der Kostenreduktion
- Potenzialanalyse - die "Kreativität" der Kostenreduktion
- Kostentransparenz und -visualisierung
- Fertigungs-, Montage- und Kostengerechtes Entwickeln
- Lean Production
Skriptwird bereitgestellt.
151-0069-10LEngineering Tool: Design Optimization and CAD Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Maximale Teilnehmerzahl: 25
W0.4 KP1KT. Stankovic
KurzbeschreibungParticipants will learn about the Computer-Aided Engineering fundamentals and methods that are necessary for successful design of modern technical products. The focus will be placed on the simulation-driven design in the context of product development process as well as on the fundamentals of the design optimization.
LernzielBasic Computer-Aided Engineering (CAE) knowledge and skills will be acquired to enable students to recognize both the advantages and the limitations of current CAE tools. Examples of how to build feature-based and parametric models for simulation-driven design automation will be given along with common pitfalls. The CAE environment will be the Siemens NX 8.5 which couples the simulation modeling (e.g. structural, thermal, flow, motion, and multiphysics) with design optimization and Feature-Based Design (FBD). After taking the course students should be able to independently create effective feature-based and parametric models to suit the requirements of simulation-driven design.
Inhalt1. Computer-Aided Engineering (CAE) methods and tools in context of design process (2 afternoons):
* CAE in the context of the design process
* Simulation-driven design
* Introduction to design optimization
* Features, parameterization and synchronous modeling technology
* Basic design optimization examples
* Introduction to Finite-Element Method (FEM) with basic examples

2. Simulation-Driven Design with application to structural design (1 afternoon):
* Coupling simulation with structural design optimization and feature based-design
* Simulation driven design examples (single parts and assemblies)
SkriptHandouts in the lecture
Literatur1. CAD NX:
Schmid, M. 2012: CAD mit NX: NX 8, Wilburgstetten : Schlembach Fachverlag , ISBN: 978-3-935340-72-4
2. CAE NX:
Reiner, A. and Peter, B. 2010: Simulationen mit NX Kinematik, FEM, CFD und Datenmanagement Mit zahlreichen Beispielen für NX 7.5, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, eISBN: 978-3-446-42611-5
Voraussetzungen / BesonderesMax. 25 participants
151-0912-10LIngenieur-Tool: Patente Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.

Maximale Teilnehmerzahl: 50
W0.4 KP1KF. Gross
KurzbeschreibungDie Studentinnen und Studenten erlernen den Umang mit Patentschriften, den wichtigsten Begriffen des Patentrechts und mit Patentdatenbanken durch praktische Übungen.
LernzielErwerb von Kenntnissen und Erfahrungen im Umgang mit Patentdokumenten und Patentdatebanken
SkriptSkript wird zugänglich gemacht werden.
Voraussetzungen / Besondereskeine
252-0867-00LEngineering Tool: Case Study Physics Simulations Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
W0.4 KP1KV. da Costa de Azevedo
KurzbeschreibungDie Vorlesung beinhaltet eine Einführung in Physiksimulationen und diskutiert hauptsächlich die Grundlagen und numerische Lösung von gitterbasierten Simulationen von Flüssigkeiten. Die Studenten werden die diskutierten Konzepte mit Hilfe eines vorgegebenen Code-Frameworks implementieren.
LernzielDie Teilnehmer werden die Grundlagen von gitterbasierten Simulationsmethoden für Flüssigkeiten kennenlernen, und lernen wie eine numerische Lösung implementiert wird.
InhaltDie Vorlesung beinhaltet theoretische und praktische Komponenten. Die praktischen Übungen sind in kleinere Aufgaben aufgeteilt und werden im vorgegebenen C++ Code-Framework implementiert.
SkriptLehrunterlagen und Code Framework werden zum Herunterladen bereitgestellt.
LiteraturEs werden keine Textbücher benötigt.
Voraussetzungen / BesonderesGrundlagen in Analysis und Physik, und Kenntnisse in der Programmierung in C++.
Labor-Praktika
Die Studierenden absolvieren im 4. und 5. Semester mindestens 10 Laborpraktika, wobei 4 davon Physik-Praktika sein müssen. Die in einem Labor-Praktikum erbrachte Leistung wird mit "bestanden" oder "nicht bestanden" bewertet. Für das Absolvieren der 10 Labor-Praktika werden 2 Kreditpunkte vergeben.

Einschreiben unter www.mavt.ethz.ch/praktika
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0029-10LLabor-Praktika
Einschreibung nur unter www.mavt.ethz.ch/praktika möglich.
Keine Belegung über myStudies notwendig.
O2 KP4PDozent/innen
KurzbeschreibungAusgewählte Experimente in Physik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik. Mit den Labor-Praktika des 4. und 5. Semesters werden das Erlernen von Messmethoden und Geräten sowie deren praktische Anwendung angestrebt. Von den angebotenen Praktika sind mindestens 10 zu absolvieren, wobei 4 dieser Labor-Praktika zwingend Physik-Praktika sein müssen.
LernzielMit den Labor-Praktika des 4. und 5. Semesters werden das Erlernen von Messmethoden und Geräten sowie deren praktische Anwendung angestrebt.
Voraussetzungen / BesonderesDer Link zur Website, welche alle Informationen für das Physikpraktikum bietet: https://ap.phys.ethz.ch
Werkstatt-Praxis
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0003-00LWerkstatt-Praxis
Vermittlung von Praxisplätzen und Antrag zur Anerkennung unter www.mavt.ethz.ch/praxis.
O5 KPexterne Veranstalter
KurzbeschreibungDie Studierenden haben eine Werkstatt-Praxis von mindestens fünf Wochen Dauer zu absolvieren. Ziel der Praxis ist es, den Studierenden einen praktischen Bezug zur Herstellung von Bauteilen sowie Kenntnis und Verständnis über Materialien und deren Be- und Verarbeitung in einer Werkstatt zu vermitteln.
LernzielZiel der Praxis ist es, den Studierenden einen praktischen Bezug zur Herstellung von Bauteilen sowie Kenntnis und Verständnis über Materialien und deren Be- und Verarbeitung in einer Werkstatt zu vermitteln.
Voraussetzungen / BesonderesDie Werkstatt-Praxis dauert mindestens fünf Wochen.
GESS Wissenschaft im Kontext
» siehe Studiengang Wissenschaft im Kontext: Typ A: Förderung allgemeiner Reflexionsfähigkeiten
» Empfehlungen aus dem Bereich Wissenschaft im Kontext (Typ B) für das D-MAVT
» siehe Studiengang Wissenschaft im Kontext: Sprachkurse ETH/UZH
Bachelor-Arbeit
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0001-10LBachelor-Arbeit
Betreuer der Bachelor-Arbeit:
- Alle Professoren des D-MAVT (Link)
- Die am D-MAVT akkreditierten Professoren anderer Departemente (Link)
- Die Titularprofessoren des D-MAVT (https://www.mavt.ethz.ch/de/das-departement/personen/titularprofessoren.html); Für die Belegung mit einem Titularprofessor nehmen Sie Kontakt auf mit der D-MAVT Studienadministration.
W14 KP30DBetreuer/innen
KurzbeschreibungDie Bachelor-Arbeit wird als Abschluss im 6. Semester durchgeführt. Sie entspricht einem Umfang von 420 Stunden und kann in Teil- oder Vollzeit durchgeführt werden.
LernzielDie Arbeit fördert die Fähigkeit der Studierenden zu selbständiger, strukturierter, methodischer und erster wissenschaftlicher Tätigkeit.
InhaltThemen und Bedingungen für Bachelor-Arbeiten werden von den Professorinnen und Professoren ausgeschrieben und festgelegt. Das Thema kann auch aufgrund eines Gesprächs mit den Studierenden festgelegt werden.
Voraussetzungen / BesonderesDie Bachelor-Arbeit kann erst begonnen werden, wenn die Basisprüfung, die weiteren Fächer des Basisjahres sowie die Prüfungsblöcke 1 und 2 bestanden sind. Es ist empfohlen die Bachelor-Arbeit erst zu beginnen, wenn Sie 150 Kreditpunkte erreicht haben. Die unterschriebene Eigenständigkeitserklärung ist Bestandteil der Bachelor-Arbeit.
151-3630-00LBachelor-Arbeit (Fokus-Vertiefung Management, Technology and Economics) Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Betreuer Bachelor-Arbeit: Alle Professoren des D-MTEC (https://www.mtec.ethz.ch/people/professors.html)
W14 KP30DProfessor/innen
KurzbeschreibungDie Bachelor-Arbeit wird als Abschluss im 6. Semester durchgeführt. Sie entspricht einem Umfang von 420 Stunden und kann in Teil- oder Vollzeit durchgeführt werden.
LernzielDie Arbeit fördert die Fähigkeit der Studierenden zu selbständiger, strukturierter, methodischer und erster wissenschaftlicher Tätigkeit.
InhaltThemen und Bedingungen für Bachelor-Arbeiten werden von den Professorinnen und Professoren festgelegt und können auch aufgrund eines Gesprächs mit den Studierenden festgelegt werden.
Voraussetzungen / BesonderesDie Bachelor-Arbeit kann erst begonnen werden, wenn die Basisprüfung, die weiteren Fächer des Basisjahres sowie die Prüfungsblöcke 1 und 2 bestanden sind. Die Voraussetzung, um die Bachelor-Arbeit mit Fokus-Vertiefung Management, Technology and Economics zu absolvieren, ist die Wahl der Fokus-Vertiefung MTEC.
Es ist empfohlen die Bachelor-Arbeit erst zu beginnen, wenn Sie 150 Kreditpunkte erreicht haben. Die unterschriebene Eigenständigkeitserklärung ist Bestandteil der Bachelor-Arbeit.