Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2022

R. Siegwart

Kurzbeschreibung

Im 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).

Lernziel

Die 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)

151-0073-21L

AITHON

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-20L AITHON im HS21.

14 KP

R. Siegwart

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0073-31L

Guidance, Navigation and Control for Recovery of a Sounding Rocket

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-30L Guidance, Navigation and Control for Recovery of a Sounding Rocket im HS21.

14 KP

M. Zeilinger

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0073-41L

SpaceHopper

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-40L SpaceHopper im HS21.

14 KP

M. Hutter

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Mehrere 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.

151-0073-51L

RAPTOR - Rapid Aerial Pick-and-Transfer of Objects by Robots

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0073-50L RAPTOR - Rapid Aerial Pick-and-Transfer of Objects by Robots im HS21.

14 KP

Fokus-Projekte in Produktionstechnik

R. Katzschmann

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0075-11L

E-Sling RE

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0075-10L E-Sling RE im HS21.

14 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0075-21L

Formula Student

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0075-20L Formula Student im HS21.

14 KP

D. Mohr

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0075-31L

Paris Hybrid

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0075-30L Paris Hybrid im HS21.

14 KP

Fokus-Projekte in Energy, Flows and Processes

A. Kunz

Kurzbeschreibung

Lernziel

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0076-11L

SOWA (Solar Water) – Drinking Water from Saline and Brackish Water Using Solar Energy

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0076-10L SOWA (Solar Water) – Drinking Water from Saline and Brackish Water Using Solar Energy im HS21.

14 KP

Fokus-Projekte in Biomedizinische Technik

M. Mazzotti

Kurzbeschreibung

Lernziel

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0077-11L

VIEshunt

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0077-10L VIEshunt im HS21.

14 KP

Fokus-Projekte in Design, Mechanics and Materials

M. Meboldt

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0079-11L

HRC3D - High Resolution 3D Printing of Continuous Fiber Reinforced Composites

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0079-10L HRC3D - High Resolution 3D Printing of Continuous Fiber Reinforced Composites im HS21.

14 KP

P. Ermanni

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0079-21L

Hybrid Rocket Engine 21

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0079-20L Hybrid Rocket Engine 21 im HS21.

14 KP

L. Guzzella

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

151-0079-31L

Swissloop

Voraussetzung: Besuch der Lerneinheit 151-0079-30L Swissloop im HS21.

14 KP

Wählbare Fächer Fokus-Projekte

D. Kochmann

Kurzbeschreibung

Lernziel

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	geprüft
	Menschenführung und Verantwortung	geprüft
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	geprüft
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0079-99L

Vacuum Transport Seminar: Insights into Hyperloop Research

E-

0 KP

D. Kochmann

Kurzbeschreibung

Das Vakuum Transport Seminar geht in die nächste Runde nach den erfolgreichen Ausgaben seit dem Frühjahrssemester 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.

Lernziel

Studierende 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.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	gefördert
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

151-0662-00L

Programming for Robotics - Introduction to ROS

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.

1 KP

M. Hutter

Kurzbeschreibung

This 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

Inhalt

This 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.

Skript

slides, homepage (http://www.rsl.ethz.ch/education-students/lectures/ros.html)

Literatur

slides, homepage (http://www.rsl.ethz.ch/education-students/lectures/ros.html)

Voraussetzungen / Besonderes

C++ 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.

151-3204-00L

Coaching Innovations-Projekte

2 KP

I. Goller

Kurzbeschreibung

Erfahrungen 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

Inhalt

Hier sind die Themen und Daten für die Live Sessions
jeweils Montags, 16:15-18:00 Uhr.

21.02.2022: Kick-off & Erfahrungsaustausch
28.02.2022: Coaching Rolle
07.03.2022: Actives Zuhören & Feedback geben und nehmen
14.03.2022: Coaching Model GROW & Fragen
21.03.2022: Hypothesis & Motivation
28.03.2022: Reflexion erste Einzelcoachings
04.04.2022: Teamentwicklung & Psychologische Sicherheit
11.04.2022: Konflikte
02.05.2022: Reflexion zweite Einzelcoachings
09.05.2022: Einzelpersonen Coachen
16.05.2022: Reflexivity & Fall Besprechung

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 / Besonderes

Nur 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.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0206-00L

Energy Systems and Power Engineering

4 KP

R. S. Abhari, A. Steinfeld

Kurzbeschreibung

Introductory 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.

Lernziel

Inhalt

World 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.

Skript

Vorlesungsunterlagen werden verteilt

151-0208-00L

Computational Methods for Flow, Heat and Mass Transfer Problems

4 KP

D. W. Meyer-Massetti

Kurzbeschreibung

Es werden numerische Methoden zur Lösung von Problemen der Fluiddynamik, Energie- & Verfahrenstechnik dargestellt und anhand von analytischen & numerischen Beispielen illustriert.

Lernziel

Kenntnisse 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.

Skript

Folien zur Ergänzung während der Vorlesung werden ausgegeben.

Literatur

Referenzen werden in der Vorlesung angegeben. Notizen in guter Übereinstimmung mit der Vorlesung stehen zur Verfügung.

Voraussetzungen / Besonderes

Grundlagen in Fluiddynamik, Thermodynamik und Programmieren (Vorlesung: "Models, Algorithms and Data: Introduction to Computing")

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	geprüft
	Problemlösung	geprüft
Persönliche Kompetenzen	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	geprüft
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	geprüft

151-0928-00L

CO2 Capture and Storage and the Industry of Carbon-Based Resources

4 KP

M. Mazzotti, A. Bardow, V. Becattini, P. Eckle, N. Gruber, M. Repmann, T. Schmidt, D. Sutter

Kurzbeschreibung

This course introduces the fundamentals of carbon capture, utilization, and storage and related interdependencies between technosphere, ecosphere, and sociosphere. Topics covered: origin, production, processing, and resource economics of carbon-based resources; climate change in science & policies; CC(U)S systems in power & industrial plants; CO2 transport & storage.

Lernziel

The lecture aims to introduce carbon dioxide capture, utilization, and storage (CCUS) systems, the technical solutions developed so far, and 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 relevant technical and non-technical issues related to the use of carbon resources, climate change, and CCUS as a mitigation measure.

The class will be structured in 2 hours of lecture and one hour of exercises/discussion.

Inhalt

The transition to a net-zero society is associated with major challenges in all sectors, including energy, transportation, and industry. In the IPCC Special Report on Global Warming of 1.5 °C, rapid emission reduction and negative emission technologies are crucial to limiting global warming to below 1.5 °C. Therefore, this course illuminates carbon capture, utilization, and storage as a potential set of technologies for emission mitigation and for generating negative emissions.

Skript

Lecture slides and supplementary documents will be available online.

Literatur

IPCC 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 / Besonderes

External lecturers from the industry and other institutes will contribute with specialized lectures according to the schedule distributed at the beginning of the semester.

151-0946-00L

Macromolecular Engineering: Networks and Gels

4 KP

M. Tibbitt

Kurzbeschreibung

This 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.

Lernziel

The 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.

Skript

Class notes and handouts.

Literatur

Polymer Physics by M. Rubinstein and R.H. Colby; samplings from other texts.

Voraussetzungen / Besonderes

Physics I+II, Thermodynamics I+II

151-0966-00L

Introduction to Quantum Mechanics for Engineers

4 KP

Mechatronics and Robotics

D. J. Norris

Kurzbeschreibung

This course provides fundamental knowledge in the principles of quantum mechanics and connects it to applications in engineering.

Lernziel

To 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.

Inhalt

Fundamentals 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

Skript

Class Notes and Handouts

Literatur

Text: David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, Cambridge University Press.

Voraussetzungen / Besonderes

Analysis III, Mechanics III, Physics I, Linear Algebra II

Fokus-Koordinator: Prof. Marco Hutter

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0206-00L

Energy Systems and Power Engineering

4 KP

R. S. Abhari, A. Steinfeld

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Vorlesungsunterlagen werden verteilt

151-0540-00L

Experimentelle Mechanik

4 KP

Kurzbeschreibung

1. 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

Lernziel

Verständnis, quantitative Modellierung und praktische Anwendung von experimentellen Methoden zur Erzeugung und Messung von mechanischen Grössen (Bewegung, Deformation, Spannungen)

Inhalt

1. 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

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Mechanik I bis III, Physik, Elektrotechnik

151-0630-00L

Nanorobotics

4 KP

Kurzbeschreibung

Nanorobotics 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.

Lernziel

The 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.

151-0640-00L

Studies 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.

5 KP

11A

Betreuer/innen

Kurzbeschreibung

Overview 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.

Lernziel

The 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.

Inhalt

Overview 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.

Literatur

Will be available.

Voraussetzungen / Besonderes

Language: English or German - depending on the lecturer.

151-0641-00L

Introduction to Robotics and Mechatronics

Number of participants limited to 60.

Enrollment is only valid through registration on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch). Registrations per e-mail is no longer accepted!

4 KP

B. Nelson

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

An 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.

Inhalt

The 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 / Besonderes

The students are expected to be familiar with C programming.

151-0854-00L

Autonomous Mobile Robots

5 KP

R. Siegwart, M. Chli, N. Lawrance

Kurzbeschreibung

The objective of this course is to provide the basics required to develop autonomous mobile robots and systems. Main emphasis is put on mobile robot locomotion and kinematics, environment perception, and probabilistic environment modeling, localization, mapping and navigation. Theory will be deepened by exercises with small mobile robots and discussed across application examples.

Lernziel

Skript

This lecture is enhanced by around 30 small videos introducing the core topics, and multiple-choice questions for continuous self-evaluation. It is developed along the TORQUE (Tiny, Open-with-Restrictions courses focused on QUality and Effectiveness) concept, which is ETH's response to the popular MOOC (Massive Open Online Course) concept.

Literatur

This lecture is based on the Textbook:
Introduction to Autonomous Mobile Robots
Roland Siegwart, Illah Nourbakhsh, Davide Scaramuzza, The MIT Press, Second Edition 2011, ISBN: 978-0262015356

151-1224-00L

Ölhydraulik und Pneumatik

4 KP

Mikrosysteme und Nanotechnologie

J. Lodewyks

Kurzbeschreibung

Vermittlung 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.

Lernziel

Der 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.

Inhalt

Bedeutung 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.

Skript

Autographie Oelhydraulik
Manuskript Zustandsregelung eines Servohydraulischen Zylinderantriebes
Manuskript Elemente einer Druckluftversorgung
Manuskript Modellierung eines Servopneumatischen Zylinderantriebes

252-0220-00L

Introduction to Machine Learning

Limited number of participants. Preference is given to students in programmes in which the course is being offered. All other students will be waitlisted. Please do not contact Prof. Krause for any questions in this regard. If necessary, please contact studiensekretariat@inf.ethz.ch

8 KP

4V + 2U + 1A

A. Krause, F. Yang

Kurzbeschreibung

The course introduces the foundations of learning and making predictions based on data.

Lernziel

The course will introduce the foundations of learning and making predictions from data. We will study basic concepts such as trading goodness of fit and model complexitiy. We will discuss important machine learning algorithms used in practice, and provide hands-on experience in a course project.

Inhalt

- Linear regression (overfitting, cross-validation/bootstrap, model selection, regularization, [stochastic] gradient descent)
- Linear classification: Logistic regression (feature selection, sparsity, multi-class)
- Kernels and the kernel trick (Properties of kernels; applications to linear and logistic regression); k-nearest neighbor
- Neural networks (backpropagation, regularization, convolutional neural networks)
- Unsupervised learning (k-means, PCA, neural network autoencoders)
- The statistical perspective (regularization as prior; loss as likelihood; learning as MAP inference)
- Statistical decision theory (decision making based on statistical models and utility functions)
- Discriminative vs. generative modeling (benefits and challenges in modeling joint vy. conditional distributions)
- Bayes' classifiers (Naive Bayes, Gaussian Bayes; MLE)
- Bayesian approaches to unsupervised learning (Gaussian mixtures, EM)

Literatur

Textbook: Kevin Murphy, Machine Learning: A Probabilistic Perspective, MIT Press

Voraussetzungen / Besonderes

Designed to provide a basis for following courses:
- Advanced Machine Learning
- Deep Learning
- Probabilistic Artificial Intelligence
- Seminar "Advanced Topics in Machine Learning"

227-0518-10L

Design and Control of Electric Machines

6 KP

D. Bortis

Kurzbeschreibung

This 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.

Lernziel

The 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.

Inhalt

1. 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

Skript

Lecture notes and associated exercises including correct answers

Voraussetzungen / Besonderes

Prerequisites: Fundamentals of Electric Machines

Fokus-Koordinator: Prof. Christofer Hierold

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0643-00L

Studies on Micro and Nano Systems

Dieser Kurs steht für Austauschstudierende nicht zur Verfügung.

5 KP

11A

Betreuer/innen

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

Inhalt

Students 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.

Literatur

Literature will be provided

151-0060-00L

Thermodynamics and Transport Phenomena in Nanotechnology

4 KP

T. M. Schutzius, D. Taylor

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

The 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.

Inhalt

Thermodynamic 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.

Skript

yes

151-0172-00L

Microsystems II: Devices and Applications

6 KP

3V + 3U

C. Hierold, C. I. Roman

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

The 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.

Inhalt

Transducer 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

Skript

Handouts (on-line)

151-0540-00L

Experimentelle Mechanik

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

Verständnis, quantitative Modellierung und praktische Anwendung von experimentellen Methoden zur Erzeugung und Messung von mechanischen Grössen (Bewegung, Deformation, Spannungen)

Inhalt

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Mechanik I bis III, Physik, Elektrotechnik

151-0622-00L

Measuring on the Nanometer Scale

2 KP

A. Stemmer

Kurzbeschreibung

Introduction to theory and practical application of measuring techniques suitable for the nano domain.

Lernziel

Introduction to theory and practical application of measuring techniques suitable for the nano domain.

Inhalt

Conventional 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.

Skript

Slides and recordings available via Moodle (registered participants only).

151-0630-00L

Nanorobotics

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0946-00L

Macromolecular Engineering: Networks and Gels

4 KP

M. Tibbitt

Kurzbeschreibung

Lernziel

Skript

Class notes and handouts.

Literatur

Polymer Physics by M. Rubinstein and R.H. Colby; samplings from other texts.

Voraussetzungen / Besonderes

Physics I+II, Thermodynamics I+II

151-0966-00L

Introduction to Quantum Mechanics for Engineers

4 KP

D. J. Norris

Kurzbeschreibung

This course provides fundamental knowledge in the principles of quantum mechanics and connects it to applications in engineering.

Lernziel

Inhalt

Skript

Class Notes and Handouts

Literatur

Text: David J. Griffiths and Darrell F. Schroeter, Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition, Cambridge University Press.

Voraussetzungen / Besonderes

Analysis III, Mechanics III, Physics I, Linear Algebra II

151-0135-00L

Ergänzendes Projekt für die Fokus-Vertiefung

Nur für D-MAVT Bachelor-Studierende der Fokusvertiefung.
Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.

1 KP

Professor/innen

Kurzbeschreibung

Selbständige Einarbeitung in ein umgrenztes Teilgebiet der gewählten Fokus-Vertiefung

Lernziel

Selbständige 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.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0720-00L

Produktionsmaschinen I

4 KP

K. Wegener, S. Weikert

Kurzbeschreibung

Erster Teil zur Vorlesung über Produktionsmaschinen. Einführung in die Besonderheiten von Produktionsmaschinen anhand von spanenden und umformenden Werkzeugmaschinen. Auslegung und Gestaltung sowie spezielle Funktionsträger.

Lernziel

Erarbeiten der speziellen Anforderungen an Werkzeugmaschinen wie Genauigkeit, Dynamik und Langlebigkeit und ihrer Realisierung. Ausbildung bzw. Auswahl der wichtigsten Komponenten.

Inhalt

Die 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.

Skript

151-0306-00L

Visualization, Simulation and Interaction - Virtual Reality I

4 KP

A. Kunz

Kurzbeschreibung

Technologie 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).

Lernziel

Die 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)

Inhalt

Diese 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

Skript

Die 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 / Besonderes

Voraussetzungen: 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

151-0718-00L

Qualitätssicherung - Werkstückmesstechnik

4 KP

A. Günther

Kurzbeschreibung

Die 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.

Lernziel

Kenntnis 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

Inhalt

Fertigungsmesstechnik - 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

Skript

Arbeitsunterlagen werden in der Vorlesung verteilt.

Voraussetzungen / Besonderes

Praktische Übungen in den Labors und an Messgeräten des IWF vertiefen den Stoff der Vorlesung

151-0740-00L

Metal Additive Manufacturing – Fundamentals and Process Technology

4 KP

M. Bambach, L. Deillon, M. R. Tucker

Kurzbeschreibung

This 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.

Lernziel

The 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

Inhalt

Synopsis

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, ...)

Skript

The lecture slides will be distributed.

Literatur

A list of references be given in the lecture.

Voraussetzungen / Besonderes

Werkstoffe und Fertigung or a similar course

151-0802-00L

Automation Technology

4 KP

H. Wild, K. Wegener

Kurzbeschreibung

Die 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.

Lernziel

Die 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.

Inhalt

Hochentwickelte 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.

Skript

wird schriftlich themenweise ausgegeben.

151-0840-00L

Optimization and Machine Learning

Note: previous course title until FS20 "Principles of FEM-Based Optimization and Robustness Analysis".

4 KP

B. Berisha, D. Mohr

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

Students 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

Skript

Lecture slides and literature

151-0304-00L

Dimensionieren II

4 KP

Kurzbeschreibung

Dimensionieren (Festigkeitsrechnung) von Bauteilen und Maschinenelementen. Welle-Nabeverbindung, Schweiss- und Lötverbindungen, Federn, Schrauben, Wälz - und Gleitlager, Getriebe, Verzahnungen, Kupplungen und Bremsen sowie deren praktische Anwendung.

Lernziel

Die 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.

Inhalt

Es 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.

Skript

Script vorhanden. Kosten: SFr. 40.-

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen:
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.

151-0515-00L

Continuum Mechanics 2

4 KP

E. Mazza, R. Hopf

Kurzbeschreibung

An 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.

Lernziel

To provide a modern introduction to the foundations of continuum mechanics and prepare students for further studies in solid
mechanics and related disciplines.

Inhalt

1. 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

Skript

None.

Literatur

Recommended texts:
(1) Nonlinear solid mechanics, G.A. Holzapfel (2000).
(2) An introduction to continuum mechanics, M.B. Rubin (2003).

151-0540-00L

Experimentelle Mechanik

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

Verständnis, quantitative Modellierung und praktische Anwendung von experimentellen Methoden zur Erzeugung und Messung von mechanischen Grössen (Bewegung, Deformation, Spannungen)

Inhalt

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Mechanik I bis III, Physik, Elektrotechnik

151-0630-00L

Nanorobotics

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0641-00L

Introduction to Robotics and Mechatronics

Number of participants limited to 60.

Enrollment is only valid through registration on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch). Registrations per e-mail is no longer accepted!

4 KP

B. Nelson

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Voraussetzungen / Besonderes

The students are expected to be familiar with C programming.

151-1224-00L

Ölhydraulik und Pneumatik

4 KP

J. Lodewyks

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Engineering for Health

Fokus-Koordinator: Prof. Bradley Nelson

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0515-00L

Continuum Mechanics 2

4 KP

E. Mazza, R. Hopf

Kurzbeschreibung

Lernziel

To provide a modern introduction to the foundations of continuum mechanics and prepare students for further studies in solid
mechanics and related disciplines.

Inhalt

Skript

None.

Literatur

Recommended texts:
(1) Nonlinear solid mechanics, G.A. Holzapfel (2000).
(2) An introduction to continuum mechanics, M.B. Rubin (2003).

151-0540-00L

Experimentelle Mechanik

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

Verständnis, quantitative Modellierung und praktische Anwendung von experimentellen Methoden zur Erzeugung und Messung von mechanischen Grössen (Bewegung, Deformation, Spannungen)

Inhalt

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Mechanik I bis III, Physik, Elektrotechnik

151-0630-00L

Nanorobotics

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

151-0641-00L

Introduction to Robotics and Mechatronics

Number of participants limited to 60.

Enrollment is only valid through registration on the MSRL website (www.msrl.ethz.ch). Registrations per e-mail is no longer accepted!

4 KP

B. Nelson

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Voraussetzungen / Besonderes

The students are expected to be familiar with C programming.

151-0946-00L

Macromolecular Engineering: Networks and Gels

4 KP

M. Tibbitt

Kurzbeschreibung

Lernziel

Skript

Class notes and handouts.

Literatur

Polymer Physics by M. Rubinstein and R.H. Colby; samplings from other texts.

Voraussetzungen / Besonderes

Physics I+II, Thermodynamics I+II

151-0980-00L

Biofluiddynamics

4 KP

Management, Technology and Economics

D. Obrist, P. Jenny

Kurzbeschreibung

Introduction to the fluid dynamics of the human body and the modeling of physiological flow processes (biomedical fluid dynamics).

Lernziel

A 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.

Inhalt

This 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.

Skript

Lecture notes are provided electronically.

Literatur

A list of books on selected topics of biofluiddynamics can be found on the course web page.

151-8102-00L

Research Beyond the Lab: Open Science and Research Methods for a Global Engineer

4 KP

E. Tilley, L. Schöbitz

Kurzbeschreibung

From the proverbial 'field' to the heart of Zurich, engineering research is guided by the same fundamental principles. With the goal to improve the human condition with technology, we designed this course to teach learners how to conduct a research project out of the lab, and apply open science principles to their data analysis projects.

Lernziel

By the end of the course, learners will be able to:

• articulate a foundational understanding of 'research'
• identify and implement an appropriate research paradigm for a given study
• identify the importance of, and challenges related to research ethics
• create a SMART research question
• articulate appropriate research aims and objectives for specific questions
• create survey questions using a variety of question types and understand the limitations and uses for each type of survey question
• apply 12 principles for data organisation in spreadsheets in the layout of a collected dataset
• clone a repository from GitHub into the RStudio Cloud and can use the RStudio IDE to commit and push changes to GitHub
• create a repository on GitHub and start a new R Project using the RStudio IDE in the RStudio Cloud
• can use three different ways of getting support in solving coding problems online
• can apply 10 functions from the dplyr R Package to generate a subset of data for use in a table or plot
• use GitHub to publish their Course project report as a website
• can use exported references from Zotero in Better BibTex Format to generate an automated reference list
• cross-reference figures and tables within an R Markdown file

Inhalt

Over the course of the semester, students will develop a research project and learn the necessary qualitative and quantitative methods required to collect data from people. We will use tidyverse R packages to work with data, and git and GitHub as tools for version control and collaboration. By the end of the course, students will have a complete overview of how a typical field-based research project is designed, implemented and communicated.

Content will be delivered through lectures and tutorials. The success of the course will depend on the student's own willingness to engage with local challenges, stakeholders, citizens and agencies in order to develop a comprehensive body of work that answers a relevant, local problem.

Topics covered include:

• Theory and foundations of field-based Research
• Research Ethics: your role as a researcher, data privacy, ethical approval processes
• Qualitative and Quantitative research methods
• Research Design and implications for analysis
• Data Collection using digital tools
• Version control and collaboration with git and GitHub
• Exploratory analysis with tidyverse R packages for data visualisation and communication
• Concept of tidy data and tidyverse R packages for data transformation

Skript

Distributed during the course.

Voraussetzungen / Besonderes

This course does not have any specific prerequisites. No prior experience of working with a programming language is required, nor do we expect statistical knowledge beyond basic summary statistics taught in high school environments.

Note on accessibility: Although there are 2 weeks of data collection outside of the classroom, we do not want this, or any other component of the hybrid-style course to be a barrier to anyone who is interested in enrolling. If you have a specific concern about your ability to participate, please contact us, so we can discuss strategies to ensure that you are included.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert

376-0022-00L

Imaging and Computing in Medicine

6 KP

R. Müller, C. J. Collins

Kurzbeschreibung

Lernziel

The learning objectives include 1. 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.

Inhalt

Imaging 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, interactive video lectures on the online learning platform Moodle. Students are able to post questions at the end of each video lecture or the Moodle forum 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 (Q&A). Following the Q&A, the students will form small groups to acquire additional knowledge using online, python-based activities via JupyterHub 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.

Skript

Stored on Moodle.

Voraussetzungen / Besonderes

Lectures will be given in English.

376-0210-00L

Biomechatronics

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/

4 KP

R. Riener, N. Gerig, O. Lambercy

Kurzbeschreibung

Development of mechatronic systems (i.e. mechanics, electronics, computer science and system integration) with inspiration from biology and application in the living (human) organism.

Lernziel

The 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.

Inhalt

The 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.

Skript

Slides will be distributed through moodle before the lectures.

Literatur

Brooker, G. (2012). Introduction to Biomechatronics. SciTech Publishing.
Riener, R., Harders, M. (2012) Virtual Reality in Medicine. Springer, London.

Voraussetzungen / Besonderes

None

Fokus-Koordintor: Prof. Stefano Brusoni D-MTEC und Dr. Bastian Bergmann D-MTEC

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

363-0302-00L

Human Resource Management: Leading Teams

3 KP

G. Grote

Kurzbeschreibung

The 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

Inhalt

Human 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.

Skript

There is no script.

Literatur

A reading list and the respective documents are provided via moodle.

363-0302-02L

Human Resource Management: Leading Teams (Additional Cases)

Nur für Maschineningenieurwissenschaften BSc Fokus MTEC

1 KP

G. Grote

Kurzbeschreibung

Students write a term paper based on a literature review in an HRM-related topic of their choice (e.g., employee selection, performance management, leadership, group dynamics).

Lernziel

Students work through an HRM-related topic on their own and develop practical and research ideas around that topic.

Voraussetzungen / Besonderes

The lecture 363-0302-00L Human Resource Management: Leading Teams needs to be taken in order to participate in this module

151-0700-00L

Fertigungstechnik

4 KP

Design, Mechanics and Materials

Kurzbeschreibung

Grundbegriffe 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

Inhalt

Erläuterung 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.

Skript

Literatur

Herbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.) Fertigungstechnik. 6. Aufl. Springer Verlag 2003

Voraussetzungen / Besonderes

Es ist eine Exkursion zu einem oder zwei fertigungstechnischen Betrieben geplant

351-0578-00L

Einführung in die Wirtschaftspolitik

Nicht für Studierende, die zum D-MTEC gehören!

2 KP

H. Mikosch

Kurzbeschreibung

Erster Zugang zur Theorie der Wirtschaftspolitik.

Lernziel

Erster Zugang zur Theorie der Wirtschaftspolitik. Grundsätzliches Verständnis von wirtschaftspolitschen Mechanismen.

Inhalt

Wirtschaftspolitik 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

Skript

Ja (in Form von Vorlesungsslides).

363-0764-00L

Project Management

2 KP

C. G. C. Marxt

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

Projects 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.

Inhalt

The 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.

Skript

No
The lecture slides and other additional material (papers, book chapters, case studies, etc.) will be available for download from Moodle before each class.

363-1017-00L

Risk and Insurance Economics

Findet dieses Semester nicht statt.

3 KP

Noch nicht bekannt

Kurzbeschreibung

The 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

Lernziel

The 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.

Literatur

Main 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.

363-1038-00L

Sustainability Start-Up Seminar

Number of participants limited to 30.

3 KP

A. H. Sägesser

Kurzbeschreibung

Participants are lead through a venturing process inspired by Lean and Design Thinking and social innovation methodologies. The course contains problem identification, idea generation and evaluation, team formation, and the development of one entrepreneurial idea per team. Starting points for entrepreneurial ideas are the climate crisis and biodiversity loss.

Lernziel

1. 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 e.g. 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.

Inhalt

This course is aimed at people with a keen interest to address sustainability issues (with a focus on climate crisis and biodiversity loss), 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 and contains continuous processes of self- and world making.

The seminar starts with an introduction to sustainability (with a special focus on climate change & biodiversity) 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.

Skript

All material used will be made available to the participants.

Literatur

No pre-reading required.

Voraussetzungen / Besonderes

Prerequisite:
Interest in sustainability & entrepreneurship and readiness to open up, share and reflect deeply.

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.24.

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.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	gefördert
	Verfahren und Technologien	gefördert
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	geprüft
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	geprüft
	Kooperation und Teamarbeit	geprüft
	Kundenorientierung	geprüft
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	geprüft
	Kreatives Denken	geprüft
	Kritisches Denken	geprüft
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

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.

Nummer

Titel

Typ

ECTS

Umfang

Dozierende

151-0332-00L

Interdisciplinary Product Development: Definition, Realisation and Validation of Product Concepts

Number of participants limited to: 5 (ETHZ) + 20 (ZHdK)

To apply for the course please create a pdf of 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.

4 KP

2G + 4A

M. Schütz

Kurzbeschreibung

This 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.

Lernziel

This 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

Inhalt

At 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.

Skript

Hands out after input lectures

Voraussetzungen / Besonderes

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.

151-0540-00L

Experimentelle Mechanik

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

Verständnis, quantitative Modellierung und praktische Anwendung von experimentellen Methoden zur Erzeugung und Messung von mechanischen Grössen (Bewegung, Deformation, Spannungen)

Inhalt

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

Voraussetzungen: Mechanik I bis III, Physik, Elektrotechnik

151-3202-00L

Product Development and Engineering Design

Number of participants limited to 60.

4 KP

K. Shea, T. Stankovic, E. Tilley

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

The 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.

Inhalt

Weekly 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

Skript

available on Moodle

Literatur

Ulrich, 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 / Besonderes

Although 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.

151-0304-00L

Dimensionieren II

4 KP

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Script vorhanden. Kosten: SFr. 40.-

Voraussetzungen / Besonderes

151-0306-00L

Visualization, Simulation and Interaction - Virtual Reality I

4 KP

A. Kunz

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Skript

Voraussetzungen / Besonderes

151-0324-00L

GL zum Bemessen von Kunststoffbauteilen

4 KP

G. P. Terrasi

Kurzbeschreibung

Unverstärkte 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.

Lernziel

Vermitteln der Grundlagen bezüglich Ingenieurbemessung mit unverstärkten und faserverstärkten Kunststoffen (FVWS) für tragende Anwendungen. Parallel zu der Präsentation der Grundlagen werden viele praktische Anwendungen behandelt.

151-0515-00L

Continuum Mechanics 2

4 KP

E. Mazza, R. Hopf

Kurzbeschreibung

Lernziel

To provide a modern introduction to the foundations of continuum mechanics and prepare students for further studies in solid
mechanics and related disciplines.

Inhalt

Skript

None.

Literatur

Recommended texts:
(1) Nonlinear solid mechanics, G.A. Holzapfel (2000).
(2) An introduction to continuum mechanics, M.B. Rubin (2003).

151-0518-00L

Computational Mechanics I: Intro to FEA

4 KP

D. Kochmann

Kurzbeschreibung

Numerical 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.

Lernziel

To 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.

Inhalt

1. 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.

Skript

Lecture notes will be provided. Students are strongly encouraged to take their own notes during class.

Literatur

No textbook required; relevant reference material will be suggested.

Voraussetzungen / Besonderes

Mechanics 1 & 2 and Dynamics.

Kompetenzen

Fachspezifische Kompetenzen	Konzepte und Theorien	geprüft
	Verfahren und Technologien	geprüft
Methodenspezifische Kompetenzen	Analytische Kompetenzen	geprüft
	Entscheidungsfindung	gefördert
	Medien und digitale Technologien	gefördert
	Problemlösung	geprüft
	Projektmanagement	gefördert
Soziale Kompetenzen	Kommunikation	gefördert
	Kooperation und Teamarbeit	gefördert
	Kundenorientierung	gefördert
	Menschenführung und Verantwortung	gefördert
	Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme	gefördert
	Sensibilität für Vielfalt	gefördert
	Verhandlung	gefördert
Persönliche Kompetenzen	Anpassung und Flexibilität	gefördert
	Kreatives Denken	gefördert
	Kritisches Denken	gefördert
	Integrität und Arbeitsethik	gefördert
	Selbstbewusstsein und Selbstreflexion	gefördert
	Selbststeuerung und Selbstmanagement	gefördert

151-0552-00L

Fracture Mechanics

4 KP

L. De Lorenzis

Kurzbeschreibung

The 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.

Lernziel

To 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.

Inhalt

1. Introduction: damage and fracture mechanisms, stress concentrations, 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. 6. Overview of additional topics: fatigue, dynamic fracture.

Skript

Lecture notes will be provided. However, students are encouraged to take their own notes.

Voraussetzungen / Besonderes

Mechanics 1, 2, and Dynamics.

151-3204-00L

Coaching Innovations-Projekte

2 KP

I. Goller

Kurzbeschreibung

Lernziel

Inhalt

Voraussetzungen / Besonderes

Nur für Teilnehmer (Bachelor-Studenten, Master-Studenten) , die Hilfsassistenten im Innovationsprojekt sind.

327-3002-00L

Materials for Mechanical Engineers

4 KP