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Modulhandbuch

Master Metallurgy and Metal Forming PO08 Stand: 04.07.2018

Beschreibung des Studiengangs

Name des Studiengangs Kürzel Studiengang Master Metallurgy and Metal Forming PO08 M-MMF_PO08 Typ Regelstudienzeit SWS ECTS-Credits

Master 4 67 120 Beschreibung Der Masterstudiengang „Metallurgy and Metal Forming“ ist ein weiterführendes Master-Programm des disziplinären Bachelor-Studienprogramms „Metallurgy and Metal Forming“. Die Absolventen des Bachelor-Studiengangs werden vertiefend in die metallurgischen und metallphysikalischen Grundlagen der Erzeugung metallischer Werkstoffe und ihrer Verarbeitung sowie Wärmebehandlung und Veredlung eingeführt. Dabei werden sie in den Stand versetzt, Entwicklung, Implementierung und Optimierung von Prozessen, Werkstoffen und Verfahren selbständig zu planen und umzusetzen. Insbesondere können die Absolventen dann Funktionen und Anwendungsbereiche als Vorgesetzte in entsprechenden Unternehmen sowie im Kontakt mit Kunden oder Behörden kommunizieren und umsetzen. Neben den vertiefenden Vorlesungen aus den Bereichen Metallurgie, Metallkunde, Plastomechanik sowie Thermodynamik werden in besonderen Vorlesungen Bereiche der Prozesssimulation, der Datenverarbeitung sowie Projektmanagementfragen behandelt. Für die Absolventen und Absolventinnen bieten sich exzellente Berufsperspektiven in leitenden Positionen der Eisen- und Stahl- sowie metallverarbeitenden Industrie und die Möglichkeit der Promotion an einer deutschen oder ausländischen Hochschule. Die Arbeitsfelder der Absolventen und Absolventinnen liegen insbesondere im Bereich der Metallerzeugung mit dem Schwerpunkt der Eisen- und Stahlindustrie und der angeschlossenen Weiterverarbeitung sowie in Unternehmen, die metallische Werkstoffe in Fertigung, Produktion oder Bearbeitung einsetzen. Dies reicht von der speziellen Einsatzberatung im konstruktiven Maschinenbau für metallische Werkstoffe bis hin zu den Betrieben der Wärmebehandlung in der Weiterverarbeitung für Volumen- oder flächig orientierte Werkstoffe und die in großem Umfang metallverarbeitende Industrie, wie z. B. Karosserie- und Teilefertigung im Automobil- und Fahrzeugbereich. Hierbei kommen als Arbeitgeber insbesondere große, im internationalen Maßstab tätige Unternehmen in Frage, aber auch leitende Positionen bei kleinen und mittelständischen Unternehmen sind von hohem Interesse sowie eine entsprechende freiberufliche Tätigkeit als beratende Ingenieure oder in speziellen Unternehmensberatungen für technologische Fragestellungen. Unabhängig von allen anderen Werkstoffen ist Stahl der weltweit herausragende Konstruktionswerkstoff, so dass Spezialisten auf diesem Thema in außerordentlich vielen Bereichen industrieller Technik einsatzfähig sind, so dass sich exzellente Berufsmöglichkeiten für die Absolventen bieten.

Studienverlaufsplan

V Ü P S Cr

Master Metallurgy and Metal Forming PO08 Maschinenbau und Verfahrenstechnik

35 19 7 6 120

1. Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik

Prof. Dr. rer. nat. Gottschling d 2 1 0 0 4

Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik Praktikum

Prof. Dr. rer. nat. Gottschling Dr.-Ing. Weyh

d 0 0 1 0 1

Schweißtechnische Fertigungsverfahren Prof. Dr.-Ing. Witt Dr.-Ing. Winkler d 2 1 0 0 4

Schweißtechnische Fertigungsverfahren Praktikum

Prof. Dr.-Ing. Witt Dr.-Ing. Winkler d 0 0 1 0 1

Tensor Calculus Prof. Dr.-Ing. Bluhm e 2 2 0 0 6

Testing of Metallic Materials Prof. Dr.-Ing. Mauk e 2 1 0 0 4

Testing of Metallic Materials Lab Prof. Dr.-Ing. Mauk e 0 0 1 0 1

Thermodynamik und Kinetik metallurgischer Reaktionen Prof. Dr. Deike d 2 1 0 0 4

Wahlpflichtfach 1 NN d/e 2 1 0 0 4

Summe 12 7 3 0 29

2. Die Methode der finiten Elemente 1 Prof. Dr.-Ing. Kowalczyk d 1 2 0 0 4

Gießen und Erstarren von Stahl Prof. Dr. Deike d 2 2 0 0 5

Metallkunde und Metallphysik Dr.-Ing. Myronova d 2 1 0 0 4

Metallkunde und Metallphysik Praktikum Dr.-Ing. Myronova d 0 0 1 0 1

Plastomechanik und Umformverfahren Prof. Dr.-Ing. Mauk d 2 1 0 0 4

Plastomechanik und Umformverfahren Praktikum Prof. Dr.-Ing. Mauk d 0 0 1 0 1

Recycling of Oxidic and Metallic Materials Prof. Dr. Deike e 2 1 0 0 4

Recycling of Oxidic and Metallic Materials Lab Prof. Dr. Deike e 0 0 1 0 1


Wärme- und Stoffübertragung Prof. Dr. rer. nat. Atakan d 2 1 0 0 4

Summe 13 9 3 0 32

3. Computer Application in Metallurgy and Metal Forming

Prof. Dr.-Ing. Mauk Prof. Dr. rer. nat. e 2 0 0 0 4

Gottschling Dr.-Ing. Weyh Prof. Dr. Deike

Continuum Mechanics MT Prof. Dr.-Ing. Bluhm e 2 0 0 0 4

Nicht-technischer Katalog M NN d/e 0 0 0 6 8

Schwingungsanalyse metallurgischer Anlagen Dr.-Ing. Weyh d 2 1 0 0 4


Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe Prof. Dr.-Ing. Mauk Dr.-Ing. Myronova d 2 1 0 0 4

Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe Praktikum Dr.-Ing. Myronova d 0 0 1 0 1

Summe 10 3 1 6 29

4. Master-Abschlussarbeit NN d/e 0 0 0 0 27

Master-Abschlussarbeit Kolloquium NN d/e 0 0 0 0 3

Summe 0 0 0 0 30

Modul- und Veranstaltungsverzeichnis

Modulname Testing of Metallic Materials Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk Verwendung in Studiengang • Master Computational Mechanics PO07 • Master Metallurgy and Metal Forming PO08 • Master Metallurgy and Metal Forming PO15

Studienjahr Dauer Modultyp 1 1 Pflichtmodul

Nr. Kurs/Prüfung Semester SWS Arbeitsaufwand in h ECTS-Credits 1 Testing of Metallic Materials 1 3 120 4 2 Testing of Metallic Materials Lab 1 1 30 1 Summe 4 150 5

Modulname Testing of Metallic Materials Kurs/Prüfung Testing of Metallic Materials Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk

Semester Turnus Sprache 1 WS englisch

SWS Präsenzstudium Eigenstudium Arbeitsaufwand in h ECTS-Credits

3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung, Übung, Tutorien Lernziele Die Studierenden wissen, das geeignete Testverfahren zur Ermittlung eines Werkstoffkennwerts auszuwählen, bzw. die Ergebnisse der verschiedenen Prüfverfahren hinsichtlich ihrer Aussagekraft zu beurteilen. Die Studierenden kennen die Grenzen der Anwendbarkeit der verschiedenen Prüfverfahren für verschiedene Werkstoffe und können die Fehlermöglichkeiten richtig einschätzen. Beschreibung Inhalt dieses Moduls sind die Verfahren und Methoden zur Prüfung metallischer Werkstoffe. Ausgehend vom kristallinen Aufbau metallischer Werkstoffe und den Ursachen metallischer Plastizität werden die Grundversuche zur Bestimmung der Festigkeit und Zähigkeit bei statischer und dynamischer Belastung behandelt. Neben den grundlegenden werkstoffmechanischen Prüfungen werden die Verfahren der Werkstoffanalytik und die Analysemethoden dargestellt. Die metallografischen Untersuchungsmethoden mittels Lichtmikroskop leiten über zu den röntgenografischen und elektronenmikroskopischen Verfahren. Korrosionsprüfverfahren bei chemischer bzw. elektrochemischer Korrosion sowie thermischer Korrosion schließen sich an. Die Prüfung physikalischer Eigenschaften von Metallen soll die werkstoff-mechanischen Prüfverfahren ergänzen. Bei den zerstörungsfreien Prüfverfahren werden die akustischen sowie die Durchstrahlungsprüfungen behandelt. Die elektrischen und magnetischen Prüfverfahren sowie die Prüfung der Oberflächenfeingestalt sind Inhalt des Moduls. Studien-/Prüfungsleistung schriftliche Prüfung 90 Min. Literatur Schmidt, Werner M; Dietrich, Hermann; Praxis der mechanischen Werkstoffprüfung Expert Verlag, Esslingen, 1999, Band 585 ISBN 3-8169-1612-0 Pöhlandt, K.; Werkstoffprüfung für die Umformtechnik Springer Verlag, Berlin, 1986 ISBN 3-540-16722-6 Blumenauer, Horst;

Werkstoffprüfung Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart, 1994 ISBN 3-342-00547-5 Weiler, Wolfgang W.; Härteprüfung an Metallen und Kunststoffen Expert Verlag, Esslingen, 1998, Band 155 ISBN 3-8169-0552-8 Steeb, Siegfried; Zerstörungsfreie Werkstück- und Werkstoffprüfung Expert Verlag, Esslingen, 1993, Band 243 ISBN 3-8169-0964-7 Bergmann, Wolfgang: Werkstofftechnik 2 – Werkstoffherstellung – Werkstoffverarbeitung – Werkstoffanwendung Hanser Verlag, München, 2002 ISBN 3-446-21639-1 Shackelford, James F.; Werkstofftechnologie für Ingenieure Pearson Studium Verlag, München, 2005 ISBN 3-8273-7159-7 Voraussetzungen Kenntnisse der Analysis, technischen Mechanik und Werkstoffkunde

Modulname Testing of Metallic Materials Kurs/Prüfung Testing of Metallic Materials Lab Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk



1 15 15 30 1 Lehrform Laborpraktikum Lernziele Der Studierende kennt die zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfverfahren für metallische Werkstoffe und kann ihre Ergebnisse bewerten. Der Studierende kennt die Durchführungs-bedingungen der Prüfverfahren sowie die Auswertung der Messgrößen Beschreibung Laborpraktikum zur Vorlesung: Testing of metallic materials Durchführung folgender Versuche: Zugversuch mit und ohne Feindehnungsmessung, Stauchversuch, Kerbschlagbiegeversuch, Härteprüfung nach Brinell, Vickers und Rockwell; Ultraschallprüfung, Farbeindringprüfung Studien-/Prüfungsleistung Versuchsdurchführung, Antestat Literatur Schmidt, Werner M; Dietrich, Hermann; Praxis der mechanischen Werkstoffprüfung Expert Verlag, Esslingen, 1999, Band 585 ISBN 3-8169-1612-0 Pöhlandt, K.; Werkstoffprüfung für die Umformtechnik Springer Verlag, Berlin, 1986 ISBN 3-540-16722-6 Blumenauer, Horst; Werkstoffprüfung Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart, 1994 ISBN 3-342-00547-5

Weiler, Wolfgang W.; Härteprüfung an Metallen und Kunststoffen Expert Verlag, Esslingen, 1998, Band 155 ISBN 3-8169-0552-8 Steeb, Siegfried; Zerstörungsfreie Werkstück- und Werkstoffprüfung Expert Verlag, Esslingen, 1993, Band 243 ISBN 3-8169-0964-7 Bergmann, Wolfgang: Werkstofftechnik 2 – Werkstoffherstellung – Werkstoffverarbeitung – Werkstoffanwendung Hanser Verlag, München, 2002 ISBN 3-446-21639-1 Shackelford, James F.; Werkstofftechnologie für Ingenieure Pearson Studium Verlag, München, 2005 ISBN 3-8273-7159-7

Modulname Mathematics and Mechanics Modulverantwortlicher Dr.-Ing. Alexander Schwarz Verwendung in Studiengang • Master Metallurgy and Metal Forming PO08

Studienjahr Dauer Modultyp 1+2 3 Pflichtmodul

Nr. Kurs/Prüfung Semester SWS Arbeitsaufwand in h ECTS-Credits 1 Tensor Calculus 1 4 180 6 2 Continuum Mechanics MT 3 2 120 4 Summe 6 300 10

Modulname Mathematics and Mechanics Kurs/Prüfung Tensor Calculus Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Joachim Bluhm



4 60 120 180 6 Lehrform Vorlesung (2 SWS) Übung (2 SWS) Lernziele Probleme in der Mechanik, speziell in der Kontinuumsmechanik, können kurz und übersichtlich mit der Tensorrechnung formuliert werden. Die Studierenden erlangen die Fähigkeit komplexer physikalischer Sachverhalte mit Hilfe der Tensorrechnung effektive und kompakt darzustellen. Die Studierenden sind in der Lage, die mathematischen Theorien und die Modellbildung u.a. in der Kontinuumsmechanik und Thermodynamik besser anzuwenden. Beschreibung Der Inhalt des Moduls gliedert sich in die Bereiche tensorielle Aspekte der Vektoralgebra, das beliebige Grundsystem, Operationen in Komponentendarstellung, Tensoroperationen, Wechsel zwischen Koordinatensystemen, Gradient, Divergenz und Rotation von Tensorfeldern, Beispiele für die Differentiationen von Tensorfeldern sowie Integralsätze. Das Modul wird durch zahlreiche Übungen ergänzt, in denen vorwiegend betreute Rechnerübungen zur Vertiefung der Inhalte im Vordergrund stehen. Studien-/Prüfungsleistung Klausur 90 Min. Literatur Ogden, R.W.: Non-Linear Elastic DeformationsDover Publications, INC., 1984 Holzapfel, G.A.: Nonlinear Solid Mechanics, Wiley, 2000 Wiggers, P.: Nichtlineare Finite-Element-Methode, Springer, 2001

Modulname Mathematics and Mechanics Kurs/Prüfung Continuum Mechanics MT Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Joachim Bluhm



2 30 90 120 4 Lehrform Vorlesung / Übung Lernziele Die Studierenden erlernen in der Vorlesung die Fähigkeit, das mechanische Verhalten von Materialien mit Hilfe der Kontinuumsmechanik komplex darzustellen. Zu Beginn werden die aus dem Bachelor bekannten mechanischen Größen wie Verzerrungen und Spannungen im Rahmen einer kontinuumsmechanischen Darstellung formuliert. Die Studierenden erlernen hierdurch die Fähigkeit zur Abstraktion mechanischer Größen. Hiernach werden aus den Bilanzgleichungen die klassischen statischen und dynamischen Gleichgewichtsbeziehungen hergeleitet. Die Studierenden erlernen damit die Fähigkeit, aus den abstrakten Formulierungen der Kontinuumsmechanik konkrete Rand- und Anfangswertprobleme zu formulieren. Am Ende werden die Herleitungen für die einfache elastische Materialgleichungen besprochen, sodass die Studierenden in der Lage sind, diese selbständig im Rahmen einer thermodynamisch konsistenten Betrachtung zu erweitern und zu reformulieren. Beschreibung Kinematik • Bewegung • Transporttheoreme • Deformations- und Verzerrungsmaße • Deformations- und Verzerrungsgeschwindigkeiten • Lie Ableitungen • Polar Zerlegung • Spektral Zerlegung Kräfte und Spannungen • Theorem von Cauchy • Cauchyscher und Kirchhoffscher Spannungstensor, Piola-Kirchhoffsche Spannungstensoren Bilanzgleichungen der Mechanik • Massenbilanz • Bilanz der Bewegungsgröße • Drallbilanz • Energiebilanz (1. Hauptsatz der Thermodynamik) Material Theorie

• Konzepte • Prinzipien: Determinismus, Equipräsents, lokale Wirkung, Materielle Objektivität, Materielle Symmetrie • Materielle Objektivität für Spannungen • Konstitutive Modellbildung • Formulierung der Freien Helmholtzschen Energie • Materialgesetze für elastische Materialien • Linearisierung Studien-/Prüfungsleistung Die Art und Dauer der Prüfung wird gemäß der Prüfungsordnung vom Lehrenden vor Beginn des Semesters bestimmt. Literatur Holzapfel, G.A.: Nonlinear solid mechanics. Wiley, 2000. Hutter, K. & Jöhnk, K.: Continuum methods of physical modeling. Springer, 2004. Müller, I.: Grundzüge der Thermodynamik. Springer, 1994. Wilmanski, K.: Thermomechanics of continua. Springer, 1998.

Modulname Thermodynamics and Transport Phenomena Modulverantwortlicher Prof. Dr. Rüdiger Deike Verwendung in Studiengang • Master Metallurgy and Metal Forming PO08


Nr. Kurs/Prüfung Semester SWS Arbeitsaufwand in h

ECTS-Credits

1 Thermodynamik und Kinetik metallurgischer Reaktionen 1 3 120 4

2 Die Methode der finiten Elemente 1 2 3 120 4 3 Wärme- und Stoffübertragung 2 3 120 4 Summe 9 360 12

Modulname Thermodynamics and Transport Phenomena Kurs/Prüfung Thermodynamik und Kinetik metallurgischer Reaktionen Kurskoordinator Prof. Dr. Rüdiger Deike

Semester Turnus Sprache 1 WS deutsch


3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung, Overhead-Folien, Übungen mit Aufgaben, die in Kleingruppen gelöst werden Lernziele Die Studierenden sind auf der Basis theoretischer Grundlagen fähig zu analysieren, wie sich mit veränderten Mischungen, wie sie z.B. durch das Legieren von Stahlschmelzen entstehen, Enthalpieänderungen einstellen. Des Weiteren sind die Studierenden in der Lage zu berechnen, ob Reaktionen zwischen metallischen Schmelzen, Schlacken, Festkörpern (z.B. Koks) sowie unterschiedlich zusammengesetzten Gasen bei hohen Temperaturen ablaufen, nach welchen Reaktionsgesetzen die Umsetzungen erfolgen und wie Reaktionsabläufe auf der Basis dieser Kenntnisse optimiert werden können. Beschreibung Im Rahmen der Einführung in die Mischphasenthermodynamik werden partielle und integrale Größen von Mischungen im Detail am Beispiel der Tangentenmethode vorgestellt. Mit der Gleichung von Gibbs-Duhem wird beschrieben, wie sich die partiellen Größen in einer Mischung ändern. Enthalpieänderungen in Mischphasen werden am Beispiel des Legierens von Stahlschmelzen erläutert. Des Weiteren wird die Bedeutung und Berechnung von Aktivitäten in Mischphasensystemen behandelt. Systemänderungen werden unter variierenden Randbedingungen berechnet, die sich typischerweise unter betrieblichen Bedingungen ergeben. Die elementaren Transportvorgänge in heterogenen Phasen und an Phasengrenzflächen, die insbesondere bei der Phasenneubildung (z.b. dendritische Erstarrung) eine Rolle spielen, werden ausführlich vorgestellt. Studien-/Prüfungsleistung Schriftliche Prüfung, Dauer 90 min Literatur Gaskell: Introduction to metallurgical thermodynamics, McGraw-Hill, 1981 Lupis, C.H.P.: Chemical Thermodynamics of Materials, PTR Prentice-Hall Inc., 1983 Bird, Stewart, Lightfoot : Transport Phenomena, J.Wiley, 1960 Upadhyaya, G.S.; Dube, R.K.: Problems in Metallurgical Thermodynamics and Kinetics Pergamon Press, Oxford New York, Oeters, F.: Metallurgie der Eisen und Stahlerzeugung Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf 1989

Voraussetzungen Analysis, Differentialgleichungen, Physikalische Chemie

Modulname Thermodynamics and Transport Phenomena Kurs/Prüfung Die Methode der finiten Elemente 1 Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Wojciech Kowalczyk

Semester Turnus Sprache 2 SS deutsch


3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung, PowerPoint, Übung, PC Lernziele Die Lehrveranstaltung stellt das Verständnis für die grundlegenden mathematischen Methoden zur Behandlung von linearen Problemen her. Die Studierenden sind in der Lage, die geeignete Finite Elemente Formulierung vorzunehmen, um eine Fragestellung aus linearer Elastostatik selbständig zu definieren und zu lösen. Beschreibung Die Methode der finiten Elemente (FEM) hat sich zum Standardwerkzeug der Festigkeitslehre entwickelt. Die Vorlesung gibt einen Einblick in die theoretischen Grundlagen der Methode. Den Hauptteil der Lehrveranstaltung bilden Rechenübungen und selbstständig zu bearbeitende praktische Aufgaben am Computer. Dabei werden ausgewählte Probleme der Festigkeitslehre mit dem FE-Programmsystem Z88Aurora bearbeitet. Der Schwerpunkt liegt bei der Behandlung linearer, statischer Probleme. Studien-/Prüfungsleistung schriftliche Prüfung (120 Min) Literatur Klein: FEM Zienkiewicz: Methode der finiten Elemente. Hanser Verlag Zienkiewicz, Taylor: The Finite Element Method. McGraw-Hill Gross ,Hauger, Schnell, Wriggers: Technische Mechanik. Band 4: Hydromechanik, Elemente der Höheren Mechanik, Numerische Methoden. Springer Betten: Finite Elemente für Ingenieure 1. Grundlagen, Matrixmethoden, Elastisches Kontinuum. Springer

Modulname Thermodynamics and Transport Phenomena Kurs/Prüfung Wärme- und Stoffübertragung Kurskoordinator Prof. Dr. rer. nat. Burak Atakan



3 45 75 120 4 Lehrform Präsenzveranstaltung: Overhead und Computerunterstützte Präsentation (Power Point) und selbständige Bearbeitung von Übungs- und Hausaufgaben, incl. Computeranwendung Unterlagen und Forum in moodle Lernziele Aufbauend auf den thermodynamischen Grundlagen, sollen die Studierenden die Grundkonzepte der Wärme- und Stoffübertragung verstehen und anwenden können. Die Lehre der Wärme- und Stoffübertragung beschäftigt sich mit der Geschwindigkeit, mit der sich thermodynamische Gleichgewichte einstellen. Zunächst werden für jede Art der Wärme- und Stoffübertragung die physikalischen Grundlagen und Gleichungen besprochen, anhand exakter Lösungen oder empirischer Korrelationen, sollen die Studierenden die Lösung typischer (einfacher) Problemstellungen aus der Technik kennen lernen und in den Übungen selbstständig anwenden. Hierbei soll auch mathematische Software zur Lösung der partiellen Differentialgleichungen der Wärmeübertragung eingesetzt werden. Ziel ist es, dass die Studierenden für eine gegebene Problemstellung aus der Wärme- und Stoffübertragung, das Problem bezüglich der wichtigsten Prozesse klassifizieren und daraufhin die entsprechenden Gleichungen formulieren können. Die Studierenden sollen in der Lage sein, mögliche Vereinfachungen der Gleichungen (1D, stationär,...) zu erkennen und damit einfache Lösungswege zu finden. Die Analogie zwischen Wärmeleitwiderstand und elektrischen Widerständen soll verstanden worden sein ebenso wie das Konzept des Wärmedurchgangs. Für konvektive Wärmeübertragung soll der Studierende die analytische Lösungen für einfache Problemstellungen verstehen und die Konzepte der Ähnlichkeitstheorie anwenden können, um damit Auslegungsrechnungen durchführen zu können. Die Analogie zwischen Problem der Wärme- und der Stoffübertragung sollen verstanden werden, ebenso wie die Grenzen. Der Studierende soll die Vor- und Nachteile verschiedener Wärmeüberträger kennen lernen, um eine rationelle Auswahl treffen zu können. Die Grundlagen der Wärmestrahlung und deren Anwendung auf einfache Problemstellungen sollen beherrscht werden. Beschreibung Im Rahmen dieser Vorlesung soll eine Einführung in die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten der Wärme- und Stoffübertragung gegeben werden, die in sehr vielen technischen Prozessen eine große Rolle spielen. Sie erlauben uns Vorhersagen zur Geschwindigkeit der Wärme- und Stoffübertragung und geben uns somit Mittel an die Hand, technische Anlagen auszulegen, bei denen die Wärmeübertragung eine Rolle spielt. Somit werden die Inhalte dieser Vorlesung in der Energie- und Verfahrenstechnik, aber nicht nur dort, benötigt. • Einführung/ Konzepte • Wärmeleitung (stationär, instationär) • Konvektion (Grenzschichten, erzwungene/ freie Konvektion, überströmte Körper, durchströmte Körper)

• Wärmeübertragung mit Phasenübergang (Sieden, Kondensieren) • Wärmeüberträger (Typen, Methoden der Auslegung) • Wärmestrahlung • Diffusion und Stoffübertragung Studien-/Prüfungsleistung Klausur (120 Min.) Literatur Polifke, Kopitz, Wärmeübertragung, Pearson Studium, München 2005 Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Fundamentals of heat and mass transfer /. - 5th ed . - New York ; Chichester : Wiley , 2002 Baehr, Hans Dieter ; Karl Stephan: Wärme- und Stoffübertragung- 3. Aufl. . - Berlin [u.a.] : Springer , 1998

Modulname Computer Application in Material Technology Modulverantwortlicher Prof. Dr. rer. nat. Johannes Gottschling Verwendung in Studiengang • Master Metallurgy and Metal Forming PO08



ECTS-Credits

1 Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik 1 3 120 4

2 Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik Praktikum 1 1 30 1

3 Computer Application in Metallurgy and Metal Forming 3 2 120 4

4 Schwingungsanalyse metallurgischer Anlagen 3 3 120 4 Summe 9 390 13

Modulname Computer Application in Material Technology Kurs/Prüfung Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik Kurskoordinator Prof. Dr. rer. nat. Johannes Gottschling



3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung: Präsentation mit interaktives Whiteboard Übung: Bearbeitung kleiner Projekte am PC mit dem Programmiersystem MATLAB Lernziele Die Studierenden lernen, metallurgische Prozesse und Prozesse der Umformtechnik in simulationsfähige Modelle umzusetzen. Ferner können sie die Simulationsergebnisse zielgerecht analysieren. Sie sind in der Lage, geeignete mathematische Methoden auszuwählen und anzuwenden. Beschreibung Erstellung simulationsgerechter Prozess-Modelle, numerische Methoden zur Lösung von gewöhnlichen und partiellen DGL, Simulation metallurgischer Prozesse und Prozesse der Umformtechnik an ausgewählten Beispielen. Studien-/Prüfungsleistung Projektarbeit in Gruppen (bis zu 4 StudentInnenn) Literatur Skript zur Veranstaltung Voraussetzungen Numerik für Ingenieure

Modulname Computer Application in Material Technology Kurs/Prüfung Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik Praktikum Kurskoordinator Prof. Dr. rer. nat. Johannes Gottschling Dr.-Ing. Bernhardt Weyh



1 15 15 30 1 Lehrform Bearbeitung von Fallbeispielen in Kleingruppen Lernziele Die Studierenden sind in Lage, die in der zugehörigen Vorlesung vermittelten Inhalte und gestellten Übungsaufgaben in den Projekten umzusetzen. Beschreibung Praktikum zur Vorlesung Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik. Umsetzen und Vertiefen der in der Vorlesung erarbeiteten Inhalte. Studien-/Prüfungsleistung Fachgespräch (individuell) Literatur Skript zur Vorlesung Voraussetzungen Computer Based Engineering Mathematics, Numerics for Engineers

Modulname Computer Application in Material Technology Kurs/Prüfung Computer Application in Metallurgy and Metal Forming Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk Prof. Dr. rer. nat. Johannes Gottschling Dr.-Ing. Bernhardt Weyh Prof. Dr. Rüdiger Deike



2 30 90 120 4 Lehrform Vorlesung: Powerpoint Präsentation Übung: Bearbeitung von Aufgaben mit MATLAB am PC Lernziele Die Studierenden entwickeln die Fähigkeit, auch komplexere numerische und analytische Aufgaben aus dem Bereich der Metallurgie und Umformtechnik mit Hilfe existierender Software oder mit selbst erstellten Programmen zu lösen. Beschreibung Die Veranstaltung zielt weniger auf die Modellierung ab, sondern soll einen tieferen Einblick in die Rechnernutzung in der Metallurgie und Umformtechnik geben. Dazu werden ausgewählte Beispiele aus der Metallurgie und Umformtechnik bearbeitet; z.B. Approximation von Fließkurven metallischer Werkstoffe, Umsetzung von Walztheorie-Modellen sowie Bearbeitung von thermomechanischen Umformprozessen. Die rechnergestützte Lehrveranstaltung beschäftigt sich ebenfalls mit Werkzeugen zur Datenanalyse, wie Fuzzy Technologien und neuronale Netze. Studien-/Prüfungsleistung Projektarbeit in Gruppen (bis zu 4 StudentInnen) Literatur .1 Script of the lecture

Modulname Computer Application in Material Technology Kurs/Prüfung Schwingungsanalyse metallurgischer Anlagen Kurskoordinator Dr.-Ing. Bernhardt Weyh



3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung: Powerpoint-Präsentation Übung: Bearbeitung von Aufgaben mit MATLAB am PC Lernziele Die Studierenden - können analytische Methoden der linearen und nichtlinearen Modellbildung auf Elemente metallurgischer Anlagen anwenden, - kennen die symbolische Aufbereitung und numerische Umsetzung der Methoden, - wissen um Besonderheiten von kontinuierlichen, diskretisierten und diskreten Modellstrukturen sowie ihre Kopplungseigenschaften, - sind in der Lage Gesamtsystem-Strukturen zu linearisieren, - können Eigenwert-, Anfangswert- und einfache Randwertprobleme formulieren und mit Software-Tools (hier beispielhaft in MATLAB) lösen - sind fähig Ergebnisse mit den typischen Schwingungsphänomenen zu interpretieren. Beschreibung Die Lehrveranstaltung stellt grundlegende Verfahren der rechnerunterstützten Analyse technischer, häufig mechanischer (Mehrkörper-)Systeme aus dem Bereich der metallurgischen Maschinenelemente, Maschinen und Anlagen vor, wobei systematische Vorgehensweisen von der Problemstellung über die wesentlichen Aspekte der Modellbildung bis hin zur Auswertung von Simulationsergebnissen und deren Interpretation sowie gezielten Ansätzen zur Systemverbesserung diskutiert werden. Schwerpunktmäßig werden praktische Rechenverfahren zur Untersuchung von Eigenschwingungen einschließlich Stabilität und erzwungenen Bewegungen in dynamischen Systemen vorgestellt. Zur Veranschaulichung der Berechnungsverfahren und der auftretenden Phänomene werden sorgfältig ausgewählte Beispiele aus dem Bereich der metallurgischen Maschinen und Anlagen begleitend an PCs unter der Programmieroberfläche MATLAB erarbeitet, visualisiert und diskutiert. Studien-/Prüfungsleistung Klausur mit einer Dauer von 120 Minuten in deutscher Sprache. Literatur Gasch/Knote: Strukturdynamik, Bd.1/2. Springer 1987/89 Holzweißig/Dresig: Maschinendynamik. Springer 2004 Spur/Stöferle: Handbuch der Fertigungstechnik, Bd.1/2. Carl Hanser ~1983 Lange,K. (Herausg.): Umformtechnik, Bd 1/2/... Springer ~1984 Pratap, R: Getting Started with MATLAB 6. A Quick Introduction for Scientists and Engineers, Oxford University Press, New York-Oxfoed 2002

Voraussetzungen Prozesssimulation in der Metallurgie und Umformtechnik Methode der finiten Elemente 1

Modulname Advanced Material Science Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk Verwendung in Studiengang • Master Metallurgy and Metal Forming PO08



ECTS-Credits

1 Metallkunde und Metallphysik 2 3 120 4 2 Metallkunde und Metallphysik Praktikum 2 1 30 1 3 Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe 3 3 120 4

4 Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe Praktikum 3 1 30 1

Summe 8 300 10

Modulname Advanced Material Science Kurs/Prüfung Metallkunde und Metallphysik Kurskoordinator Dr.-Ing. Olga Myronova



3 45 75 120 4 Lehrform Präsenzveranstaltung mit Einsatz von Powerpoint, Anleitung zum eigenständigen Lösen von Übungsaufgaben Lernziele Den Studierenden werden vertiefte Kenntnisse über Metallkunde und Metallphysik vermittelt. Kenntnisse über die Einflüsse von mechanischen und physikalischen Vorgängen auf die Mikrostruktur von Werkstoffen werden vermittelt. Auf der Basis dieser Kenntnisse sollen die Studierenden in der Lage sein, werkstofftechnische Vorgänge metallphysikalisch analysieren zu können. Beschreibung Vertiefung der Kenntnisse über den atomistischen Aufbau von Festkörpern, Berechnung und Vergleich der für Metalle wesentlichen Kristallstrukturen. Erlernen von Methoden der Texturanalyse und deren praktischer Anwendung. Erweiterung der Kenntnisse zu den Kristallbaufehlern (z.B. Fremdatome, Versetzungen, Korngrenzen). Im Bereich der Konstitutionslehre und Thermodynamik von Legierungen erfolgt der Übergang von den binären zu den ternären Systemen mit dem Ziel der Konstruktion und Anwendung von ternären Phasendiagrammen. Übergang zu metallphysikalischer Beschreibung metallkundlicher Vorgänge wie Diffusion, Verformung und Rekristallisation anhand atomistischer Modelle. Abschließend werden die physikalischen Eigenschaften von Metallen (Magnetismus, thermische und elektrische Leitfähigkeit) anhand atomistischer Vorgänge diskutiert. Studien-/Prüfungsleistung Schriftliche Klausurprüfung 90 Min. Literatur Literaturempfehlung (Deutsch): G. Gottstein: Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer Verlag Berlin, 2001, ISBN 3540419616 Literaturempfehlung (Englisch): R. Cahn, P. Haasen: Physical Metallurgy, North Holland Verlag, 1983, ISBN 0444866280 Voraussetzungen Grundlagen der Metallkunde 1 und 2

Modulname Advanced Material Science Kurs/Prüfung Metallkunde und Metallphysik Praktikum Kurskoordinator Dr.-Ing. Olga Myronova



1 15 15 30 1 Lehrform Praktische Durchführung von Experimenten Lernziele Die Studierenden sind in der Lage, anhand eigenständig durchgeführter Versuche die physikalischen Grundlagen komplexer metallkundlicher Vorgänge zu erfassen. Beschreibung Den Studierenden werden in Kleingruppen komplexere metallkundlicher Vorgänge vermittelt. Sie lernen Möglichkeiten kennen, diese Vorgänge mithilfe spezieller Verfahren zur Werkstoffanalytik zu messen und zu analysieren. Unter Anleitung werden von den Studierenden selbstständig praktische Versuche dazu durchgeführt. Studien-/Prüfungsleistung Aktive Teilnahme an den Praktikumsversuchen Literatur Macherauch; Praktikum Werkstoffkunde G. Wassermann; Praktikum der Metallkunde und Werkstoffprüfung, Hornbogen Warlimont: Praktikum der Metallkunde

Modulname Advanced Material Science Kurs/Prüfung Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk Dr.-Ing. Olga Myronova



3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung, Übungen Vortrag mit Powerpointpräsentation und Präsentationsfolien Lernziele Der Studierende kennt die Wärmebe-handlungsverfahren metallischer Werkstoffe und ihre werkstoffbezogene Anwendung. Er weiß, wie ein Werkstück aus gegebenem Werkstoff auf die bestimmte Temperatur-Zeit-Folgen reagiert, in welchen Grenzen die bewirkten Eigenschaftsänderungen streuen, welche Fehler auftreten können und wie wärmebehandelte Teile zweckentsprechend zu prüfen sind. Die Studierenden können die Wärmebehandlungsverfahren gezielt auswählen. Beschreibung Die Gebrauchseigenschaften metallischer Werkstoffe werden im Rahmen des Fertigungsprozesses in sehr vielen Fällen durch eine gezielte Wärmebehandlung eingestellt. Inhalt der Vorlesung „Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe“ sind die metallkundlichen Grundlagen der Wärmebehandlung und die dazu technologisch eingesetzten Verfahren sowie die apparative Durchführung von Wärmebehandlungsprozessen in der industriellen Fertigung. Neben den volumenorientierten Wärmebehandlungsverfahren für Härtung, Ausscheidung und Anlassen werden die thermisch-thermochemischen Verfahren zur Oberflächenhärtung bzw. Oberflächenbehandlung behandelt. Einen wichtigen Teil im Rahmen der Vorlesungsreihe bilden die modernen Wärmebehandlungsverfahren für Band- und Blechwerkstoffe im Bereich der modernen hochfesten schweißbaren Stahlwerkstoffe für den Automobilbau mit den kontinuierlichen Behandlungsverfahren, die heute Stand der Technik für die Herstellung von Karosseriewerkstoffen sind. Neben den technologischen Verfahrensprinzipien spielen die Methoden und Verfahren zur Vorausbestimmung der mechanischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung eine wichtige Rolle im Rahmen der Veranstaltung. Die in den Vorlesungen vermittelten theoretischen Grundlagen zur Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe werden in exemplarischen Laborversuchen vertieft. Studien-/Prüfungsleistung Schriftliche Klausurprüfung 90 Min.

Literatur Lidtke D.; Jönsson R.: Wärmebehandlung: Grundlagen und Anwendungen für Eisenwerkstoffe Kontakt & Studium, Band 349 Expert-Verlag, Renningen bei Meimsheim, 1991 Kohtz, D.: Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe: Grundlagen und Verfahren VDI-Verlag, Düsseldorf, 1994 De Cooman, B.C., Speer, J.G., Pyshmintsev, I.Yu., Yoshignaga, N.: Material Design - The Key to Modern Steel Products Grips media GmbH, 2007 Lidtke, D.: Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen: Nitrieren und Nitrocarburieren 3., völlig neu bearbeitete Auflage Kontakt & Studium, Expert-Verlag, Renningen, 2006 Werkstofftechnologie 1. Wärmebehandlungstechniken. Normen DIN Taschenbuch 218. Beuth Verlag, 2007 Schumann, H., Oettel, H.: Metallografie Wiley-VCH, 14. Auflage, 2005

Modulname Advanced Material Science Kurs/Prüfung Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe Praktikum Kurskoordinator Dr.-Ing. Olga Myronova



1 15 15 30 1 Lehrform Laborpraktikum Lernziele Der Studierende ist in der Lage, für eine gegebene Aufgabenstellung bei der Anwendung metallischer Werkstoffe das geeignete Wärmebehandlungsverfahren auszuwählen, und die technologischen Parameter für die Durchführung zu ermitteln. Er kann die entstandenen Gebrauchseigenschaften und Gefüge metallischer Werkstoffe nach entsprechenden Wärmebehandlungsverfahren beurteilen und ist insbesondere in der Lage, Wärmebehandlungsfehler und die daraus erforderlichen Konsequenzen zu erkennen. Beschreibung Die in den Vorlesungen vermittelten theoretischen Grundlagen zur Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe werden in exemplarischen Laborversuchen vertieft, so dass der Studierende ein tieferes Verständnis der metallkundlichen und technologischen Zusammenhänge bei der Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe erhält. Dazu ist er in der Lage, die aus der Wärmebehandlung entstandenen Gefüge metallischer Werkstoffe zu beurteilen und kann einschätzen, inwieweit der nach einer Wärmebehandlung vorliegende Gefügezustand den Anforderungen entspricht, und ob Wärmebehandlungsfehler vorliegen, die entsprechende qualitätssichernde Maßnahmen erfordern. Studien-/Prüfungsleistung Praktikumsbericht Literatur W. Dahl u. a.: Werkstoffkunde Stahl, Band I +II Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 2002 G. Spur, Th. Stöferle, Herausg.: Handbuch der Fertigungstechnik, Band V: Wärmebehandlung Hanser Verlag, München, 1998 H.J. Eckstein: Technologie der Wärmebehandlung von Stahl Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart, 1997 V. Läpple: Wärmebehandlung des Stahls Europa Verlag, Haan, 2006

Modulname Production Engineering Modulverantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk Verwendung in Studiengang • Master Metallurgy and Metal Forming PO08



ECTS-Credits

1 Schweißtechnische Fertigungsverfahren 1 3 120 4

2 Schweißtechnische Fertigungsverfahren Praktikum 1 1 30 1

3 Plastomechanik und Umformverfahren 2 3 120 4

4 Plastomechanik und Umformverfahren Praktikum 2 1 30 1

Summe 8 300 10

Modulname Production Engineering Kurs/Prüfung Schweißtechnische Fertigungsverfahren Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Gerd Witt Dr.-Ing. Reinhard Christian Winkler



3 45 75 120 4 Lehrform Vortrag mit Powerpoint Folien und Videos Lernziele Die Studierenden sollen die schweißtechnischen Fertigungsverfahren für industrielle Anwendungen einsetzen und anwenden. Beschreibung In der Vorlesung Schweißtechnik wird ein Überblick über die wesentlichsten Verfahren im Bereich Schweißen, Schneiden und thermische Beschichtungsverfahren gegeben. So werden grundlegende Hinweise zu den Verfahrensprinzipien, Anwendungsgebieten und Vor- und Nachteile dargestellt. Die Ausführungen werden mittels moderner Medien, z.B. Videos, Power-Point-Präsentationen etc. ergänzt. Des Weiteren wird ein 1-tägiges Praktikum in der SLV Duisburg angeboten, in dem die Studierenden die Schweißverfahren praktisch erleben und auch selbst schweißen können. Angeboten werden neben den klassischen Schutzgasverfahren (MIG/MAG/WIG) das LASERSchweißen, Plasma-Schweißen und besondere Widerstands-Schweißverfahren. Die bestandene schriftliche Prüfung ermöglicht die Zulassung zum Teil 1 der EWE-Prüfung (SFI). Studien-/Prüfungsleistung Schriftliche Prüfung, 60 Minuten Literatur SFI-Aktuell 2003 , SLV Duisburg Killing,R.: Kompendium der Schweißtechnik , DVS-Verlag Düsseldorf

Modulname Production Engineering Kurs/Prüfung Schweißtechnische Fertigungsverfahren Praktikum Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Gerd Witt Dr.-Ing. Reinhard Christian Winkler



1 15 15 30 1 Lehrform Praktische Vorführung verschiedener Schweißverfahren Lernziele Die Studierenden sollen die in der Vorlesung beschriebenen Verfahren praktisch vertiefen. Dabei führen die praktischen Vorführungen und Übungen zu einem besseren Verständnis der theoretisch beschriebenen Verfahren. Beschreibung Verschiedene Verfahren werden unter sachkundiger Anleitung vorgeführt und hinterfragt, z.B. Laser, Widerstandsschweißen und thermisches Spritzen. Andere Verfahren können mit praktischer Anleitung selbst erprobt werden, z.B. WIG-, MSG- und Autogenschweißen. Studien-/Prüfungsleistung Versuchsdurchführung, Antestat Literatur Praktikumsunterlagen

Modulname Production Engineering Kurs/Prüfung Plastomechanik und Umformverfahren Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk



3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung, Übungen, Vortrag mit PowerPoint-Präsentation und Präsentationsfolien, Illustrationen an der Tafel Lernziele Die Studierenden können Umformverfahren und ihre zugehörigen Berechnungsmethoden sowohl der elementaren als auch der höheren Plastomechanik einschätzen und anwenden. Beschreibung In dieser Vorlesung werden die umformenden Fertigungsverfahren und die für sie relevanten Berechnungsmethoden behandelt. Auf der Basis der Elementaren Plastomechanik werden die Warm- und Kaltwalzverfahren zur Herstellung von Blechen und Bändern, ihrer Weiterverarbeitung durch Kaltwalzen und Oberflächenveredeln behandelt. Es folgen die Verfahren zur Berechnung der Massivumformverfahren sowie die Durchdrück- und Durchziehverfahren für Vollquerschnitte, Rohre und Profile. Die Anwendung höherer Rechenverfahren der Plastomechanik wird am Beispiel der Gleitlinientheorie und der Schrankenverfahren behandelt. Studien-/Prüfungsleistung schriftliche Prüfung ; 90 min Literatur H. Pawelski, O. Pawelski Technische Plastomechanik, Kompendium und Übungen Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 2000 A. R. Boer, N. Rebelo, H. Rydstad, G. Schröder Process modelling of metal forming and thermomechanical treatment Springer-Verlag, Berlin, 1986 W. Johnson, P. B. Mellor Engineering plasticity van Nostrand Reinhold Comp., London, 1978 R. Hill The mathematical theory of plasticity Oxford at the Clarendon Press, 1983 H. Ismar, O. Mahrenholtz

Technische Plastomechanik Vieweg Verlag, Braunschweig, 1980 P. Hartley, I. Pillinger, C. Sturgess Numerical Modelling of Material Deformation Processes Springer-Verlag, London, 1992 G. W. Rowe, C.E.N. Sturgess, P. Hartley, I. Pillinger Finite-Element Plasticity and Metal Forming Analysis Cambridge University Press, Cambridge, 1991 S. Kobayashi, S.-I. Oh, T. Altan Metal Forming and the Finite-Element Method Oxford University Press, Oxford, 1989 D.R.J. Owen, E. Hinton Finite Elements in Plasticity Pineridge Press Ltd., Swansea, 1980

Modulname Production Engineering Kurs/Prüfung Plastomechanik und Umformverfahren Praktikum Kurskoordinator Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk



1 15 15 30 1 Lehrform Laborpraktikum mit Versuchen Lernziele Der Studierende kann Umformverfahren und ihre zugehörigen Berechnungsmethoden sowohl der elementaren als auch der höheren Plastomechanik einschätzen und anwenden. Beschreibung Das Praktikum zur Vorlesung Plastomechanik und Umformverfahren Laborversuche zu Umformverfahren und ihre Berechnungsmethoden. Auswertungen erfolgen auf der Basis der Elementaren Plastomechanik den Warm- und Kaltwalzverfahren. Es werden folgende Laborversuche durchgeführt: Warmwalzen von Flachquerschnitten Warmwalzen von Profilquerschnitten Kaltwalzen von Blechen mit und ohne Längszug, Ziehen von Drähten Studien-/Prüfungsleistung Versuchsdurchführung, Antestat Literatur H. Pawelski, O. Pawelski Technische Plastomechanik, Kompendium und Übungen Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 2000 A. R. Boer, N. Rebelo, H. Rydstad, G. Schröder Process modelling of metal forming and thermomechanical treatment Springer-Verlag, Berlin, 1986 W. Johnson, P. B. Mellor Engineering plasticity van Nostrand Reinhold Comp., London, 1978 R. Hill The mathematical theory of plasticity Oxford at the Clarendon Press, 1983 H. Ismar, O. Mahrenholtz Technische Plastomechanik Vieweg Verlag, Braunschweig, 1980

P. Hartley, I. Pillinger, C. Sturgess Numerical Modelling of Material Deformation Processes Springer-Verlag, London, 1992 G. W. Rowe, C.E.N. Sturgess, P. Hartley, I. Pillinger Finite-Element Plasticity and Metal Forming Analysis Cambridge University Press, Cambridge, 1991 S. Kobayashi, S.-I. Oh, T. Altan Metal Forming and the Finite-Element Method Oxford University Press, Oxford, 1989 D.R.J. Owen, E. Hinton Finite Elements in Plasticity Pineridge Press Ltd., Swansea, 1980

Modulname Metallurgical Technology Modulverantwortlicher Prof. Dr. Rüdiger Deike Verwendung in Studiengang • Master Metallurgy and Metal Forming PO08



ECTS-Credits

1 Gießen und Erstarren von Stahl 2 4 150 5 2 Recycling of Oxidic and Metallic Materials 2 3 120 4

3 Recycling of Oxidic and Metallic Materials Lab 2 1 30 1

Summe 8 300 10

Modulname Metallurgical Technology Kurs/Prüfung Gießen und Erstarren von Stahl Kurskoordinator Prof. Dr. Rüdiger Deike



4 60 90 150 5 Lehrform Vorlesung, Overheadprojektion, Folien, Powerpoint Lernziele Die Studierenden sind in der Lage die Grundlagen der Theorie der Erstarrung von Metallen allgemein und insbesondere beim Strang- und Kokillenguss zu beschreiben. Die Studierenden sind fähig die Einflüsse von Gießgeschwindigkeiten, Erstarrungsgefügen, Seigerungen und mechanischen Vorgängen auf die Qualität von Stählen zu beurteilen. Auf der Basis dieser Kenntnisse sind die Studierenden in der Lage, Stranggießprozesse und eventuell auftretende grundlegende Fehler methodisch analysieren zu können. Beschreibung Die für die Erstarrung von Metallen wichtigen Fragen der Keimbildung, des Kristallwachstums, der konstitutionellen Unterkühlung werden vorgestellt. Die Bedeutung des oxidischen Reinheitsgrades und die Bildung von Mikro- und Makroseigerungen sowie sich daraus ableitende Konzentrationsunterschiede werden im Detail erklärt. Unterschiedliche Rissbildungen und deren Ursachen werden im Zusammenhang mit den Gießgeschwindigkeiten, der Wärmeabfuhr in der Kokille und den sich daraus ergebenden Erstarrungsgeschwindigkeiten diskutiert. Es wird ein Überblick über die Auslegung von Stranggussanlagen und die Möglichkeiten der Prozesskontrolle gegeben. Studien-/Prüfungsleistung Schriftliche Prüfung, Dauer 90 min Literatur Flemings, M.C.: Solidification Processing McGraw-Hill Book Company, Washington New York 1974 Chalmers, B. : Principles of Solidification John Wiley & Sons Inc., New York, London, Sidney 1967 Schwerdtfeger, K. (Hrsg.): Metallurgie des Stranggießens Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf 1991

Voraussetzungen Analysis, Differentialgleichungen, Physikalische Chemie

Modulname Metallurgical Technology Kurs/Prüfung Recycling of Oxidic and Metallic Materials Kurskoordinator Prof. Dr. Rüdiger Deike

Semester Turnus Sprache 2 SS englisch


3 45 75 120 4 Lehrform Vorlesung, Overheadprojektion, Folien, Powerpoint Lernziele Die Studierenden sind in der Lage zu beurteilen, welche Probleme beim Recycling von oxidischen (z.B. Filterstäube) im Vergleich zu metallischen (z.B. Schrott) Reststoffen existieren und welche Arten von Anlagen notwendig sind, um einen Recyclingprozess ökonomisch und ökologisch sinnvoll gestalten zu können. Beschreibung Mit Kriterien wie Rohstoffeffizienz und Energieproduktivität werden die Rahmenbedingungen für die technologische Entwicklung der Zukunft definiert. Die Veränderungen im Bereich der Verfügbarkeit sich nicht regenerierender Rohstoffe für die Produktion von Metallen wird unter Ressourcen und Kostengesichtspunkten dargestellt. Auf der Basis dieser Entwicklungen werden Abfallstoffe (Filterstäube, Schlämme usw.) in ihrer Zusammensetzung und ihrem mengenmäßigen Aufkommen diskutiert. Verfahren zur Extrahierung von Wertstoffen (z.B. Zink, Nickel usw.) aus diesen Konzentraten werden beschrieben. Dabei wird auf die metallurgischen Besonderheiten eingegangen, die in vielen Fällen die Entwicklungen komplexer Verfahrenstechniken bei hohen Temperaturen notwendig machen. Studien-/Prüfungsleistung Schriftliche Prüfung, Dauer 90 min Literatur Förstner, U.: Umweltschutztechnik, Springer 1995 Schlacken in der Metallurgie, GDMB Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie, Rohstoff- und Umwelttechnik, Clausthal-Zellerfeld 1999 Koch, K.; Janke, D.: Schlacken in der Metallurgie, Verlag Stahleisen GmbH, 1984, Turkdogan, E.T.: Physicochemical properties of molten slags and glasses, The Metals Society, 1983 Richardson, F.D.: Physical Chemistry of Melts in Metallurgy (Vol 1 and 2) Academic Press, London and New York, 1974 Voraussetzungen Analysis, Chemie, Physikalische Chemie

Modulname Metallurgical Technology Kurs/Prüfung Recycling of Oxidic and Metallic Materials Lab Kurskoordinator Prof. Dr. Rüdiger Deike

Semester Turnus Sprache 2 SS englisch


1 15 15 30 1 Lehrform Experimentelles Praktikum Lernziele Die Studierenden sind in der Lage zu beurteilen, auf welche unterschiedliche Art und Weise oxidische und metallische Abfallstoffe behandelt werden müssen, um die wieder zu verwertenden Metalle gewinnen zu können. Beschreibung Im Praktikum werden grundlegende Experimente zum Recycling oxidischer und metallischer Werkstoffe durchgeführt. Staubförmige wieder zu verwertende Gemenge werden mit mechanischen und magnetischen Verfahren aufbereitet, agglomeriert und anschließend unter variierenden Temperaturbedingungen und Gaszusammensetzungen reduziert. Die sich bildenden Phasen werden metallographisch und mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie untersucht und identifiziert. Studien-/Prüfungsleistung Abtestat Literatur siehe Recycling oxidischer und metallischer Werkstoffe Voraussetzungen Recycling oxidischer und metallischer Werkstoffe

Modulname Wahlpflichtmodul Modulverantwortlicher NN Verwendung in Studiengang • Master Computer Engineering PO04 • Master Computer Science and Communications Engineering PO04 • Master Control and Information Systems PO04 • Master Electrical and Electronic Engineering (Communications Engineering) PO04 • Master Electrical and Electronic Engineering (Power and Automation) PO04 • Master Mechanical Engineering (Water Resources and Environmental Engineering) PO04 • Master Mechanical Engineering (Production and Logistics) PO04 • Master Mechanical Engineering (Mechatronics) PO04 • Master Mechanical Engineering (General Mechanical Engineering) PO04 • Master Management and Technology of Water and Waste Water PO08 • Master Automation and Control Engineering PO08 • Master Electrical and Electronic Engineering (Communications Engineering) PO08 • Master Electrical and Electronic Engineering (Power and Automation) PO08 • Master Computer Engineering (Reliable Systems) PO08 • Master Computer Engineering (Interactive Systems and Visualization) PO08 • Master Computer Science and Communications Engineering PO08 • Master Mechanical Engineering (Energy and Environmental Engineering) PO08 • Master Metallurgy and Metal Forming PO08 • Master Mechanical Engineering (General Mechanical Engineering) PO08 • Master Mechanical Engineering (Mechatronics) PO08 • Master Mechanical Engineering (Production and Logistics) PO08

Studienjahr Dauer Modultyp 1+2 3 Wahlpflichtmodul

Nr. Kurs/Prüfung Semester SWS Arbeitsaufwand in h ECTS-Credits 1 Wahlpflichtfach 1 1 3 120 4 2 Wahlpflichtfach 2 2 3 120 4 3 Wahlpflichtfach 3 3 3 120 4 Summe 9 360 12

Modulname Wahlpflichtmodul Kurs/Prüfung Wahlpflichtfach 1 Kurskoordinator NN

Semester Turnus Sprache 1 deutsch/englisch


3 45 75 120 4 Lehrform Lernziele Mit der gezielten Auswahl der Wahlpflichtfächer sollen die Studierenden ihren Neigungen folgen und sich für einen Beruf bzw. eine akademische Laufbahn qualifizieren. Beschreibung Das Modul der Wahlfächer soll den Studierenden erlauben, den Schwerpunkt ihres Studienprogramms im Bereich der Profilierung weiter auszubauen. In dieser Weise wird die Tiefe der disziplinären Ausbildung erhöht, was einerseits wertvoll für eine klar definierte berufliche Verwendung sein kann, andererseits aber auch deutlich eine Ausrichtung auf eine an das Masterstudium anschließende wissenschaftliche Verwendung in der Forschung eröffnet (Promotion). Alternativ können aber auch Fächer gewählt werden, die dem jeweiligen anderen Profil zuzuordnen sind oder sogar Fächer, die zu anderen Studiengängen der Fakultät für Ingenieurwissenschaften gehören. In dieser Weise können interdisziplinäre Brücken geschlagen werden, die in der beruflichen Praxis zunehmend wichtig werden im Sinne von Doppelqualifikation. Studien-/Prüfungsleistung Die Art und Dauer der Prüfung wird gemäß der Prüfungsordnung vom Lehrenden vor Beginn des Semesters bestimmt. Literatur

Modulname Non-technical Subjects M Modulverantwortlicher NN Verwendung in Studiengang • Master Computational Mechanics PO07 • Master Management and Technology of Water and Waste Water PO08 • Master Automation and Control Engineering PO08 • Master Electrical and Electronic Engineering (Communications Engineering) PO08 • Master Electrical and Electronic Engineering (Power and Automation) PO08 • Master Computer Science and Communications Engineering PO08 • Master Mechanical Engineering (Energy and Environmental Engineering) PO08 • Master Metallurgy and Metal Forming PO08 • Master Mechanical Engineering (General Mechanical Engineering) PO08 • Master Mechanical Engineering (Mechatronics) PO08 • Master Mechanical Engineering (Production and Logistics) PO08 • Master Automation and Control Engineering PO15 • Master Communications Engineering PO15 • Master Power Engineering PO15 • Master Computer Engineering (Interactive Systems and Visualization) PO15 • Master Computer Engineering (Intelligent Networked Systems) PO15 • Master Embedded Systems Engineering PO15 • Master Management and Technology of Water and Waste Water PO15 • Master Metallurgy and Metal Forming PO15 • Master Mechanical Engineering (General Mechanical Engineering) PO15 • Master Mechanical Engineering (Mechatronics) PO15 • Master Mechanical Engineering (Production and Logistics) PO15 • Master Mechanical Engineering (Energy and Environmental Engineering) PO15 • Master Computational Mechanics PO15 • Master Mechanical Engineering (Ship and Offshore Technology) PO15

Studienjahr Dauer Modultyp 2 1 Wahlmodul

Nr. Kurs/Prüfung Semester SWS Arbeitsaufwand in h ECTS-Credits 1 Nicht-technischer Katalog M 3 0 240 8 Summe 6 240 8

Modulname Non-technical Subjects M Kurs/Prüfung Nicht-technischer Katalog M Kurskoordinator NN

Semester Turnus Sprache 3 WS+SS deutsch/englisch


6 90 150 240 8 Lehrform Die Lehrform ist abhängig vom gewählten Seminar. Lernziele Ziel des Moduls ist Vertiefung der Allgemeinbildung der Studierenden und ggf. die Verstärkung der sprachlichen Kompetenz sowie eine Stärkung der Berufsbefähigung durch das Erlernen von Teamfähigkeit und Präsentationstechniken. Beschreibung Mit diesem Modul soll den Studierenden die Möglichkeit gegeben werden, im Rahmen des Studiums neben den rein technischen Veranstaltungen auch so genannte „nicht-technische Fächer“ nachweislich zu belegen. Die Veranstaltungen können aus dem gesamten Angebot der Universität Duisburg-Essen gewählt werden, wobei das „Institut für Optionale Studien“ (IOS) einen Katalog mit Veranstaltungen aus dem so genannten Ergänzungsbereich vorhält. Studien-/Prüfungsleistung Die Art und Dauer der Prüfung wird vom Lehrenden vor Beginn des Semesters bestimmt. Literatur Spezifisch für das gewählte Thema

Modulname Master-Thesis Modulverantwortlicher NN Verwendung in Studiengang • Master Computational Mechanics PO07 • Master Management and Technology of Water and Waste Water PO08 • Master Automation and Control Engineering PO08 • Master Electrical and Electronic Engineering (Communications Engineering) PO08 • Master Electrical and Electronic Engineering (Power and Automation) PO08 • Master Computer Engineering (Reliable Systems) PO08 • Master Computer Engineering (Interactive Systems and Visualization) PO08 • Master Computer Science and Communications Engineering PO08 • Master Mechanical Engineering (Energy and Environmental Engineering) PO08 • Master Metallurgy and Metal Forming PO08 • Master Mechanical Engineering (General Mechanical Engineering) PO08 • Master Mechanical Engineering (Mechatronics) PO08 • Master Mechanical Engineering (Production and Logistics) PO08

Studienjahr Dauer Modultyp 2 1 Wahlpflichtmodul

Nr. Kurs/Prüfung Semester SWS Arbeitsaufwand in h ECTS-Credits 1 Master-Abschlussarbeit 4 0 0 27 2 Master-Abschlussarbeit Kolloquium 4 0 0 3 Summe 0 0 30

Modulname Master-Thesis Kurs/Prüfung Master-Abschlussarbeit Kurskoordinator NN



0 0 0 0 27 Lehrform Master-Arbeit 6 Monate inklusive begleitendes Kolloquium Lernziele Die Master-Arbeit soll zeigen, dass die oder der Studierende in der Lage ist, innerhalb einer vorgegebenen Frist ein Problem aus dem jeweiligen Bereich der Ingenieurwissenschaften selbstständig mit wissenschaftlichen Methoden zu bearbeiten und verständlich darzustellen. Beschreibung Die Master-Arbeit ist eine Prüfungsarbeit, die die wissenschaftliche Ausbildung in dem jeweils gewählten Master-Studiengang des Studienprogramms ISE abschließt. Im Rahmen des begleitenden Kolloquiums stellt der Studierende Zwischen- und Endergebnisse Master-Arbeit vor, und beteiligt sich ebenfalls an Diskussionen über andere vorgestellte Master-Arbeiten. Studien-/Prüfungsleistung Die Master-Arbeit kann thematisch ohne Einschränkungen innerhalb der gesamten Fakultät für Ingenieurwissenschaften vergeben werden. Die Bearbeitungszeit für die Master-Arbeit beträgt sechs Monate. Die Master-Arbeit ist in deutscher oder in englischer Sprache abzufassen und fristgemäß beim Prüfungsausschuss in dreifacher Ausfertigung in gedruckter und gebundener Form im DIN A4-Format einzureichen. Die Master-Arbeit soll in der Regel 40 bis 60 Seiten umfassen. Literatur

Modulname Master-Thesis Kurs/Prüfung Master-Abschlussarbeit Kolloquium Kurskoordinator NN



0 0 0 0 3 Lehrform Vortrag und Diskussion der Master-Arbeit Lernziele Im Rahmen des Kolloquiums lernen die Studierenden, Zwischen- und Endergebnisse innerhalb festgesetzter Zeitdauer verständlich zu präsentieren. Beschreibung Im Rahmen des begleitenden Kolloquiums stellen die Studierenden Zwischen- und Endergebnisse ihrer Master-Arbeit vor, und beteiligen sich ebenfalls an Diskussionen über andere vorgestellte Master-Arbeiten. Studien-/Prüfungsleistung Begutachtung der Master-Arbeit zusammen mit dem Kolloquiumsvortrag Literatur

Impressum Universität Duisburg Essen Fakultät für Ingenieurwissenschaften Programmverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Paul Josef Mauk Straße: Forsthausweg 2 Ort: 47057 Duisburg Tel: 0203 379-3462 Fax: 0203 379 3464 E-mail: [email protected] Rechtlich bindend ist die Prüfungsordnung.

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Modulhandbuch - uni-due.de · Neben den vertiefenden Vorlesungen aus den Bereichen Metallurgie,...

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