| Voraussetzungen und Begleitbedingungen |
Folgende Grundkenntnisse werden vorausgesetzt:
- Grundlagen der Werkstofftechnik
- Grundlagen der Elektrotechnik
- Grundlagen der Thermodynamik
- Grundlagen der Fertigungstechnik
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| Lehrinhalte |
- Traditionelle Werkstoffe des Elektromaschinenbaus: Innerer Aufbau, Wärmebehandlung, Korrosionsschutz und Prüfmethoden.
- Hochtemperaturwerkstoffe und 3D-Druck: Werkstoffe für Dampf- und Gasturbinen, 3D-druckgeeignete Hochtemperaturwerkstoffe.
- Ausgewählte Werkstoffe für spezifische Anwendungen: Werkstoffe für (Festoxid-) Brennstoffzellen, Windenergie, Solarenergie und Energiespeicherung.
- Werkstoffanforderungen in der Kernenergie und Kernfusion.
- Windenergie: Produktion von Flügeln und Getrieben, Betrachtung von lebensdauerbegrenzenden Schädigungsmechanismen.
- Spezialwerkstoffe für funktionelle und strukturelle Anwendungen: Thermoelektrische Werkstoffe, Materialien für die Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff.
- Nachhaltigkeit und Recycling: Bedeutung strategischer Elemente, nachhaltige Lebensdaueraspekte und Recyclinglösungen bei der Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie.
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| Lernergebnisse |
Die Studierenden
- sind in der Lage, die verschiedenen Werkstoffgruppen (Metalle, Kunststoffe, Keramiken, Halbleiter) zu beschreiben und deren Eigenschaften sowie Anwendungen in der Energie- und Elektrotechnik zu bewerten.
- kennen die traditionellen Werkstoffe des Elektromaschinenbaus und verstehen deren inneren Aufbau, Wärmebehandlung, Korrosionsschutz und Prüfmethoden.
- können die Anforderungen an Werkstoffe für spezifische Anwendungen in der Energieversorgung, wie z.B. in Dampf- und Gasturbinen, Brennstoffzellen, Wind- und Solarenergie, analysieren und geeignete Werkstoffe grundlegend auswählen.
- verstehen die Prinzipien der Herstellung und Anwendung von (3D-druckgeeigneten) Hochtemperaturwerkstoffen, Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen, 3D-Siebdruckwerkstoffen, zellulären Werkstoffen und Faserverbundwerkstoffen.
- sind in der Lage, die besonderen Werkstoffanforderungen für Kernenergie und Kernfusion zu erläutern
- können die Herstellung und die lebensdauerbegrenzenden Schädigungsmechanismen von Bauteilen in der Windenergie, wie Flügel und Getriebe, beschreiben.
- verstehen die Bedeutung strategischer Elemente, nachhaltiger Lebensdaueraspekte und Recyclinglösungen bei der Herstellung von Produkten zur Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie, oder für die Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff.
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| Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden |
- Vorlesungen & praktische Übungen
- Diskussionen und freie Lehrgespräche
- Fallstudien, Gruppenprojekte (Future Skills: unter Verwendung von Google Workspace, oder Office 365 für die digitale, kollaborative Arbeit; digitale Whiteboards für Brainstorming, online Präsentationen etc.)
- eine Exkursion
Blended Learning: Digitale und nicht-digitale Lehr-Lern-Phasen werden in Form einer sequenziellen Abfolge miteinander verknüpft. Lehrveranstaltungen mit Wechsel von Vorlesung im Hörsaal und asynchroner, digitaler Selbstlernphase via ILIAS (z. B. in Form von Lehr-Lernvideos, Podcasts, oder interaktiven Selbstlernmaterialien). |
| Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien |
- Schriftliche Prüfung (60%)
- Seminararbeit (40% = 20% Qualität der Vorgehensweise und Ergebnisse + 20% Präsentation)
Für eine positive Gesamtnote müssen beide Teile jeweils positiv bewertet sein. |
| Kommentar |
Beiträge zu
- Akademisches Arbeiten
- Selbständiges Erarbeiten
- Literaturrecherche
- Anwendung wissenschaftlicher Methoden zur Entscheidungsfindung und Materialauswahl
- Nachhaltigkeit
- Ressourcen-Effizienz in der Produktion
- Auswahl nachhaltiger Materialien
- Analyse von Fallstudien, die erfolgreiche nachhaltige Praktiken in der Industrie zeigen.
- Asynchronität in der Lehre
- Individuelles Selbststudium spezifischer Themen mit Präsentation
- Gruppenarbeit zur Bewertung von Fallstudien und zur Entwicklung von Konzepten
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| Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen |
- Ivers-Tiffée, E., & Münch, W. (2007). *Werkstoffe der Elektrotechnik*. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.
- Bürgel, R., Maier, H. J., & Niendorf, T. (2011). *Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik: Grundlagen, Werkstoffbeanspruchungen, Hochtemperaturlegierungen und -beschichtungen*. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.
- Wellmann, P. (2016). *Materialien der Elektronik und Energietechnik: Halbleiter, Graphen, Funktionale Materialien*. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.
- Töpler, J., & Lehmann, J. (2017). *Wasserstoff und Brennstoffzelle: Technologien und Marktperspektiven*. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.
- Kurzweil, P., & Dietlmeier, O. K. (2018). *Elektrochemische Speicher: Superkondensatoren, Batterien, Elektrolyse-Wasserstoff, Rechtliche Rahmenbedingungen*. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.
- Neugebauer, R. (2022). *Wasserstofftechnologien*. Wiesbaden: Springer Vieweg.
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| Art der Vermittlung |
- Präsenz: Vorlesungen und Präsentationen grundlegender Konzepte und Anwendungen. (hybrid möglich)
- Präsenz: Gruppen-Diskussion für einzelne Themen.
- Asynchron, begleitet: Gruppenarbeit zur Bewertung von Fallstudien.
- Präsenz (Anwesenheitspflicht): Exkursion.
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