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Erster Absolvent der FH Bielefeld im Master-Studiengang Computer Aided Mechanical Engineering (CAME)

27.07.2004 - (idw) Fachhochschule Bielefeld

Bologna-Erklärung der europäischen Bildungsminister umgesetzt

Zum Wintersemester 2002/03 erweiterte die Fachhochschule (FH) Bielefeld ihr Studienangebot um den Master-Studiengang Computer Aided Mechanical Engineering (CAME) im Fachbereich Maschinenbau. Das Vollzeitstudium umfasst drei Semester und wird gemeinsam mit der Fachhochschule Flensburg in Schleswig-Holstein durchgeführt. Mit Abschluss dieses Sommersemesters hat Erststudent ANDREAS ZIELKE sein Studium mit der Master Thesis abgeschlossen und darf sich künftig 'Master of Science' (MSc) nennen. Mit der Entwicklung einer Methode zur Versteifung von Faserverbund-Bauteilen mittels kraftflussoptimierter Faseranordnung beschäftigte er sich in seiner Masterarbeit, die von PROFESSOR DR.-ING. PAUL DIEKMANN betreut wurde.

Der Natur auf die Finger gesehen
In der Natur finden sich Vorbilder für die Gestaltung von Faserverbundbauteilen in den biologischen Kraftträgern von Pflanzen und Tieren: Der Knochen weist in seinem inneren Querschnitt eine filigrane Anordnung von Linien aus kompaktem Knochenmaterial auf, welche jeweils entlang der Wirkungsrichtung der höchsten Spannung (größte Hauptspannung) ausgerichtet sind. Die Anwendung dieses Prinzips auf technische Faserverbunde stellt eine optimale Ausnutzung des Fasermaterials dar, ist jedoch wegen des hohen Fertigungsaufwands nicht umsetzbar. Wird nun nicht jede einzelne Faser optimiert ausgerichtet, sondern eine größere Anzahl zusammengefasst und in Kraftflussrichtung orientiert, entsteht ein praktikabler Kompromiss zwischen theoretischem Optimum und Möglichkeit zur Fertigung.

Das Ziel der Arbeit von ANDREAS ZIELKE war es, ein Verfahren zur gezielten Versteifung von Faserverbund-Strukturen zu entwickeln. Diese Versteifung lässt sich erreichen durch zusätzlich aufgebrachte Bündel von Verstärkungsfasern. Unter dem Gesichtspunkt einer Leichtbau-Konstruktion ist es erstrebenswert, möglichst wenig zusätzliches Material einzubringen, das jedoch seine maximale Wirkung entfalten soll.

Mit dem Programm TOSCA steht eine Software zur Verfügung, die es erlaubt, das Materialvolumen einer gegebenen Struktur in einem iterativen Finite-Elemente Rechengang so weit zu reduzieren, dass nach Abschluss des Rechenprozesses nur noch ein wählbarer Prozentsatz des Ausgangsvolumens vorhanden ist. Das restliche Material ist danach so verteilt, dass die resultierende Struktur eine optimale Steifigkeit für den spezifischen Belastungsfall aufweist.

"Dieses Verfahren, auch Topologie-Optimierung genannt", so ZIELKE, "wird auf eine Versteifungs-Schicht angewendet, die das Faserverbund-Bauteil komplett bedeckt. Nach der Optimierung bleiben die Bereiche erhalten, in denen schließlich die Verstärkungsfasern aufgebracht werden. Die Richtung der größten Hauptspannung ist jeweils parallel zu den Fasern." Die prozentuale Erhöhung der Steifigkeit konnte durch Finite-Elemente Berechnungen vorhergesagt werden und deckt sich in guter Übereinstimmung mit den Resultaten der praktischen Versuche. "Es zeigte sich", beurteilte PROFESSOR DR. DIEKMANN, Betreuer der Masterarbeit, "dass bereits durch wenige zusätzliche Faserbündel in simpler Anordnung ein wesentlicher Anstieg der Bauteilsteifigkeit erreicht werden kann - im Gegensatz dazu führt eine komplexe Faseranordnung zwar zu einer absolut gesehen höheren Steifigkeit, verglichen mit der damit einhergehenden Erhöhung des Bauteilgewichts ist die komplexe Anordnung jedoch weniger effektiv."

Neues Studienangebot: Master-Studiengang CAME
CAME - Computer Aided Mechanical Engineering gewinnt in der Industrie immer mehr an Bedeutung. Es umfasst alle Schritte von der Konstruktion bis zur Herstellung von Systemen und Produkten. Noch bevor ein Bauteil, zum Beispiel eine neu zu entwickelnde Automotive-Komponente, tatsächlich realisiert wird, kann der gesamte Entstehungsprozess von der Konstruktionsskizze über die eigentliche Konstruktion und Berechnung bis hin zur konkreten Fertigung am Computer berechnet und simuliert werden. Die Zeitspanne von der Idee bis zum fertigen Ergebnis lässt sich durch den Einsatz von CAE-Programmen erheblich verkürzen. Für den Maschinenbau ist CAE daher ein schnell wachsendes und zukunftsträchtiges Gebiet. Ingenieure, die moderne CAE-Methoden beherrschen, sind gesuchte Fachleute in allen Bereichen des Ingenieurwesens.

Ziel des Master-Studiengangs ist die Vermittlung von umfassenden theoretischen und praktischen Kenntnissen auf Ingenieur- und IT-Gebieten, die zur effektiven Nutzung von CAE-Systemen benötigt werden. Das in den Vorlesungen erworbene Wissen wird in umfangreichen Praktika direkt angewandt. Die konkrete Lösung von technischen Problemen steht im Vordergrund. Absolventen dieses Masterstudiengangs stehen damit viele Arbeitsmöglichkeiten in der Industrie, in Forschungseinrichtungen, Software- und Ingenieurunternehmen offen.

Aufgrund der internationalen Ausrichtung des Studiengangs werden alle Vorlesungen und Praktika in englischer Sprache gehalten. Der Master-Studiengang Computer Aided Mechanical Engineering ist modular aufgebaut und kann entweder in Bielefeld oder in Flensburg begonnen werden, da die ersten beiden Semester austauschbar sind. Im dritten Semester ist die Master Thesis anzufertigen, wahlweise unter Betreuung der FH Bielefeld oder der FH Flensburg . Die Einbindung in aktuelle Forschungprojekte oder Industriethemen sichert Aktualität und Anspruch der Arbeit. Nach erfolgreichem Studium wird der Abschluss 'Master of Science' verliehen. Zugangsvoraussetzung ist ein guter erster Abschluss in einem ingenieurwissenschaftlichen Studiengang. Bewerber müssen gute Noten insbesondere in den Fächern Mathematik, Informatik, Technischer Mechanik und Physik nachweisen sowie gute Englisch-Kenntnisse.

Entsprechend einer Erklärung der europäischen Bildungsminister in Bologna im Jahre 1999 soll bis 2010 ein einheitlicher europäischer Hochschulraum mit einer zweistufigen Studienstruktur (Bachelor als erster berufsqualifizierender Abschluss, Master als postgradualer Abschluss) geschaffen werden. Bereits Mitte dieses Jahrzehnts sollen in Nordrhein-Westfalen die Studienangebote auf diese neue Struktur umgestellt werden. "Die FH Bielefeld wird ihr gesamtes Studienangebot in Kürze auf die Bachelor- und Masterabschlüsse umstellen", berichtete Professor Dr. Uwe Rössler, Prorektor für Lehre, Studium und Studienreform. - "Wir befinden uns zur Zeit mit den Unternehmen der Region in Gesprächen zur Abstimmung der Studieninhalte." Mit der Einführung der aufeinander aufbauenden Studienabschlüsse 'Bachelor of Engineering' und 'Master of Science' hat sich der Fachbereich Maschinenbau der FH Bielefeld für die Zukunft ausgerichtet. "Das konsekutive Studiensystem erlaube Studierenden eine flexible Studienplanung", begründet Professor Dr.-Ing. Ralf Hörstmeier, Dekan des Fachbereichs Maschinenbau, seinen Einsatz für die schnelle Einführung dieses Studiensystems an der FH Bielefeld.

Kontakt:

Professor Dr.-Ing. Ralf Hörstmeier
Fachbereich Maschinenbau
Fachhochschule Bielefeld
Wilhelm-Bertelsmann-Straße 10
33602 Bielefeld
fon 0521.106-7255
e-mail info@master-cae.info
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