Fertigungs- und Prozessmesstechnik (FMT u. PTMT)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Manufacturing and Process Metrology)
(Prüfungsordnungsmodul: Wahlpflichtmodule)

Lehrveranstaltungen:

• • Fertigungsmesstechnik - Modellgestützte Prüftechnik zur Produktverifikation
    (Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Tino Hausotte, Di, 16:15 - 17:45, H17 Maschinenbau)
  • Prozess- und Temperaturmesstechnik
    (Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Tino Hausotte, Mi, 8:15 - 9:45, K1-119; Einzeltermin am 27.11.2013, 8:15 - 9:45, SR Biologie; Raumänderung am 27.11.2013 (SR Biologie statt K1))

Empfohlene Voraussetzungen:

Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:

Grundlagen der Messtechnik (SS 2013)

Inhalt:

Durch die Festlegung der Wahlpflichtmodule soll eine angemessene fachliche Breite des Masterstudiums sichergestellt werden.

Als Wahlpflichtmodule (M 1 - M 3) können die im Studienführer IP in Tabelle 16 (siehe http://www.ip.studium.fau.de/pdf/sf/SF_IP_2013ws.pdf ) aufgeführten Module gewählt werden. Pro Wahlpflichtmodul ist eine Modulnummer aus einer Modulgruppe des Katalogs auszuwählen, so dass sich pro Wahlpflichtmodul ein Gesamtumfang von 4 SWS oder 5 ECTS ergibt. Sind in einer Modulgruppe mehrere Modulnummern vorhanden, können auch mehrere Wahlpflichtmodule aus einer Modulgruppe gewählt werden.

Eines der gewählten Wahlpflichtmodule ist durch Hinzunahme eines Vertiefungsmoduls (M 4) mit der gleichen Modulnummer aus Tabelle 16 (siehe http://www.ip.studium.fau.de/pdf/sf/SF_IP_2013ws.pdf ) zu vertiefen. WPM, die bereits im Bachelorstudium an der FAU belegt wurden, können nicht nochmals gewählt werden.

Fertigungsmesstechnik [FMT]

• Grundlagen, Begriffe, Größen und Aufgaben der FMT: Teilgebiete der industriellen Messtechnik • Fertigungsmesstechnik, Grundaufgaben und Ziele • Messen, Prüfen, Überwachen, Lehren • Begriffsdefinition: Messgröße, Messwert, Messunsicherheit, wahrer Wert, vereinbarter Wert, Messergebnis, Prüfung, Messung, Messprinzip, Messmethode, Messverfahren, Nennmaß, Grenzmaß, Grenzabmaß • Grundeinteilung der Mess- und Prüfmittel in der FMT • Messschieber, Messschrauben, Messuhr • Taylorscher Grundsatz, Lehren • Endmaße, Sinustisch oder Sinuslineal, Maßverkörperungen, Winkelendmaße

• Geometrische Produktspezifikation und Verifikation (GPS) – Basis der Messaufgabenbeschreibung und –durchführung: Geometrischen Produktspezifikation (GPS) • Dualitätsprinzip und Operationen • Begriffsdefinition von Geometrieelementen (Nenn-, wirkliches, erfasstes und zugeordnetes Geometrieelement) • Standardgeometrieelemente • Gestaltparameter an Werkstücken (Grobgestalt, Feingestalt, Maß, Abstand, Lage, Form, Welligkeit, Rauheit) • Systematik der Gestaltabweichungsarten (Maß-, Form-, Lageabweichungen und Abweichung der Oberflächenbeschaffenheit) • Toleranzbegriff • Form- und Lagetoleranzen • Systematik der Tolerierung von Unabhängigkeitsprinzip Werkstücken (Unabhängigkeitsprinzip, Hüllprinzip)

• Grundlagen der Längenmesstechnik (Maßstäbe und Interferometer): Messprinzipien zur Längenmessung • Abbe Komparator, Maßstäbe mit Skalen • Eppensteinprinzip • Linearencoder, Gitterabtastung, Richtungserkennung, Ausgangssignale, Demodulation, Differenzsignalerfassung, Referenzmarken, Abtastung (abbildend, interferometrisch, Durchlicht, Auflicht) • Demodulationsabweichungen: Quantisierungs-, Amplituden-, Offset- und Phasenabweichungen, Heydemannkorrektur • absolut codierte Maßstäbe: V- und U-Abtastung und Gray Code • Transversale elektromagnetische Welle, Überlagerung von Wellen, konstruktive und destruktive Interferenz Polarisation des Lichtes, Voraussetzungen für die Interferenz, Interferenz von Lichtwellen • Interferenz (Homodynprinzip und Heterodynprinzip), Interferenz am Michelson-Interferometern, Einteilung von Interferometern, Luftbrechzahl, Demodulation am Homodyninterferometer, Demodulation am Heterodyninterferometer • Einteilung von Inteferometern, Luftbrechzahl, zeitliche und räumliche Kohärenz • Laser, He-Ne-Laser • Aufbau von Interferometern, Anwendung der Interferometer

• Koordinatenmesstechnik: Prinzip, Koordinatensysteme, Grundanordnung, Bauarten • Tastsysteme (Erzeugung der Antastkraft, Messung der Auslenkung, Integration mehrerer Achsen, Kinematik, weitere Achse, Umwelt, Arten von Tastsystemen, Taststiftbiegung, Taster) • Einzelpunktantastung , Scanning • Beschreiben und Festlegen der Messaufgabe • Feststellen Einflüsse auf das Messergebnis • Vorbereitung der Messung • Auswahl und Einmessen des Tasters • Festlegen der Messstrategie • Auswertung der Messergebnisse (Ausgleichsverfahren) • Spezifikation, Parameter und Prüfung

• Formprüftechnik: Prinzip, Charakteristika, Messaufgaben, Bauarten (Drehtisch-, Drehspindelgeräte) • Abweichungen der Drehführung von der idealen Achse und deren Bestimmung • Kalibrierung von Formessgeräten • Mehrlagenverfahren, Umschlagverfahren

• Oberflächenmesstechnik: Oberflächenmessprinzipien • Tastschnittgeräte, optische Oberflächenmessgeräte, Fokusvariation, Konfokales Mikroskop, Laser-Autofokusverfahren, Interferenzmikroskope, Weißlichtinterferometer • Oberflächenparameter Normenreihe DIN EN ISO (Profil, Flächen) • Profilauswertung entsprechend DIN EN ISO 3274 und DIN EN ISO 4287 • Profilkenngrößen (Rauheits-, Welligkeit- und Struktur-Kenngrößen): Filterung, Senkrecht-, Waagerechtkenngrößen, gemischte Kenngrößen • Kenngrößen aus Materialanteil-Kurve (ISO 13565-2 und ISO 13565-3) • Flächenparameter (Höhenparameter, räumliche Parameter, flächenhafte Materialanteilkurve, topographischen Elemente) • Streulichmessung, Streulichtparameter
  

Prozess- und Temperaturmesstechnik [PTMT]

• Temperaturmesstechnik: Messgröße Temperatur: (thermodynamische Temperatur, Symbole, Einheiten, Temperatur als intensive Größe, Prinzip eines Messgerätes, direkte Messung und Voraussetzungen, indirekte Temperaturmessung und Voraussetzungen, Überblick primäre Temperaturmessverfahren, unmittelbar und mittelbare Temperaturmessung) • Prinzipielle Einteilung der Temperaturmessverfahren • Temperaturskalen: praktische Temperaturskalen (Tripelpunkte, Schmelz- und Erstarrungspunkte), klassische Temperaturskalen (Benennung und Fixpunkte), ITS 90 (Bereich, Fixpunkte, Interpolationsinstrumente • Mechanische Berührungsthermometer • Widerstandsthermometer (Pt100, NTC, PTC, Kennlinie, Messschaltungen) • Thermoelemente (Grundlagen, Aufbau, Vergleichsstelle, Bauformen) • Spezielle Temperaturmessverfahren (Rauschtemperaturmessung, Quarz-Thermometer) • Strahlungsthermometer • Statik und Dynamik thermischer Sensoren

• Druck- und Durchflussmesstechnik: Definition des Druckes, Druckarten, Fluide im Schwerefeld • Druckwaage (Kolbenmanometer) • Druckmessung mit Sperrflüssigkeit (U-Rohrmanometer und U-Rohrbarometer, Gefäßmanometer, Schrägrohrmanometer, Ringwaage) • Rohrfedermanometer, Plattenfedermanometer, Kapselfedermanometer • Druckmessumformer (DMS-Drucksensoren, Piezoresistive Drucksensoren, Kapazitive Drucksensoren) • Druckmittler (Druckvorlagen oder Trennvorlagen)

• Füllstand und Grenzstand: Füllstandsmessung, Grenzstandmessung • Peilstäbe, Schaugläser, Schwimmermessgeräte • Elektromechanische Lotsysteme, Tastplattenmessung, Vedrängergeräte • Hydrostatische Füllstandsmessung • Behälterwägung • Kapazitive Messverfahren • Radiometrische Messung • Laufzeitmessung

• Messumformertechnik

Lernziele und Kompetenzen:

Lernziele

• Motivation, Ziele, Grundsätze und Strategien der Fertigungs- und Prozessmesstechnik erfassen.

• Beurteilen und strukturelle Analyse von Messaufgaben in den genannten Bereichen. Transfer des Erlernten auf unbekannte, aber ähnliche Messaufgaben.

• Verständnis um die operative Herangehensweise an Aufgaben der messtechnischen Erfassung von dimensionellen und geometrischen Größen an Werkstücken sowie von nicht-geometrischen Prozessgrößen.

Kompetenzen

• Eigenständige Auswahl geeigneter Verfahren im Bereich Fertigungsmesstechnik- und Prozess- und Temperaturmesstechnik.

• Beschreiben von Messaufgaben, Durchführen, Auswerten von Messungen.

• Selbstständiges Erkennen von Schwachstellen in der Planung und Durchführung.

• Bewerten von Messergebnissen aus den Bereichen der Fertigungs- und Prozessmesstechnik.

• Angemessene Kommunikation und Interpretation von Messergebnissen und der zugrunde liegenden Verfahren.

Literatur:

• Kohlrausch, Friedrich: Praktische Physik : zum Gebrauch für Unterricht, Forschung und Technik. Band 1-3, 24. Auflage, Teubner Verlag, 1996 – ISBN 3-519-23001-1, 3-519-23002-X, 3-519-23000-3

• DIN e.V. (Hrsg.): Internationales Wörterbuch der Metrologie – Grundlegende und allgemeine Begriffe und zugeordnete Benennungen (VIM) ISO/IEC-Leitfaden 99:2007. Beuth Verlag GmbH, 3. Auflage 2010

• Pfeifer, Tilo: Fertigungsmeßtechnik. R. Oldenbourg Verlag München Wien, 1998 – ISBN 3-486-24219-9

• Keferstein, Claus P.: Fertigungsmesstechnik. 7. Auflage, Vieweg+Teubner Verlag, 2011 – ISBN 978-3-8348-0692-5

• Warnecke, H.-J.; Dutschke, W.: Fertigungsmeßtechnik. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo, 1984 – ISBN 3-540-11784-9

• Christoph, Ralf; Neumann, Hans Joachim: Multisensor-Koordinatenmesstechnik. 3. Auflage, Verlag Moderne Industrie, 2006 – ISBN 978-3-937889-51-2

• Neumann, Hans Joachim: Koordinatenmesstechnik im der industriellen Einsatz. Verlag Moderne Industrie, 2000 – ISBN 3-478-93212-2

• Ernst, Alfons: Digitale Längen- und Winkelmesstechnik. 4. Auflage, Verlag Moderne Industrie, 2001 – ISBN 3-478-93264-5

• Joza, Jan: Messen großer Längen. VEB Verlag Technik Berlin, 1969

• Henzold, Georg: Form und Lage. 3. Auflage, Beuth Verlag GmbH Berlin, 2011 – ISBN 978-3-410-21196-9

• Weckenmann, A.: Koordinatenmesstechnik: Flexible Strategien für funktions- und fertigungsgerechtes Prüfen, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag München, 2012

• Hoffmann, Jörg: Handbuch der Messtechnik. 4. Auflage, Carl Hanser Verlag München, 2012 – ISBN 978-3-446-42736-5

  • Bernhard, Frank: Technische Temperaturmessung. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2004 – ISBN 3-540-62672-7

• Freudenberger, Adalbert: Prozeßmeßtechnik. Vogel Buchverlag, 2000 – ISBN 978-3802317538Kohlrausch, Friedrich: Praktische Physik : zum Gebrauch für Unterricht, Forschung und Technik. Band 1-3, 24. Auflage, Teubner Verlag, 1996 – ISBN 3-519-23001-1, 3-519-23002-X, 3-519-23000-3
  

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Maschinenbau (Master of Science): 1. Semester
   (Po-Vers. 2013 | Studienrichtung International Production Engineering and Management | Masterprüfung | Wahlpflichtmodule)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Fertigungs- und Prozessmesstechnik (Prüfungsnummer: 72451)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Prüfungstermine, eine allgemeine Regel der Prüfungstagvergabe und Termine der Klausureinsicht finden Sie auf StudOn: Prüfungstermine und Termine der Klausureinsicht

Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014, 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Tino Hausotte