Modulhandbuch Fachrichtung Mechatronik 2015/16 · Mechatronik sehr breit angelegte inhaltliche und methodische Spektrum werden Fachkomp e tenzen in den Bereichen Wissen und Fertigkeiten

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Modulhandbuch

Fachrichtung Mechatronik

2015/16

Version 1.0 vom Juni 2016

© Kollegen und Kolleginnen der FR Mechatronik

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Inhaltsverzeichnis 0. Vorwort ............................................................................................................................3

0.1. Fachkompetenzen in den Bereichen Wissen und Fertigkeiten..................................4

0.2. Soziale und persönliche Kompetenzen .....................................................................4

0.3. Stundentafel Mechatronik .........................................................................................6

1. Fächer im Lernbereich 1 (LB1) ........................................................................................7

1.1. Betriebswirtschaft (BEWI) .........................................................................................7

1.2. Deutsch - Kommunikation (DEKO) ...........................................................................9

1.3. Englisch – Kommunikation (ENKO) ........................................................................12

1.4. Mathematik (MATH) ...............................................................................................14

1.5. Mitarbeiterführung, Berufs- und Arbeitspädagogik (MFBA) .....................................17

1.6. Naturwissenschaften (NAWI)..................................................................................20

1.7. Politik (POLI) ..........................................................................................................22

2. Fächer im Lernbereich 2 (LB2) ......................................................................................24

2.1. Mechatronische Grundlagen (MEGR) .....................................................................24

2.2. Mechatronik (MEAT) ..............................................................................................31

2.3. Automatisierungstechnik (AUTE) ............................................................................39

2.4. Informationstechnik (INFO) ....................................................................................45

2.5. Qualitäts-, Projekt- und Produktionsmanagement...................................................52

2.6. Projektarbeit (PROJ) ..............................................................................................59

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0. Vorwort Das vorliegende Modulhandbuch für den Studiengang zum staatlich geprüften Techniker/zur

staatlich geprüften Technikerin der Fachrichtung Mechatronik an der Technikakademie der

Stadt Braunschweig soll als Informationsquelle dienen, sowohl für Studierende der Fachrich-

tung, für Studienplatzbewerber, für Lehrkräfte als auch für externe Stellen. Insbesondere für

externe Stellen ergibt sich damit ein Überblick über die von den Absolventen und Absolventin-

nen der Fachrichtung erbrachten Studienleistungen auf inhaltlicher und organisatorischer Ebe-

ne. Das Modulhandbuch liegt zum freien Download für alle interessierten Personen und Institu-

tionen im Netz bereit und darf zum Zwecke der Bewerbung, des Studienplatzwechsels bzw. der

Anerkennung von Kreditpunkten für die Aufnahme eines Studiums an einer Hochschule ver-

wendet werden. Partnerhochschulen können auf Anfrage gerne zusätzlich Einsicht nehmen in

die im Studiengang verwendeten Unterrichtsskripte, Musterlösungen und Formelsammlungen.

Der inhaltliche und organisatorische Aufbau des Modulhandbuchs orientiert sich am Modul-

handbuch der Technischen Universität Clausthal im Bachelorstudiengang Maschinenbau. Für die

Bewerbung an ausländischen Hochschulen wurde eine englischsprachige Version des Modul-

handbuchs erstellt.

Der Studiengang Mechatronik startete an der Technikakademie der Stadt Braunschweig mit dem

Schuljahr 2009/10. Im Schuljahr 2004/05 wurden jedoch bereits mechatronische Lehrinhalte in

einem Schwerpunkt Mechatronik im Studiengang Maschinentechnik angeboten. Die Lehrinhalte

des eigenständigen Studiengangs und des letztmalig im Schuljahr 2008/09 angebotenen

Schwerpunkts unterscheiden sich im Detail.

Die Aufstiegsfortbildung zum staatlich geprüften Techniker/zur staatlich geprüften Technikerin

der Fachrichtung Mechatronik ist im Deutschen Qualifikationsrahmen (DQR) auf der Stufe DQR

6 verortet.

Das für den eigenständigen Studiengang Mechatronik entwickelte Curriculum entstand in enger

Zusammenarbeit und Abstimmung mit anderen Fachschulen Technik in Niedersachsen. Dazu

wurde im Jahr 2008 ein Arbeitskreis der Fachrichtungen Mechatronik gegründet. Die Lehrinhal-

te des Studiengangs orientieren sich zudem in besonderem Maße an den Erfordernissen der

Unternehmen, Institute und Institutionen in der Region Braunschweig-Wolfsburg-

Südostniedersachsen. Schwerpunkte liegen damit im Bereich des Fahrzeugbaus und der Fahr-

zeugtechnik, aber auch in der Fabrikautomation sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.

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0.1. Fachkompetenzen in den Bereichen Wissen und Fertigkeiten Die Fächer und Lerngebiete sollen den Studierenden eine solide technisch-wissenschaftliche

Basis vermitteln. In den Fächern und Lerngebieten werden daher nicht nur fachliche Inhalte

vermittelt. Die Aufstiegsfortbildung in der Fachrichtung Mechatronik wird folglich unter keinen

Umständen nur kompensatorisch oder komplementär definiert, d.h. sie ist kein Reparaturbe-

trieb für etwaige Defizite der Erstausbildung. Vermitteltes Wissen (im Sinne von kognitiven

Lernzielen) sowie vermittelte Fertigkeiten und Methoden (im Sinne von instrumentellen Lern-

zielen) sind im Studiengang Mechatronik auf das Leitbild Industrie 4.0 ausgerichtet. Schlagworte

in diesem Zusammenhang sind Wissensvernetzung, interdisziplinäres Denken und Handeln,

bivalentes Denken sowohl in Bauräumen als auch in Signalen, Prozessoptimierung und -

validierung, Prozessdokumentation, Total Quality Management sowie das methodische Arbeiten

mit Werkzeugen der Projektplanung und des Qualitätsmanagements. Bedingt durch das in der

Mechatronik sehr breit angelegte inhaltliche und methodische Spektrum werden Fachkompe-

tenzen in den Bereichen Wissen und Fertigkeiten fach- bzw. lerngebietsspezifisch gelistet.

0.2. Soziale und persönliche Kompetenzen Soziale und persönliche Kompetenzen (im Sinne von affektiv-motivationalen Lernzielen) wer-

den in diesem Modulhandbuch fach- und lerngebietsübergreifend definiert. Soziale und persön-

liche Kompetenzen beziehen sich auf so genannte Schlüsselqualifikationen, welche den Erwerb

von Fachkenntnissen unterstützen und ermöglichen. Zu nennen sind u.a. mutter- und fremd-

sprachliche Kompetenzen, interpersonelle, interkulturelle und soziale Kompetenzen, Lernkom-

petenzen, mediale Kompetenz und Bürgerkompetenz, unternehmerische und kulturelle Kompe-

tenz. Weiterhin sollen sich soziale und persönliche Kompetenzen an den pädagogischen Leitsät-

zen der Erwachsenenbildung orientieren. Diese sind:

Lebenslanges Lernen als Lernen in der Wissensgesellschaft

Lernautonomie als eigenverantwortliches und selbstgesteuertes Lernen

Selbstreflektiertes Lernen als Voraussetzung für individualisiertes Lernen

Kooperatives Lernen als Lernen in den Sozialformen Gruppen- und Partnerarbeit

Kommunikation als teamorientiertes, vernetztes und multimediales Lernen

Transparenz von Lernzielen und Leistungsanforderungen

Wissensvermittlung als Anknüpfen an vorhandenes Vorwissen und Verknüpfung mit

praktischen Anwendungen

Wissensvermittlung nach konstruktivistischen und kognitivistischen Ansätzen

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Als spezifische Einzelziele können u.a. definiert werden:

Soziale Ziele

Die Studierenden sind fähig und bereit

mit anderen Lernenden in den verschiedenen Sozialformen des Unterrichts zu interagie-

ren.

Problemstellungen zusammen mit anderen Lernenden gemeinschaftlich zu bearbeiten.

eigenverantwortlich in der Gruppe zu arbeiten.

andere Meinungen und methodische Herangehensweisen zu akzeptieren.

Konflikte in der Gruppen- oder Partnerarbeit fair und kooperativ zu lösen.

in der Gruppen- und Partnerarbeit einfühlend und hilfsbereit zu agieren.

gegenüber anderen Lernenden sich wertschätzend zu verhalten und zu äußern.

Handlungsentscheidungen in der Gruppe zu treffen und im Plenum zu vertreten.

Ergebnisse der Partner- und Gruppenarbeit im Plenum vorzustellen.

geleistete Gruppenarbeit zu reflektieren.

Wortmeldungen und Referaten anderer Lernender aufmerksam zu folgen.

unterschiedliche Kommunikationsebenen zu erkennen und zu benennen.

Persönliche Ziele


das eigene Lern- und Arbeitsverhalten zu analysieren und zu reflektieren.

Verbesserungspotentiale zu erkennen, Maßnahmen zu definieren und umzusetzen.

das eigene Kommunikations- und Interaktionsverhalten zu analysieren und zu reflektie-

ren.

individuelle und gruppenspezifische Lernstrategien zu erarbeiten.

sich individuelle Lernziele zu setzen.

kontrolliert, reflektiert und mit eigener Initiative Lernsituationen mit zu gestalten.

Aufgaben systematisch und strukturiert zu lösen.

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0.3. Stundentafel Mechatronik

LB1 Fach Stundenzahl Studienjahr BEWI Betriebswirtschaft 2 US DEKO Deutsch-Kommunikation 3 US ENKO Englisch-Kommunikation 3 US MATH Mathematik 6 US MFBA Mitarbeiterführung, Berufs- und Arbeitspädagogik 2 US NAWI Naturwissenschaften - Physik 2 US oder OS POLI Politik 1 US gesamt 19 Fach: Mechatronische Grundlagen - MEGR LB2 Lerngebiet Stundenzahl Studienjahr FLUT Fluidtechnik 2 US GRET Grundlagen Elektrotechnik 3 US TEME Technische Mechanik 4 US gesamt 9 Fach: Mechatronik - MEAT LB2 Lerngebiet Stundenzahl Studienjahr ELAS Elektrische Antriebstechnik und Sensorik 3 OS KONT Konstruktion 3 OS ROEL Robotik und Elektronik 2 OS SPIN Sicherheit von Anlagen und Prozessen und Instandhal-

tung 2 OS

gesamt 10 Fach: Automatisierungstechnik – AUTE LB2 Lerngebiet Stundenzahl Studienjahr ANPR Anlagenprogrammierung 2 OS METE Messtechnik 2 OS STRE Steuerungs- und Regelungstechnik 3 OS gesamt 7 Fach: Informationstechnik – INFO LB2 Lerngebiet Stundenzahl Studienjahr CAD Computer Aided Design 2 US GRIF Grundlagen Informatik 2 US NEBU Netzwerke und Bussysteme 2 OS gesamt 6

Fach: Qualitäts-, Projekt- und Produktionsmanagement – QPPM LB2 Lerngebiet Stundenzahl Studienjahr FEVF Fertigungsverfahren 2 US PROM Produktionsmanagement 2 OS QUMA Qualitätsmanagement 1 OS gesamt 5 Fach: Projektarbeit – PROJ LB2 Lerngebiet Stundenzahl Studienjahr PROJ Projektarbeit 4 OS gesamt 4

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1. Fächer im Lernbereich 1 (LB1)

1.1. Betriebswirtschaft (BEWI) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Betriebswirtschaft

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Hauberg

Sprache: Deutsch

Curriculare Zuordnung: Pflicht

Lehrform: Unterricht im Klassenverband

Arbeitsaufwand: 160 h: 80 h Unterricht und 80 h Selbststudium

Kreditpunkte: In Abstimmung

Voraussetzungen: Keine

Fachkompetenz

Wissen:


- über breites und integriertes betriebswirtschaftliches Wissen hin-sichtlich der rechtlichen Stellung von Unternehmen, des unternehme-rischen Handelns sowie der betrieblichen Kosten- und Leistungs-rechnung zu verfügen.

- über einschlägiges Wissen in Bezug auf Schnittstellen der Betriebs-wirtschaft zu anderen Bereichen (Produktionsplanung, Qualitätsma-nagement, Controlling, …) zu verfügen.

- die Bedeutung der betriebswirtschaftlichen Funktionen Beschaffung, Leistungserstellung, Absatz, Finanzierung, Rechnungslegung und Rechnungsführung auf die Unternehmensführung zu reflektieren.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Berechnungsverfahren und Einheiten aus dem Bereich der Beschaf-

fungsplanung und der Kostenrechnung sicher zu nutzen und anzu-

wenden.

- neue Lösungen für aktuelle betriebliche Problemstellungen unter be-

sonderer Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit zu erarbeiten und

zu beurteilen.

- die komplexen rechtlichen Zusammenhänge bei Zustandekommen

und Erfüllung von Rechtsgeschäften in Abhängigkeit von unterschied-

lichen betrieblichen Rahmenbedingungen analytisch zu erfassen.

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Inhalte: 1. Grundlagen:

Wirtschaften, Bedürfnisse, Bedarf, Güter

Minimal- und Maximalprinzip

Betrieb und Haushalt, Produktionsfaktoren

2. Aufbau des Betriebes:

Rechtsformen (KG, OHG, GmbH, AG), Kaufmannseigenschaft

Organisationsstrukturen und Aufgaben des Managements

3. Unternehmensführung und Organisation:

Stakeholder, Organisationsstrukturen

Aufgaben des Managements, Standortfaktoren

4. Marketing:

Ziel des Marketings

Preis-, Kommunikations-, Distributions- und Produktionspolitik

5. Grundlagen des externen Rechnungswesens:

Aufgaben des Rechnungswesens

Abgrenzung zur Kosten- und Leistungsrechnung

Inventur, Inventar und Bilanz

Technik der Buchhaltung, Jahresabschluss

6. Grundlagen der Kosten- und Leistungsrechnung:

Einordnung in das System des Rechnungswesens

Fixe und variable Kosten, Einzel- und Gemeinkosten

7. Vollkostenrechnung:

Kostenartenrechnung (Material-, Personal-, kalkulatorische Kosten)

Kostenstellenrechnung (Betriebsabrechnungsbogen)

Kostenträgerrechnung (Divisions-, Äquivalenz-, Zuschlagskalkulation)

Erstellung von Angeboten aus der Zuschlagskalkulation

8. Grundlagen des bürgerlichen Rechts:

Gliederung des Rechtssystems, BGB und HGB

Rechtssubjekte und Rechtsobjekte

Rechtsgeschäfte (Kauf - und Werkvertrag)

Recht der Leistungsstörungen

Prüfungsleistungen: 3 Klausuren, Leistungsnachweise, Referate

Medienformen: Tafel, Beamer

Literatur: Erhard Fein, Ralf Müller, Betriebswirtschaftslehre für technische Berufe, Eu-

ropa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, neueste Auflage

Weitere Literatur: Bürgerliches Gesetzbuch (BGB), Beck dtv, aktueller Gesetzstand

Handelsgesetzbuch (HGB), Beck dtv, aktueller Gesetzstand

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1.2. Deutsch - Kommunikation (DEKO) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Deutsch - Kommunikation

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR´ Bachul, StR´ Nünemann-Meyer, StR´ Pöhlsen

Sprache: Deutsch





Voraussetzungen: Keine

Fachkompetenz

Wissen:


- Analyse als sachliche Aussage zu verstehen.

- die unterschiedlichen Wirkungsmöglichkeiten schriftlicher Texte zu beurteilen.

- Sachtexte, appellierende Texte und emotionale Texte zu unterschei-den.

- die inhaltlichen und gestalterischen Anforderungen bei der Erstellung von Facharbeiten, Projektarbeiten, Referaten und Präsentationen zu kennen.

- aktuelle Bewerbungsverfahren und Bewerbungsanforderungen zu kennen.

- Argumentationsformen zu kennen.

- plausible, rationale und emotionale Begründungen einzuordnen.

- Sprachliche Grundlagen kennen und anwenden zu können.

- Visuelle Medien beschreiben und analysieren zu können.

- Formen der Geschäftskommunikation und der Dokumentation an-wenden zu können.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- die neuen Rechtschreib- und Zeichensetzungsregeln anzuwenden.

- die Gestaltungsmöglichkeiten mündlicher und schriftlicher Textsor-ten zu kennen und anzuwenden.

- Facharbeiten und Projektarbeiten logisch zu strukturieren und zu ge-stalten.

- Zitate nachzuweisen und Literaturverzeichnisse anzulegen.

- Bewerbungsunterlagen zu erstellen.

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- Bewerbungsgespräche/Assessmentcenter vorzubereiten und durch-zuführen.

- Thesen, Argumente, Beispiele logisch zu strukturieren und zu formu-lieren.

- Visuelle Medien bei der Argumentation zu nutzen.

Inhalte: 1. Übersicht

2. Präsentieren/Methodentraining:

Erster Umgang mit Präsentationstechniken

Recherche, Zitiertechnik, Quellennachweis

formale Kriterien eines Handout

3. Sprachanalyse /Vertiefung sprachlicher Grundlagen:

Lesetechniken (Scannen, punktuelles Lesen, strukturiertes Lesen)

Arbeitsmethoden zur Analyse von Texten, grammatische Struktur

4. Inhalte von Sachtexten wiedergeben:

Sachtexte lesen und verstehen

Bestimmung von Intention und Textsorte

Verfassen einer Inhaltsangabe

5. Beschreibung und Analyse von visuellen Medien:

Schaubilder (z.B.: Balken-, Säulen-, Kurven-, Kreisdiagramm)

Werbeplakate, filmische Sequenzen

6. Geschäftskommunikation:

Briefe nach DIN 5008 gestalten

Wirkung von Briefen auf Leser einschätzen

Briefe sachgerecht schreiben

Telefonieren im geschäftlichen Bereich

7. Bewerbung:

Auswerten von Stellenangeboten

Bewerbungsmappe erstellen (Anschreiben, Motivationsschreiben,

hierarchischer und chronologischer Lebenslauf)

Bewerbungsgespräch

Assessment-Center (Rollenspiel)

8. Dokumentieren:

Bericht (technischer Bericht)

Telefongespräche dokumentieren (Gesprächsnotiz)

Protokollieren (Ergebnis- und Verlaufsprotokoll)

9. Argumentieren und diskutieren:

Aufbau eines Arguments

zielgruppengerechtes Argumentieren

3-Schritt und 5-Schritt-Diskussionsbeitrag

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Diskussionen leiten (Rolle des Moderators)

mündliche Stellungnahme als Überzeugungsrede

schriftliche Stellungnahme

10. Projektarbeiten:

Wissenschaftliche Textgestaltung (Sprache, Plagiate)

Gliederung

Zitiertechnik

Quellennachweis

Prüfungsleistungen: 2-3 Klausuren, Leistungstests, Referate


Literatur: deutsch.kompetent für berufliche Schulen, Hrsg. Manfred Maier, Ernst Klett,

Stuttgart, 2013.

Weitere Literatur: -

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1.3. Englisch – Kommunikation (ENKO) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Englisch - Kommunikation

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR´ Bachul, StR´ Nünemann-Meyer

Sprache: Englisch





Voraussetzungen: keine

Fachkompetenz

Wissen:


- Kenntnisse erweiterter Sprachstrukturen zu erwerben.

- inhaltliche und gestalterische Anforderungen an mündliche und schriftliche Kommunikationsformen zu kennen.

- englische technische und branchenspezifische Fachtermini zu kennen und anzuwenden.

- Kenntnisse interkultureller Einflüsse aufzuweisen.

- Vor- und Nachteile von unterschiedlichen erneuerbaren Energiequel-len in der Zielsprache zu beschreiben.

- Präsentationstechniken anzuwenden.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- erweiterte zielsprachliche Strukturen zu verwenden.

- unterschiedliche Sprachrollen besetzen zu können.

- Inhalte nichtsprachlicher Informationsträger wiederzugeben.

- Bewerbungsunterlagen zusammenzustellen und zu verfassen.

- Bewerbungsgespräche vorzubereiten und durchzuführen.

- Korrespondenzen erforderlicher Art im Geschäftsleben zu verfassen.

- branchenbezogenes Fachvokabular sicher zu verwenden.

- Medien funktionsgerecht und zielgruppengerecht einzusetzen.

- Sachtexte und Filme zu aktueller berufsbezogener Thematik (alterna-tive Energiequellen, Materialien, Erfindungen, Globalisierung u.a.) zu verstehen und zu diskutieren.

- kurze Präsentationen zu beruflicher Thematik vorzubereiten und vi-suell zu gestalten, ein Handout vorzubereiten.

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Inhalte: 1. Das neue Unternehmen:

Kennenlernen und Kommunikation in der Firma

Organigramm des Unternehmens

2. Produktion und Produkt:

Werkzeuge und Technologie, Fügen und Montage

Fehlerbehebung, Instandhaltung, Gewährleistung

Sicherheit am Arbeitsplatz

3. Materialien:

Energie und Umwelt

Materialien, Formen und ihre Eigenschaften

Testverfahren

4. Steuerungstechnik:

Informationstechnik

5. Auslandseinsatz:

Arbeitssuche/Globalisierung

Geschäftsbrief/Geschäftskommunikation

Bewerbungsschreiben, Lebenslauf

Bewerbungsgespräch, telefonieren

Diskussion, Verhandlung, Leitung eines Gruppengesprächs

Prüfungsleistungen: 2 -3 Klausuren, Leistungstests, Referate


Literatur: W.Büchel, C.Carey, M.Schäfer: Technical Milestones, Klett, Stuttgart, 2013.


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1.4. Mathematik (MATH) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Mathematik

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Hoppe, StD Dr. Marx, StR Dipl.-Ing. Müller

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Wissen über die fundamentalen mathematischen Ideen und Methoden

zu erwerben.

- Wissen über mathematische Verknüpfungen und Methoden zu erwer-

ben, welche die Lernbereitschaft und Lernaufnahme unterstützen.

- Mathematik als Kommunikationsmöglichkeit wissenschaftlicher Prob-

leme zu verstehen.

- Wissen über Gleichungen und Funktionen zu erlangen.

- die Definition funktionaler Probleme zu meistern.

- Texte mit mathematischen Problemstellungen zu analysieren und ma-

thematisch zu erfassen.

- Wissen über Trigonometrie und komplexe Berechnungen mit theoreti-

schen und modellbasierten Konzepten zu erwerben.

- komplexe Berechnungen mit Hilfe eines Taschenrechners durchzufüh-

ren.

- trigonometrisches Wissen anzuwenden.

- Kenntnisse der Differential- und Integralrechnung auf technische

Problemstellungen anzuwenden.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- komplexe Berechnungen mit Hilfe eines TR durchzuführen.

- Formelschreibweisen und –umstellungen sicher durchzuführen.

- Gleichungen und Gleichungssysteme von Hand sicher zu lösen.

- Funktionen zu konstruieren und grafisch darzustellen.

- den Einfluss von funktionalen Parametern analytisch zu erfassen und

zu beurteilen.

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- Funktionen mit Hilfe der Differentialrechnung zu konstruieren und zu

diskutieren.

- unbestimmte und bestimmte Integrale sicher zu lösen.

- Inhalte des Faches Mathematik in Fächern des Lernbereichs 2 anzu-

wenden und zu nutzen.

- Lösungen für neue Problemstellungen analytisch zu erfassen, zu erar-

beiten und zu beurteilen.

Inhalte: 1. Stoffwiederholung Sekundarstufe I:

Bruchrechnung

Termvereinfachung

Binomische Formeln

Satz des Pythagoras

Seitenverhältnisse am rechtwinkligen Dreieck

Gleichungen und Formelumstellung

2. Darstellung, Auswertung und Anwendung von ganzrationalen Funk-

tionen 1. und 2. Ordnung und Radizieren:

Darstellung von Funktionen

Erfassung von Messreihen inkl. grafischer Darstellung

Zeichnerisches Integrieren und Differenzieren

Erstellen einfacher Differentiations- und Integrationsregeln

Ableitung und Flächenfunktion

Lineare Gleichungen und Gleichungssysteme

Lineare Funktionen mit Anwendungen

Quadratische Funktionen und Gleichungen mit typischen Anwendungen

Lineare Kennlinien in der E-Technik (Widerstand, Diode, Spannungsquelle)

3. Darstellung, Auswertung und Anwendung von Exponentialfunktio-

nen und Logarithmieren:

Logarithmen und Logarithmengesetze

Exponentialgleichungen und -funktionen

Anwendungen (Kapitalverzinsung, Auf- und Entladung Kondensator, Leis-

tungs- und Spannungspegel in dB, Wachstum und Zerfall)

4. Darstellung, Auswertung und Anwendung von trigonometrischen

Funktionen:

Trigonometrische Funktionen, Bogen- und Gradmaß

Anwendungen

5. Komplexe Zahlen und ihre Anwendung in der Elektrotechnik:

Gaußsche Zahlenebene, Eulersche Gleichung, Additionstheoreme

Formen komplexer Zahlen, Umrechnung der Formen, Rechenregeln

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Anwendung komplexer Rechnung (insbesondere kapazitive und induktive

Reaktanz)

Anwendungen (Vierpolübertragungsfunktion, Amplituden- und Phasen-

gang)

6. Darstellung, Auswertung und Anwendung von ganzrationalen Funk-

tionen höherer Ordnung:

Linearfaktoren, Produktform

Polynomdivision, Nullstellenberechnung

7. Differentialrechnung:

Grenzwerte an Definitionsgrenzen

Ableitungsfunktion, Schreibweisen für Ableitungen

Funktionen und ihre Ableitung (qualitativ)

Ableitungsregeln

Kurvendiskussion ganzrationaler Funktionen

Extremwertaufgaben

Anwendungen der Kurvendiskussion

8. Integralrechnung:

Flächenfunktion, Stammfunktion, Integrationsregeln

Flächenberechnung, Fläche zwischen 2 Funktionsgrafen

Anwendung der Integralrechnung in der Elektrotechnik

Rotationskörper, Volumen und Oberfläche

Rotationskörper, vermischte Übungen

Übungen zur Integralrechnung

Anwendungen (Gleichrichtwert, Effektivwert, W=int(p(t)dt, Q=int(i(t)dt)

Prüfungsleistungen: 4 Klausuren und Abschlussprüfung

Medienformen: Tafel, Beamer, Taschenrechner Casio fx991-DEX

Literatur: Heinz Rapp, Mathematik für Fachschule Technik und Berufskolleg, Springer

Vieweg, Berlin und Wiesbaden, neueste Auflage

Weitere Literatur: Siegfried Völker u.a., Mathematik für Techniker, Hanser, München und Leipzig,

neueste Auflage

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1.5. Mitarbeiterführung, Berufs- und Arbeitspädagogik (MFBA) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Mitarbeiterführung, Berufs- und Arbeitspädagogik

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR´ Bachul, StR´ Nünemann-Meyer, StR´ Pöhlsen

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Einflüsse auf den Lernprozess zu kennen.

- die didaktisch-methodische Strukturierung eines Lernprozesses zu

kennen.

- die Grundlagen der Kommunikation zu kennen.

- die Einflussfaktoren von Motivation zu kennen und analysieren kön-

nen

- Wege und Methoden der Konfliktlösung zu kennen.

- Grundlagen von Führung und Organisation des Führens zu kennen.

- rechtliche Rahmenbedingungen von Arbeitsverhältnissen und Ar-

beitsverträgen zu kennen.

- die Grundzüge des deutschen Sozial- und Arbeitsrechts zu kennen.

- die Gruppenmoderation als Methode zu kennen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- die äußeren und individuellen Bedingungen eines Lernprozesses zu beurteilen und zu optimieren

- die äußeren und situativen Bedingungen eines Kommunikationspro-zesses zu beurteilen.

- die persönlichen Voraussetzungen der Kommunikationspartner zu be-achten.

- Einflussfaktoren auf das Führungsgeschehen zu bewerten.

- Führungsstile hinsichtlich ihrer Situationsangemessenheit zu beurtei-

len.

- Mitarbeiter hinsichtlich ihrer Handlungstypologie zu charakterisieren.

- Konfliktsignale zu interpretieren und angemessen zu reagieren.

- formale Voraussetzungen von Abmahnungen und Kündigungen zu

kennen und anzuwenden.

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Inhalte: 1. Themenübersicht

2. Lernen/Grundlagen der Pädagogik:

Einflüsse auf den Lernprozess

Lern- und Arbeitsvoraussetzungen

Wissenschaftliche Erkenntnisse zum Lernprozess und zu Lerntypen (Gehirn-

forschung)

Didaktisch-methodische Strukturierung eines Lernprozesses

3. Grundlagen der Kommunikation:

Grundlagen der Verständlichkeit, Kommunikationsmodell, Einflussfaktoren

auf Kommunikation, Vier-Seiten-Modell, symmetrische und komplementäre

Beziehung, explizite und implizite Aussage

Kommunikationsklippen (gelungene und gestörte Kommunikation)

Nonverbale Kommunikation ("Man kann nicht nicht kommunizieren")

Rollenspiel

4. Grundlagen der Motivation:

Einflussfaktoren auf die Motivation (extrinsische und intrinsische Motivati-

on), Maslow´sche Bedürfnispyramide, motivationsfördernde Maßnahmen

Arbeitsmotivation-Arbeitszufriedenheit-Selbstwert (XY-Modell)

Modell der Arbeitsmotivation (nach Porter und Lawler)

5. Grundlagen des Konfliktmanagements:

Auswirkungen von Konflikten am Arbeitsplatz

Analyse von Konflikten (mit Hilfe der Transaktionsanalyse und des Drama-

Dreiecks)

Bewältigung von Konflikten (Rollenspiele: Verhandeln, konstruktive Kritik-

gespräche, auf persönliche Angriffe reagieren)

6. Führung und Organisation des Führens:

Grundlagen der Führung (Definition, Führungsebenen, Rolle des mittleren

Managements)

Führungspersönlichkeiten (Machtarten), Führungsverhalten

Führungstheorien (klassische Unterscheidung, Management-Gitter nach

Blake/Mouton, situative Führung nach Hersey/Blanchard)

7. Arbeitsrecht:

Gruppenmoderation

Arbeitsvertrag, Beendigung /Kündigung des Arbeitsverhältnisses

Pflichten bei Beendigung des Arbeitsverhältnisses

Betriebsverfassung (Vertretungsorgane, Mitbestimmungs- und Mitwir-

kungsrechte des Betriebsrats, usw.)

Vertretung von Arbeitnehmern in Aufsichtsräten

Tarifvertragsrecht, Sozialversicherungsrecht

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Prüfungsleistungen: 2 Klausuren, Leistungsnachweise, Referate


Literatur: Ulrich Nill. Be.Komm. Betriebliche Kommunikation. Fachschulen und Berufs-

kollegs. Klett, Stuttgart, 2013.


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1.6. Naturwissenschaften (NAWI) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Naturwissenschaften

Lerngebiet: Physik (PHYS)

Studienjahr: 1 (US) oder 2 (OS)

Lehrkräfte: OStR Dipl.-Ing. Peusch

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- physikalisches und kinematisches Grundwissen in anderen Fächer und Anwendungsgebieten einzusetzen.

- grundlegendes Wissen in den Themengebieten Statik und Dynamik sowie die Fachbegriffe Kraft, Arbeit/Energie, Leistung und Wirkungs-grad in anderen Fächern anzuwenden.

- grundlegendes Wissen in den Themengebieten Hydrodynamik und Thermodynamik in anderen Fächern anzuwenden.

- Wissen über Schwingungen und Wellen, Akustik und weitere Wissens-gebiete anzuwenden und dieses Wissen für technische Produkte und Verfahren einzusetzen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- frei und unter Anleitung Experimente durchzuführen.

- physikalische Lösungsverfahren zu erarbeiten.

- physikalisch-mathematische Modelle zu erarbeiten.

Inhalte: 1. Kinematik und Dynamik

Geschwindigkeit und Beschleunigung

Freier Fall, senkrechter Wurf, waagerechter Wurf, schiefer Wurf

Rotation

Reibungsarbeit, potentielle Energie, kinetische Energie

Energieerhaltung

Leistung und Wirkungsgrad

Impuls

Impulserhaltung (Ziolkowskische Raketengleichung)

Gerader Stoß und ungerader Stoß

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Elastischer Stoß und unelastischer Stoß

Drehmoment und Rotationsenergie

Drehimpuls, Drehimpulserhaltung

2. Schwingungen und Wellen

Amplitude, Frequenz

Überlagerung von Schwingungen

Schwebung, Federschwingung, Pendelschwingung, Dämpfung

Longitudinalwellen, Transversalwellen

Augenblickswert einer Welle

Dopplereffekt

Schallwellen: Schallstärke, Schallgeschwindigkeit, Schalldruckpegel

Dämpfung, Dämmung, Reflexion

3. Wärmelehre (Thermodynamik)

Festkörper. Längenänderung

Dichteanomalie des Wassers

Ausdehnung von Gasen, Zustandsgleichung der Gase

Wärmeenergie, Spezifische Wärmekapazität

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

Stoffmenge in Mol

Zustandsänderungen der Gase: Isobare, Isochore, Isotherme, Adiabate

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Kreisprozesse: Dampfmaschine, Stirling, Carnot, Otto, Diesel

Entropie und Enthalpie

2. Hauptsatz der Thermodynamik, T-s-Diagramme

Mollier-Diagramm (h-s)

4. Elektrochemie:

Faradaysche Gesetze, Batterie, Akkumulator

Brennstoffzelle

Prüfungsleistungen: 2 -3 Klausuren

Medienformen: Tafel, Beamer, Unterrichtsversuche, Unterrichtsfilme

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript PHYS, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Helmut Lindner u.a., Physik für Ingenieure, Hanser, München und Leipzig, neu-

este Auflage

Paul Tipler, Gene Mosca, Physik für Ingenieure, Springer, Berlin und Heidel-

berg, neueste Auflage

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1.7. Politik (POLI) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 1

Fachbezeichnung: Politik

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR´ Pöhlsen

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- wirtschaftspolitische Grundpositionen zu kennen und zu verstehen.

- die Grundzüge der angebots- und nachfragebasierten Wirtschaftstheo-rien kennen.

- gegenwärtige makroökonomische Gegebenheiten kennen und beurtei-len.

- die soziale Marktwirtschaft kennen und beurteilen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Informationen eigenhändig zu beschaffen und auszuwerten.

- Informationsquellen bzgl. der inhärenten politischen Tendenzen ein-

zuordnen.

- verschiedenartigste Medien und Quellen zu nutzen.

- Ausarbeitungen und Vorträge unter Beachtung fachwissenschaftlicher

Vorgehensweisen anzufertigen.

- makroökonomische Daten methodenkompetent zu erarbeiten und zu

bewerten.

Inhalte: 1. Politische Partizipation

Interesse für Politik und für politische Beteiligung

Statistik im Vergleich zu Studierendenbefragung

Phänomen des Wutbürgers

2. Beteiligung an der Willensbildung

Zentrale Partizipationsmöglichkeiten

Meinungsfreiheit

Vereinigungsfreiheit und Versammlungsfreiheit

Wahlen

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3. Lobbyismus

Veranschaulichung und Vertiefung der Einflussnahme von Interessenver-

bänden an politischen Prozessen und politischer Meinungsbildung.

4. Wege aus der Legitimationskrise

Kritik an repräsentativen politischen Systemen

Vorschläge zur Stärkung der politischen Einflussnahme

(direkte Demokratie, liquid democracy, Wahlpflicht, Loskammern)

5. Herausforderungen des sozialen Ausgleichs in der Wirtschaftsord-

nung

Entstehung und Verteilung der Markteinkommen

Finanzierung und Umverteilung des Steueraufkommens

Ausgestaltung der sozialen Marktwirtschaft

Alternativ:

1. Grundlagen der volkswirtschaftlichen Theorie

2. Wirtschaftsmodell nach Keynes

3. Marktwirtschaft

4. Grundprinzipien der Wirtschaftspolitik

5. Soziale Randbedingungen der Volkswirtschaftslehre

6. Soziale Gerechtigkeit

Prüfungsleistungen: 1 Klausur


Literatur: -


24

2. Fächer im Lernbereich 2 (LB2)

2.1. Mechatronische Grundlagen (MEGR) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2

Fachbezeichnung: Mechatronische Grundlagen

Lerngebiet: Fluidtechnik (FLUT)

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Arndt

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Steuerungen und Regelungen als technische Systeme zu beschreiben

und zu unterscheiden.

- Arten von Steuerungen zu kennen und zu unterscheiden.

- Komponenten zum Aufbau fluidtechnischer und hybrider Steuerungen

sowie deren Symbole zu kennen.

- die Funktionsweise von Verknüpfungs- und Ablaufsteuerungen (inkl.

Dokumentation) zu kennen und realisierungsunabhängig zu beschrei-

ben.

- die Eigenschaften und das Verhalten der für hydraulische und pneu-

matische Steuerungen eingesetzten Fluide zu kennen.

- grundlegende Regelstrategien zu kennen und ihre Eignung hinsichtlich

der jeweiligen Aufgabenstellung zu beurteilen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- die Funktion gegebener Steuerungen anhand der technischen Doku-

mentation zu analysieren.

- gewünschte Steuerfunktionen als pneumatische und elektropneumati-

sche Schaltungen zu realisieren (Steuerungssynthese).

- selbst entworfene Steuerungen im Stromlauf- bzw. Pneumatikplan

darzustellen, mit dem PC zu simulieren, aufzubauen, sicher in Betrieb

zu nehmen und normgerecht zu dokumentieren.

- Fehler pneumatischer bzw. elektropneumatischer Schaltungen zu fin-

den und zu beheben.

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Inhalte: 1. Grundlagen der Automatisierungstechnik

EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe)

Signalflussplan, binäre und analoge Signale

Digitale Signale, digitale Informationsdarstellung: Beispiele

Pneumatische Größen, Pneumatikplan, Bauteile pneumatischer Steuerungen

Stromlaufplan, elektrische Größen, Bauteile elektrischer Steuerungen

2. Steuerungstechnik – Verknüpfungssteuerungen

Logische Grundverknüpfungen

Darstellung in Wahrheitstabelle, Funktionsplan, Schaltgleichung

Signalspeicherung, Selbsthaltung

Entwurf pneumatischer, elektrischer, elektropneumatischer Verknüpfungs-

steuerungen: Programmierung in FBS

Aufbau und Inbetriebnahme am Versuchsstand, Fehlersuche

3. Steuerungstechnik - Ablaufsteuerungen

GRAFCET, Aufbau, Elemente, einfache Ablaufsteuerungen

Entwurf von Ablaufsteuerungen mit GRAFCET

Aufbau und Inbetriebnahme am Versuchsstand, Fehlersuche

4. Fluidphysik

Eigenschaften der Fluide, Druck, Druckeinheiten, hydrostatischer Druck

Auftrieb, Hydrodynamik (Kontinuitätsgleichung, Bernoulligleichung)

Druckmessung: Übung am Versuchsstand

5. Regelungstechnik

Unterscheidung Steuern – Regeln: Beispiele

Steuerungen und Regelungen im Signalflussplan

Beschreibung technischer Übertragungsglieder (statisches Verhal-

ten/Kennlinie, Zeitverhalten/Sprungantwort)

Eigenschaften und Kenngrößen typischer regelungstechnischer Systeme (P,

PT1, PTn, I)

Unstetige Regelstrategien (Zweipunktregelung)

Stetige Regelstrategien (P, PI, PID-Regler + jeweilige Kenngrößen)

Einstellung stetiger Regler

Ziegler-Nichols und CHR-Methode

Prüfungsleistungen: 2 Klausuren

Medienformen: Tafel, Beamer, GRAFCET, FluidSIM, Pneumatiklabor

Literatur: -


26

Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2


Lerngebiet: Grundlagen der Elektrotechnik (GRET)

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Hoppe

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Ladung, Ladungstransport und Ladungsverschiebung als Grundlage der Elektrizitätslehre zu erkennen.

- die elektrische Spannung als Ursache für den Stromfluss im elektri-schen Feld zu erkennen.

- die wichtigsten analogen elektrischen Schaltungen zu beschreiben und in Bezug auf ihre Wirkungsprinzipien auszulegen.

- die wichtigsten Funktionsprinzipien und geeignete Anwendungen für analoge elektrische Schaltungen zu bewerten.

- sich das für die Analyse und den Entwurf moderner Schaltungen not-wendige praktische und theoretische Wissen anzueignen.

- das erworbene Wissen durch Laborversuche zu festigen und die eige-ne Teamarbeitsfähigkeit zu entwickeln und zu fördern.

- die Zusammenhänge von Spannung, Strom, Leistung und Arbeit zu er-kennen.

- den elektrischen Strom als Ursache für die Entstehung eines magneti-schen Feldes zu erkennen.

- das Phänomen der Spannungsinduktion zu erkennen und auf die Funktion von elektrischen Maschinen (Transformator, Motor) anzu-wenden.

- die Kenngrößen sinusförmiger Spannungen und Ströme zu benennen und mathematisch zu beschreiben.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- einfache Versuche nach Anleitung aufzubauen und durchzuführen.

- Anleitungstexte zu verstehen und in ein physikalisch-mathematisches Modell umzusetzen.

- Versuchsbeobachtungen auf eine wissenschaftliche Begründung zu-rückzuführen und mit anderen Phänomenen (auch Alltagsphänome-nen) zu verknüpfen.

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- elektrotechnische Formeln und Einheiten herzuleiten und zu verifizie-ren.

- gegebene Formeln auszuwählen und umzustellen.

- lineare Gleichungssysteme zur Netzwerkberechnung aufzustellen und mit dem Taschenrechner oder mit Hilfe eines Computeralgebrasys-tems (CAS) zu lösen.

- Umkehrfunktionen anzuwenden.

- Kennwerte aus einer Magnetisierungskennlinie abzulesen.

- Wechselstromkreise mit Hilfe der komplexen Rechnung zu berechnen und mit Hilfe von Zeigerdiagrammen darzustellen.

Inhalte: 1. Elektrisches Feld und Kondensator

Atom, Atomkern, Elektron und elektrische Ladung

Leiter und Isolator

Coulombsches Gesetz und elektrostatische Kraft

Ladungsdichte, Energie des elektrischen Felds

Elektrischer Fluss und Feldlinien

Elektrische Spannung und Potentialdifferenz

Permittivität, dielektrische Medien

Elektrische Flussdichte

Kondensator und Kapazität

Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren, gemischte Schaltungen

Lade-, Entlade- und Umladevorgang am Kondensator

2. Gleichstromnetzwerke

Elektrischer Widerstand und Leitwert

Ohmsches Gesetz

Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands

Elektrische Schaltkreise (Gleichstromarbeitspunkt)

Reihen- und Parallelschaltung von elektrischen Widerständen

Spannungsteiler und Stromteiler

1. Kirchhoffsches Gesetz

2. Kirchhoffsches Gesetz

Stern-Dreieck-Schaltung und -Umwandlung

Spannungsquelle und Stromquelle

Innenwiderstand, Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom

Umwandlung Stromquellen und Spannungsquellen

Überlagerungsprinzip für Spannungsquellen

Elektrische Leistung und Arbeit/Energie

Wirkungsgrad

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3. Magnetisches Feld und Spule

Magnetischer Fluss

Permeabilität

Elektromagnetische Kraft

Elektromagnetische Induktion

Induktivität

Elektromotor und Generator

4. Wechselstromnetzwerke

Kapazitiver und induktiver Widerstand (Reaktanz)

Impedanz

Kapazitiver und induktiver Blindleitwert (Suszeptanz)

Blindleitwert (Admittanz)

Phasenwinkel

Netzwerkanalyse

Schwingkreise (RCL in Reihe und parallel geschaltet)

Zeigerdiagramme



Literatur: Andreas Hoppe, Unterrichtsskript GRET, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Heinz-Josef Bauckholt, Grundlagen und Bauelemente der Elektrotechnik, Han-

ser, München und Leipzig, neueste Auflage

29


Lernbereich: 2


Lerngebiet: Technische Mechanik (TEME)

Studienjahr: 1 (US)


Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:

Die Studierenden zeigen die Fähigkeit und die Bereitschaft

- physikalische und technische Gesetzmäßigkeiten miteinander zu ver-

knüpfen.

- die wissenschaftlich-technischen und ökonomischen Zusammenhänge

und ihre konsistente Anwendung in maschinenbautechnischen Kon-

struktionen zu erkennen.

- zur Abstraktion technischer Aufgabenstellungen und zur Konzeptent-

wicklung hinsichtlich praktischer Anwendungen.

- technische Probleme algorithmisch zu beschreiben, mathematisch zu

lösen, auch mit Hilfe der Datenverarbeitung sowie die Rechenresultate

zu bewerten und einzuordnen.

- die Begriffe Kraft und Kraftmoment zu erläutern.

- das Prinzip des Freimachens von Bauteilen anzuwenden.

- Flächen- und Linienschwerpunkte zu bestimmen.

- die Standsicherheit von Körpern zu bestimmen.

- mechanische Spannungen und Beanspruchungen zu ermitteln.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- zur Anwendung von grafischen und analytischen Verfahren zur Lö-

sung von Kräfte- und Momentengleichgewichten.

- zum Lösen von linearen Gleichungssystemen mit mathematischen Ver-

fahren und mit dem Taschenrechner.

- zum Lösen von quadratischen Gleichungen mit mathematischen Ver-

fahren und mit dem Taschenrechner.

- zur Anwendung der Infinitesimalrechnung im Themengebiet Biegung.

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Inhalte: 1. Statik

Einführung und Modellbildung

Kraft, Gewichtskraft und Drehmoment

Zentrales Kräftesystem

Allgemeines Kräftesystem in der Ebene

Freischnitt

Loslager, Festlager, feste Einspannung, Seil, Kette, Feder, Pendelstange

Kräftegleichgewicht

Seil auf Rolle, Flaschenzug

Streckenlasten (Rechteck, Dreieck)

Mehrteilige Systeme

Flächenschwerpunkt, Linienschwerpunkt

Kippmoment

Satz von Pappus/Guldin

Reibung

Fachwerk (mit Ritterschem Schnittverfahren)

2. Festigkeitslehre

Elastische und plastische Verformung

Elastizitätsmodul und Hookesches Gesetz

Streckgrenze, Zugfestigkeit

Zugbeanspruchung, Zugverformung

Druckbeanspruchung, Flächenpressung, Lochleibung

Nennspannung, zulässige Spannung

Sicherheitsgrad

Zugspannungen in dünnwandigen Behältern

Statisch unbestimmte Systeme

Scherkraft und Gleiten

G-Modul und Poissonzahl

Biegemoment, Biegeverformung, neutrale Faser

Flächenträgheitsmoment, polares Flächenträgheitsmoment

Torsion und Torsionsmoment

Knicken


Medienformen: Tafel, Beamer, Reibungsbahn, Fachwerkmodelle

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript TEME, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Klaus-Dieter Arndt u.a., Festigkeitslehre für Wirtschaftsingenieure, Springer

Vieweg, Berlin und Wiesbaden, neueste Auflage

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2.2. Mechatronik (MEAT) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2

Fachbezeichnung: Mechatronik

Lerngebiet: Elektrische Antriebstechnik und Sensorik (ELAS)

Studienjahr: 2 (OS)


Sprache: Deutsch





Voraussetzungen: Erfolgreicher Abschluss der Unterstufe

Fachkompetenz

Wissen:


- elektrische Antriebe (DC und AC) sowie Transformatoren zu projektie-

ren, umzusetzen, in Betrieb zu nehmen und zu warten.

- Motoreigenschaften mit Hilfe von Ersatzschaltbildern zu berechnen.

- verschiedene Sensoren zu planen, umzusetzen und zu evaluieren.

- Einsatzmöglichkeiten von Sensoren zu beurteilen.

- aktuelle Entwicklungen in der Sensorik zu verfolgen.

- sensorische Phänomene auf ihre physikalischen Grundlagen zurückzu-

führen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- E-Motor Kennlinien aufzunehmen und auszulesen.

- Zeigerdiagramme für elektrische Maschinen zu erstellen.

- Kennlinien von Sensoren aufzunehmen und auszulesen.

- Sensoren fachgerecht zu verschalten.

- geeignete Sensoren auszuwählen und für den jeweiligen Anwendungs-

fall anzupassen (Linearisierung, Empfindlichkeit).

Inhalte: 1. Gleichstrommaschinen

Grundlagen: Magnetisches Feld, Kommutator

Ankerrückwirkung

Gleichstromreihenschlussmotor, Drehzahlregelung (Feldschwächung)

Gleichstromnebenschlussmotor

Fremderregter Motor, permanenterregter Motor, Doppelschlussmaschine

Servomotoren

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2. Transformator

Leerlauf, Kurzschluss, Betriebsverhalten unter Last

Spartrafo, Dreiphasenwechselstromtransformator

3. Asynchronmaschine

Käfigläufer, Schleifringmotor

Drehzahlregelung, Frequenzumrichter

4. Drehstromsynchronmaschine

5. Wechselstrommaschine

Pulsweitenmodulation, Phasenanschnittsteuerung

6. Resistive Sensoren:

Dehnungsmessstreifen, Brückenschaltung

7. Thermometer:

Thermoelement und Peltiereffekt

Pyrometer

Linearisierung

Thermistor: NTC, PTC

Widerstandsthermometer

8. Piezosensoren

Piezoelektrische Sensoren, piezoresistive Sensoren

9. Feuchtemessung

10. Kapazitive Sensoren

11. Induktive Sensoren

12. Potentiometrische Sensoren

13. Magnetfeldsensoren:

Wiegandsensor, Hallsensor

Magnetoresistiver und –striktiver Sensor

14. Regensensor

15. Laserentfernungsmessung

16. Ultraschall

17. Optoelektronik:

Fotowiderstand, Fotodiode, Fototransistor

Leuchtdiode (LED), Optokoppler

Prüfungsleistungen: 2 Klausuren, 1 Referat, Abschlussprüfung

Medienformen: Tafel, Beamer, Laborversuche

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskripte ELAS1 und ELAS2, TAB, Braunschweig,

neueste Auflage

Weitere Literatur: Klaus Fuest u.a., Elektrische Maschinen und Antriebe, Springer Vieweg, Berlin

und Wiesbaden, neueste Auflage

Ekbert Hering, Gerd Schönfelder, Sensoren in Wissenschaft und Technik, Vie-

weg + Teubner, Wiesbaden, neueste Auflage

33


Lernbereich: 2


Lerngebiet: Konstruktion (KONT)

Studienjahr: 2 (OS)

Lehrkräfte: Dipl.-Ing. Lührs

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- grundlegende Methoden des konzeptionellen Konstruktionsentwurfs

zu studieren.

- Konstruktionen zu erstellen und (auch rechnerisch) auf ihre Funktion

zu überprüfen.

- Belastungen und Beanspruchungen einer Konstruktion zu erkennen

und zu analysieren und die Konstruktion belastungsgerecht auszule-

gen.

- Wissen zu erwerben zum methodischen Entwerfen von Apparaten,

Maschinen und Anlagen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- methodische Konstruktionsstrategien erfolgreich einzusetzen.

- Konstruktionen nach allgemeinen Gestaltungsregeln zu bewerten.

Inhalte: 1. Maschinendynamik:

Trägheitsmoment (Prinzip von d´Alembert)

Satz von Steiner

Lineare Bewegungen

Rotatorische Bewegungen

Mechanische Linearschwingungen (frei/ungedämpft und gedämpft)

Mechanische Drehschwingungen (frei/ungedämpft und gedämpft)

Erzwungene Schwingungen (Federkraft-, Kraft- und Massenkrafterregung)

2. Methodisches Konstruieren (fakultativ)

Ablauf des Konstruktionsvorgangs

34

Aufgabenstellung und Anforderungsliste

Funktionsdenken und Prinziplösungen

(konventionell, intuitiv und diskursiv)

Grundregeln der Gestaltung: einfach, eindeutig, sicher, funktions-, anforde-

rungs-, festigkeits-, beanspruchungs- und fertigungsgerecht

3. Ausarbeitung der Dokumentation (fakultativ)

Arbeitsschritte, Systematik der Fertigungsunterlagen, Erzeugnisgliederung,

Zeichnungssysteme, Stücklistensysteme

4. Weitere Themen (fakultativ)

Normzahlen, Aufbau und deren Anwendung

Toleranzen, Passungen

Grundtoleranzgrade

Lage der Toleranzfelder

Form- und Lagetoleranzen

Oberflächenbeschaffenheit, technische Oberflächen (Rautiefe)

5. Weitere fakultative Themen

Festigkeit und zulässige Spannungen

Beanspruchungs- und Belastungsarten

Allgemeiner Festigkeitsnachweis

Sicherheit, Versagensarten

Art und Verlauf der Beanspruchung,

Einzelbeanspruchung

Zusammengesetzte Spannungen (Festigkeitshypothesen)

Statische und dynamische Festigkeitswerte

(u.a. Grenzspannungslinie, Dauerfestigkeitsschaubilder)

Statische Bauteilfestigkeit

(überschlägige Berechnung gegen Fließen bzw. Bruch, Stützwirkung, Ablauf

zur statischen Bauteilfestigkeit)

Dynamische Bauteilfestigkeit

(Überschlägige Dimensionierung, Kerbwirkung und Stützwirkung, Oberflä-

chengüte)

Prüfungsleistungen: 2 Klausuren und Abschlussprüfung


Literatur: Herbert Wittel, Dieter Muhs, Dieter Jannasch, joachim Voßiek, Roloff/Mattek:

Maschinenelemente, Berlin, Springer-Verlag.

Weitere Literatur: Karl-Heinz Kabus: Mechanik und Festigkeitslehre, München, Hanser Verlag

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Lernbereich: 2


Lerngebiet: Robotik und Elektronik (ROEL)

Studienjahr: 2 (OS)


Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- die grundlegenden Eigenschaften von Halbleitern zu beschreiben.

- grundlegendes Wissen über Dioden, bipolare Transistorschaltungen und Feldeffekttransistoren anzuwenden.

- den Einsatz von Elektronikbauelementen und Elektronikschaltungen zu erkennen und zu bewerten.

- Analysewerkzeuge für die grundlegenden Halbleiterschaltungen zu entwickeln, auch mit Hilfe von Laborversuchen.

- Kennlinien und Kenndaten von elektronischen Bauelementen zu in-terpretieren.

- Grundlegende Prinzipien der Robotik zu bewerten und einzusetzen.

- Grundkenntnisse der Vektor- und Matrizenrechnung für Einsatzgebie-te der Robotik zu erwerben und anzuwenden.

- Roboter zielgerecht zu konfigurieren und zu programmieren.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Elektronikbauelemente anhand von Kennlinien zu beschreiben und

auszuwählen.

- Schaltungen mit Elektronikbauelementen zu entwerfen und zu be-

rechnen.

- Roboter selbst aufzubauen, zu konfigurieren und zu programmieren.

- Bewegungskoordinaten von Robotern mit Hilfe der Vektor- und der

Matrizenrechnung zu ermitteln.

Inhalte: 1. Robotertypen

2. Einführung in die Vektorrechnung

Addition, Subtraktion, Multiplikation

Skalarprodukt, Vektorprodukt als Kreuzprodukt, Spatprodukt

36

Geraden und Ebenen

3. Einführung in die Matrizenrechnung:

Determinate

Zwei- und dreidimensionale Abbildungsmathematik

Denavit-Hartenberg

4. Einführung in Matlab:

Beispiele zur Vektorrechnung

Beispiele zur linearen Algebra

5. Mobile Roboter:

Programmierung

6. Halbleiter

Eigenschaften, Paarbildung, Rekombination, Dotierung

7. Diode:

Gleichrichterschaltungen (M1, M3, B2, B6)

Gleichrichtwert

Welligkeit

Glättungskondensator

Z-Diode, Kapazitätsdiode, Schottkydiode, Tunneldiode

8. Transistor:

Bipolare Transistoren, Grundschaltungen, Kennlinien

Feldeffekttransistoren, Grundschaltungen, Kennlinien

9. Leistungselektronik:

Schaltnetzteile

DIACS, TRIACS, Thyristoren, IGCTS

9. Elektronische Schaltungstechnik:

Siebschaltungen, Begrenzerschaltung

Spannungsstabilisierung mit Z-Diode, Freilaufdiode

zweistufige Vorverstärker, Differenzverstärker

Konstantstromschaltung mit JFET

Prüfungsleistungen: 1 Klausur, 1 bewertete Lernsituation, Abschlussprüfung

Medienformen: Tafel, Beamer, Laborversuche, ASURO

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskripte ROEL1 und ROEL2, TAB, Braunschweig,

neueste Auflage

Weitere Literatur: Dieter Zastrow, Elektronik, Springer Verlag, Berlin und Heidelberg, neueste

Auflage

Stefan Hesse, Viktorio Malisa, Taschenbuch Robotik – Montage - Handhabung,

Hanser, Leipzig und München, neueste Auflage

37


Lernbereich: 2


Lerngebiet: Sicherheit von Anlagen und Prozessen und Instandhaltung (SPIN)

Studienjahr: 2 (OS)


Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- wesentliche Instandhaltungskonzepte zu beschreiben.

- Verknüpfungen von Instandhaltungsmaßnahmen und konstruktiven

und fertigungstechnischen Konzepten und Strategien zu erkennen.

- Sicherheitskonzepte zu entwickeln und anzuwenden.

- konstruktive und fertigungsspezifische Gefährdungen zu erkennen

und zu bewerten.

- elektrotechnische Schutzmaßnahmen zu erkennen und zu bewerten.

- radiologische und chemietechnische Schutzmaßnahmen zu erkennen

und zu bewerten.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Lösungsmöglichkeiten für Instandhaltungsaufgaben zu entwickeln und

anzuwenden.

- zerstörungsfreie Prüfverfahren richtig auszuwählen.

- Übertragungen von gesetzlichen Vorschriften in die betriebliche Praxis

zu leisten.

- Gefährdungen durch Giftstoffe und Drogen für die Mitarbeitergesund-

heit zu erkennen und Vermeidungskonzepte zu entwickeln.

Inhalte: 1. Maschinensicherheit

2. Elektrotechnische Sicherheit:

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Elektrische Anlagen und Schutzmaßnahmen

3. Arbeitsschutz beim Schweißen

4. Radioaktivität:

Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung

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Abklingfunktion und Halbwertszeit, Eindringtiefe von Strahlung

Aktivität, Strahlendosis, Äquivalentdosis

Schädlichkeit von Strahlung

Geigerzähler

5. Gefahrstoffe

6. Drogen und Alkohol am Arbeitsplatz

7. Weitere Themen:

Aufgaben der Fachkraft für Arbeitssicherheit

Aufgaben der Berufsgenossenschaft

Aufgaben der Instandhaltung

8. Betriebsmittel

9. Instandhaltungsmanagement

10. Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit

11.Lean Maintenance

12. Total Productive Management

13.Instandhaltungskosten

14. Optimierung der Instandhaltungsintensität:

Wartungspläne

15. Umweltmanagement (DIN ISO 14000)

16. Spezifische Probleme der Instandhaltung:

Korrosion und Korrosionsschutz, Reibung und Verschleiß, Kavitation

17. Zerstörungsfreie Prüfverfahren:

Eindringprüfung, Schallemissionsprüfung, Durchstrahlungsprüfung

Wirbelstromprüfung, Magnetpulverprüfung, Ultraschallprüfung

Prüfungsleistungen: 1 Klausur, 1 bewertete Exkursion


bfe Lernprogramm, Elektrische Anlagen, Schutzmaßnahmen und deren Prü-

fung, bfe Verlag, Oldenburg

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript SPIN, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Gerhard Kiefer, VDE 100 und die Praxis, VDE, Berlin und Offenbach, neueste

Auflage

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2.3. Automatisierungstechnik (AUTE) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2

Fachbezeichnung: Automatisierungstechnik

Lerngebiet: Anlagenprogrammierung (ANPR)

Studienjahr: 2 (OS)


Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- die wichtigsten elektrotechnischen Elemente in automatisierten Anla-gen zu benennen und funktional zu beschreiben.

- Abläufe zu erfassen, anzuordnen und einzurichten.

- Funktionen und Arbeitsabläufe logisch zu planen und darzustellen.

- Programm- und Befehlsstrukturen in FUP, CFC und AWL nach DIN EN 61131-3 zu planen und anzuwenden.

- verschiedene Lösungsmethoden anzuwenden bzw. nachzuvollziehen.

- Steuerketten in automatisierten Anlagen zu projektieren und anzupas-sen.

- Speicherbausteine zum Zweck der Signalzustandsspeicherung, der Verriegelung und der Reihenfolgebildung einzusetzen.

- Systeme zu analysieren und Fehler zu beheben.

- Arbeitsergebnisse zu dokumentieren und zu präsentieren.

- einfache Funktionsbausteine in ST zu erstellen und in Programme ein-zufügen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- automatisierungstechnische Problemstellungen normgerecht aufzuar-

beiten.

- einfache und komplexere Programme in den Sprachen FUP, CFC und

AWL zu entwickeln.

- eigene Programme in der Simulation zu testen.

- Fehlersuchen strukturiert durchzuführen.

- Aufgaben der Inbetriebnahme, der Wartung und Instandhaltung wahr-

zunehmen.

40

Inhalte: 1. Elemente von automatisierten Anlagen

Speicherprogrammierbare Steuerungen

Haupt- und Steuerstromkreis

Sicherungen, Hauptschalter, Hauptschütze, Motorschutzschalter, Wende-

schützschaltung, Taster (Öffner, Schließer, Wechsler), Endlagenschalter,

Leuchtmelder, Bimetallrelais, Hilfsschütze, NOT-Aus-Taster

2. Elemente von SPS-Programmen

Variable, Datentypen (Gültigkeitsbereiche), Speicherorte von Operanden,

Literale, Programme, Funktionen und Funktionsbausteine

SPS-Modelle: Ablaufsprache (AS), Kontaktplan (KOP), Funktionsbaustein-

sprache (FUP), Anweisungsliste (AWL), Strukturierter Text (ST), freigrafi-

scher Funktionsplaneditor (CFC)

3. Programmierung in CODESYS

Selbsthaltung

Speicherfunktionen (SR und RS): bistabile Kippglieder

Verriegelung, Reihenfolgebildung

Auswertung von Flanken, Binäruntersetzer

Zeitgeber: Impulssetzung, Ein- und Ausschaltverzögerung

Zähler: Aufwärts- und Abwärtszähler

Vergleichsfunktionen

Rechenoperatoren

Anlegen von benutzerdefinierten Funktionsbausteinen in ST

Einfügen von benutzerdefinierten ST-Funktionsbausteinen in FUP und CFC-

Programme.

Prüfungsleistungen: 2 Klausuren, Abschlussprüfung


CODESYS; bfe Lernprogramm, SPS – Einführung in speicherprogrammierbare

Steuerungen, bfe Verlag, Oldenburg

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript ANPR, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Matthias Seitz, Speicherprogrammierbare Steuerungen für die Fabrik- und

Prozessautomation, Hanser, München und Leipzig, neueste Auflage

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Lernbereich: 2


Lerngebiet: Messtechnik (METE)

Studienjahr: 2 (OS)


Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- messtechnische Systeme zu planen, aufzustellen in Betrieb zu nehmen nach der gestellten technischen Anforderung.

- Messprozesse in praktischer Anwendung zu evaluieren.

- Elemente von messtechnischen Systemen zu entwerfen.

- Messreihen zu analysieren.

- Ausgleichskurven für Messreihen zu erstellen.

- Fehlerrechnungen mit partieller Differentiation durchzuführen.

- Mittel- und Effektivwerte mit Hilfe der Integralrechnung zu ermitteln.

- Filterschaltungen zu analysieren und einzusetzen.

- Fouriertransformationen mit Hilfe der Integralrechnung durchzufüh-ren.

- Pegeldiagramme mit Hilfe der Logarithmenrechnung zu analysieren und zu erstellen.

- Multimeter auszuwählen und Kennwerte fachgerecht zu analysieren.

- Schaltungen zur Widerstandsmessung stromrichtig und spannungs-richtig aufzubauen und die Ergebnisse zu evaluieren.

- Oszilloskope auszuwählen und fachgerecht einzusetzen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Messtechnische Schaltungen fachgerecht aufzubauen.

- Messungen mit analogen und digitalen Multimetern durchzuführen.

- Oszilloskope, Funktionsgeneratoren und Spektrumanalysatoren fach-

gerecht einzusetzen und die Messergebnisse zu analysieren.

42

Inhalte: 1. Messtechnische Grundlagen

Grundbegriffe: Messgröße, Messwert, Einheit

SI-Einheiten

Prüfen, Messen, Kalibrieren, Justieren, Eichen

Messprinzip, Messgerät, Messsystem

Genauigkeit und Abweichungen, relative Messunsicherheit

Systematische Abweichungen

(Nichtlinearität, Nullpunktverschiebung und Hysterese)

Stochastische Abweichungen

Mittelwert, Standardabweichung, Median

Normalverteilung

Objektivität, Reliabilität, Validität

Ausgleichskurven, Kovarianz, Korrelationskoeffizient

Empfindlichkeit analoger und digitaler Messeinrichtungen

Wechselgrößen: Mittelwert, Betragsmittelwert, Effektivwert

Filterschaltungen: Hochpass, Tiefpass, Bandpass, Bandsperre

Frequenzgang

Fouriertransformation (Spektrumanalysator)

Pegelrechnung in dBm: Abstand, Maß, Pegeldiagramm, Klirrfaktor

2. Messen mit dem Multimeter

Analoge Multimeter: Drehspulmesswerk, Dreheisenmesswerk, Bimetall-

messwerk

Digitale Multimeter: Vorwiderstand, Shunt, AD-Wandler, Echteffektiv-

wert, Crest-Faktor, Transienten

Messen von elektrischen Grundgrößen: Spannung, Strom, Widerstand,

Blindwiderstand, Leistung: Drehstromnetze, Arbeit

3. Messen mit dem Oszilloskop

Grundbegriffe: x-y-Betrieb, y-t-Betrieb, Triggerung, Bandbreite, Abtastra-

te, Jitter, Aliasing

Messtechnische Übungen: Amplitude, Frequenz, Phasenverschiebung,

Störimpulse von kurzer Dauer (Glitch)



Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript METE, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Thomas Mühl, Einführung in die elektrische Messtechnik, Springer Vieweg,

Berlin und Wiesbaden, neueste Auflage

43


Lernbereich: 2


Lerngebiet: Steuerungs- und Regelungstechnik (STRE)

Studienjahr: 2 (OS)

Lehrkräfte: OStR Dipl.-Ing. Luer, OStR Dipl.-Ing. Peusch

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Regelungstechnische Systeme ausgehend von einer technischen Prob-lemstellung zu planen, aufzubauen und in Betrieb zu nehmen.

- Regelungstechnische Prozesse für ihre praktische Anwendung zu eva-luieren.

- Das Prozessverhalten von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Reglern im Regelkreis zu evaluieren.

- Einstellparameter für Regler nach praktischen Gesichtspunkten zu be-stimmen.

- Regeldiagramme nach europäischen und internationalen Standards zu erstellen.

- Diagramme und Einstellungen von Regelschritten zu analysieren.

- Bestehende Regelungssysteme zu analysieren, zu verändern und zu kombinieren.

- Regelungstechnische Prozesse zu analysieren und zu entwerfen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Regelkreise mit verschiedenen Reglertypen und Regelstrecken zu si-

mulieren.

- Sprungfunktionen für verschiedene Regler aufzunehmen und zu ana-

lysieren.

- Parameterstudien in Regelkreisen vorzunehmen.

- geeignete Regler auszuwählen und zu konfigurieren.

- Regelkreise zu analysieren hinsichtlich Führungsverhalten, Anfahr-

verhalten, bleibender Regelabweichung.

- Stabilitätskriterien für Regelkreise anzuwenden.

44

Inhalte: 1. Grundlagen:

Unterscheidung von Steuerung und Regelung

Regelkreis

Sprungantwort und Anstiegsantwort

Typen von Regelgliedern: P, I, D, PI, PD, PID

Verzögerungsglieder

Totzeitglied

2. Operationsverstärker:

Grundlagen, Gegenkopplung, Invertierung/Nichtinvertierung

Addierer, Subtrahierer, Integrierer, Differenzierer, Impedanzwandler

Analoge Regelgliedschaltungen

Regelglieder mit Zeitverzögerung

3. Analyse von Übertragungsgliedern:

Ortskurve

Bodediagramm

Übertragungsfunktionen

Bodediagramme der Übertragungsglieder

Reihenschaltung von Regelkreisgliedern

Parallelschaltung von Regelkreisgliedern

4. Anpassung von Regler und Strecke:

Anfahrverhalten

Führungsverhalten

Störverhalten

Bleibende Regeldifferenz

Stabilität (Nyquist)

Einstellregeln

5. Regelkreise mit unstetigen Reglern:

Zweipunktregler

Dreipunktregler

6. Digitale Regler

7. Fuzzyregler


Medienformen: bfe Lernprogramm, Regelungstechnik, bfe Verlag, Oldenburg

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript STRE, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Joachim Federau, Operationsverstärker, Vieweg, Wiesbaden, neueste Auflage

Hans-Werner Philippsen, Einstieg in die Regelungstechnik, Hanser, Leipzig und

München, neueste Auflage

45

2.4. Informationstechnik (INFO) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2

Fachbezeichnung: Informationstechnik

Lerngebiet: Computer Aided Design (CAD)

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Hoppe, StR Dipl.-Ing. Müller

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- erworbenes Wissen im technischen Zeichnen auf die CAD-Technologie zu übertragen.

- CAD-technische Probleme zu analysieren.

- CAD-Systeme nach technischen Erfordernissen anzuwenden.

- die Position und Aufgaben von CAD-Systemen in einer Unternehmens-prozesskette zu kennen.

- CAD-technische Informationen abzuleiten.

- Maschinenbautechnische, geometrische und datentechnische Kennt-nisse miteinander zu verknüpfen.

- in Netzwerken zu arbeiten (Netzwerklaufwerke, Ausgabeeinheiten).

- die Module „Part-Design“ und „Drafting“ von CATIA V5 und deren Funktionen anwendungsspezifisch einzusetzen.

- elektrische Schaltkreise mit Hilfe von PSPICE zu simulieren.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- das dreidimensionale rechnergestützte Modellieren zu beherrschen.

- CAD-technische Problemstellungen zu analysieren und CAD-

technische Informationen abzuleiten.

- anpassungsfähige CAD-Modelle zu erarbeiten.

- eigene Entwürfe mit der vorgestellten Software fachgerecht zu erstel-

len.

- Fehler zu analysieren und zu verbessern.

46

- Simulationssoftware zielgerichtet einzusetzen.

- simulationstechnische Darstellungen zu analysieren und zu optimie-

ren.

- Schaltpläne und Stromlaufpläne anzufertigen und mit Hilfe der Simula-

tionssoftware zu optimieren.

- elektrotechnische Simulationen zu planen, durchzuführen und auszu-

werten.

Inhalte: 1. Maschinentechnische CAD

Einführung in CATIA V5

Arbeiten mit dem Skizzierer

3D-Elemente mit verschiedenen Ebenen

Rotationssymmetrische Bauteile

Bearbeitung von 3D-Bauteilen

Assembly-Grundlagen

Erstellung einer 2D-Zeichnungsableitung

2. Schaltungssimulation und Layout

DC-Analyse

Transientenanalyse

Kleinsignalanalyse

Parametergesteuerte Analyse

PCB-Layouterstellung zweilagiger Leiterplatten

Bauteilauswahl

Layout nach Vorgaben am Beispiel (korrekte Dimensionierung von Leiter-

bahndimensionen unter Berücksichtigung parasitärer Effekte)

Auftragskalkulation


Medienformen: CATIA V5, OrCAD PSPICE, CadSoft Eagle

Literatur: Andreas Hoppe, Unterrichtsskript CAD2, TAB, Braunschweig, neueste Auflage


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Lernbereich: 2


Lerngebiet: Grundlagen Informatik (GRIF)

Studienjahr: 1 (US)

Lehrkräfte: OStD Dipl.-Ing. Heucke, OStR Dipl.-Ing. Peusch

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- digitale Schaltkreise zu analysieren, zu planen und zu entwerfen.

- die wesentlichen Funktionen von PC-Hardware und Hardwarekompo-nenten zu beschreiben.

- Dateien und Programme im Betriebssystem (LAN) zu bedienen.

- Standardprogramme zu bedienen.

- kleinere Programme in einer Programmiersprache zu entwerfen.

- bestehende Applikationen zu dokumentieren und zu präsentieren.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Informationen zu kodieren und zu dekodieren.

- digitale Schaltungen zu entwerfen, aufzubauen, zu berechnen und zu

optimieren.

- Bauelemente eines Computers zu beschreiben, auszuwählen und zu

konfigurieren.

- Officeprogramme optimiert anzuwenden.

- grundlegende Programme in einer Programmiersprache zu entwerfen

und zu optimieren.

48

Inhalte: 1. Einführung und Kodierung:

Binärcode, Hexadezimalzahlen, Oktalzahlensystem

Boolesche Algebra und Logikschaltungen

Logikgatter (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR)

Digitale Logikschaltungen:

Grundlegende Schaltfunktionen

Zusammengesetzte Logikverknüpfungen

Schaltungsvereinfachung mit dem Karnaugh-Diagramm

Addierer

3. Personalcomputer:

Mainboard

Prozessor

Bussysteme

Speicher und Datenträger

Grafik

4. Programmieren (C++):

Compiler, Operatoren und Variablen

Abfragen

Schleifen

Felder

Funktionen

Unterprogramme

5. Arbeiten mit Bürosoftware

Textverarbeitungsprogramm

Tabellenkalkulationsprogramm

Präsentationsprogramm

Prüfungsleistungen: 2 Klausuren, 2 Tests

Medienformen: Tafel, Beamer, CODESYS, MS-Office/Open Office, Devil C++ Compiler

Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript GRIF, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Arnold Willemer, Einstieg in C++, Galileo Computing, im Moment vergriffen

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Lernbereich: 2


Lerngebiet: Netzwerke und Bussysteme (NEBU)

Studienjahr: 2 (OS)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Herzog, StR Dr.-Ing. Lubnow

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- verschiedene Bussysteme zu installieren und zu verwalten.

- Netzwerke zu installieren und zu verwalten.

- verschiedene Netzwerkkomponenten in Netzwerke zu integrieren in Abhängigkeit von technischen und ökonomischen Aspekten.

- über integriertes Wissen über die Grundlagen der Netzwerktechnik und ihre Protokolle zu verfügen.

- über integriertes Wissen über die Netzwerkkomponenten und ihre Einsatzbereiche zu verfügen.

- über integriertes Wissen über Bussysteme und ihre Anforderungen zu verfügen.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Netzwerke fachgerecht zu planen und aufzubauen.

- verschiedene Netzwerkkomponenten unter Berücksichtigung der

technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkte in die Netze zu in-

tegrieren.

- verschiedene Bussysteme zu planen und qualitativ zu beurteilen.

- Anwendungsmöglichkeiten von Netzwerken und Bussystemen in der

Automatisierungstechnik zu diskutieren.

50

Inhalte: 1. Übersicht:

Digitale Größen und Einheiten

Parallele und serielle Datenübertragung

Abgrenzung Netzwerke und Bussysteme

Protokolle

Echtzeit-Kommunikation

Anforderungen an industrielle Netzwerke

2. Übertragungssysteme:

Technische Systeme zur Übertragung von Informationen (Funk, Kabel, LWL)

Ausarbeitung von Studierenden (Recherche, Dokumentation, Präsentation)

5. OSI-Modell und Einführung in die Netzwerktechnik:

OSI-Modell im Überblick

Grundlagen Ethernet: physikalische Übertragung

Übertragungsmedien und Topologie

Netzwerkkomponenten (Hub, Bridge, Switch, Router)

Datenformate

Adresse und Paket

4. TCP/IP im lokalen Netz:

Logische Adressierung und Datentransport

IP-Adresse

IP-Datenpaket

Adress Resolution Protokoll (ARP)

Transportprotokolle: TCP und UDP

5. TCP/IP bei netzübergreifender Verbindung:

MAC-Adresse

Netzklassen

NIC und Broadcast

Subnet-Mask

Gateway und Router

6. Administration und Analyse von Netzwerken:

Netzwerkanalyse an Windows-Konsole und Tools

Vergabe von Rechten an Benutzer und Dateien

7. WLAN

Leistung

Antenne

Reichweite

Fresnel-Zone

8. CAN-Bus

9. LIN-Bus

10. Profibus mit begleitender Einführung in das OSI-Modell:

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Funktion und industrieller Einsatz

Übertragungstechnik (FDL)

Topologien

FLC und MAC

Protokolle

Zyklischer und azyklischer Datenaustausch

Management (FMA)

Service und Diagnose

11. Netzwerksicherheit; Applikationen und weitere Protokolle:

Virtual Privat Network (VPN)

Routing, Verschlüsselung und Datensicherheit

Point to Point Tunneling Protokol (PPTP)

Internet Security Protokoll (Ipsec)

Prüfungsleistungen: 1 Klausur


Literatur:

Weitere Literatur:

52

2.5. Qualitäts-, Projekt- und Produktionsmanagement Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2

Fachbezeichnung: Qualitäts-, Projekt- und Produktionsmanagement

Lerngebiet: Fertigungsverfahren (FEVF)

Studienjahr: 1 (US)


Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Begriffe aus der Werkstoffkunde, Kennwerte, Erfordernisse und Be-ziehungen zu erkennen und zu erläutern.

- Zusammenhänge zwischen Werkstoffkunde und Fertigungstechnik zu erkennen.

- Produktionsverfahren unter dem Aspekt der Produktivität, der Öko-nomie, des Qualitätsmanagements, der Umweltverträglichkeit und der gesetzlichen Vorschriften zu analysieren, zu evaluieren und auszuwäh-len.

- Beispiele für Produktionsverfahren nach DIN 8580 zu benennen.

- grundlegende Prinzipien der Fügetechnik, der Gießereitechnik, der Umformtechnik und der Zerspanungstechnik zu beschreiben.

- das Zusammenspiel von Fertigungsverfahren und Fertigungseinrich-tung zu reflektieren.

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- technologische Trends und Entwicklungsziele zu reflektieren.

- verschiedene Fertigungsverfahren anhand ihrer wesentlicher Eigen-schaften miteinander zu vergleichen.

- Prüfverfahren für mit gewählten Fertigungsverfahren gefertigte Werk-stücke auszuwählen.

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Inhalte: 1. Werkstoffkunde

Werkstoffaufbau

Zweistoff-Legierungen (Phasendiagramme: Peritektikum, Eutektikum ,

Eutektoid, Intermetallische Phasen)

Stahlherstellung (Sauerstoffblasverfahren, Elektrostahlherstellung)

Eisen-Kohlenstoff-Schaubild

Metallografie

ZTU-Schaubild

Härten, Wärmebehandlung, Metallurgie

Wärmebehandlung

Metallurgie

Zugversuch, Härteprüfung, Kerbschlag-Biege-Versuch

Nicht-Eisen-Metalle

2. Fügen (Schweißen)

Gasschmelzschweißen

Lichtbogenhandschweißen

Metalllichtbogenschweißen

Wolfram-Inertgasschweißen

Laserstrahlschweißen

Unterpulverschweißen

Widerstandsschweißen

3. Weitere Technologien

Gießen

Tiefziehen, Massivumformen

Trennen

Schleifen, Drehen und Zerpankräfte

Prüfungsleistungen: 2 Klausuren, 1 benotete Exkursion, Abschlussprüfung


Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript FEVF, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Wolfgang Weißbach, Werkstoffkunde, Springer Vieweg, Berlin und Wiesbaden,

neueste Auflage

Helmuth Behnisch, Kompendium der Schweißtechnik (Band 1 bis 4), DVS, Düs-

seldorf, neueste Auflage

Klaus-Jürgen Matthes, Werner Schneider, Schweißtechnik, Hanser, München

und Leipzig, neueste Auflage

Heinz Tschätsch, Jochen Dietrich, Praxis der Umformtechnik, Springer Vieweg,


Heinz Tschätsch, Jochen Dietrich, Praxis der Zerspantechnik, Springer Vieweg,


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Lernbereich: 2


Lerngebiet: Produktionsmanagement (PROM)

Studienjahr: 2 (OS)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Michel

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Systeme und Prozesse zu analysieren und zu bewerten.

- Produktions- und Arbeitsprozesse zu planen und zu entwerfen.

- Strategien der Produktstrukturierungen und des Stücklistenaufbaus anzuwenden.

- Effizienzsysteme zu evaluieren und auszuwählen.

- Logistikkonzepte zu analysieren und zu planen.

- Methoden und Mittel zur Zeitplanung zu nutzen und zu analysieren.

- Termin- und Kapazitätsplanungen durchführen zu können.

- Grundlagen des Einsatzes und der Methodik EDV-gestützter Planungs- und Steuerungssysteme zu kennen.

- Strategien und Schlagworte in diesem thematischen Umfeld (PPS, MRP, ERP,…) anwenden zu können.

- Arbeitsplätze ergonomisch zu planen und zu entwerfen gemäß öko-nomischen und gesetzlichen Vorgaben.

- Planungsmethoden und Planungswerkzeuge (ABC-Analyse, Gantt-Diagramme, Nutzwertanalyse, Projektplanungstools) für Produktion, Konstruktion und Kapazitätsplanung zu nutzen und zu bewerten.

- Computer-basierte PPS-Systeme zu nutzen.

- Investitions- und Wirtschaftlichkeitsberechnungen durchzuführen.

- industrielle Planungstechniken anzuwenden.

- Ziele der Arbeitswissenschaft zu erkennen.

- das Zusammenspiel von gesellschaftlichem Wandel und Produktions-prozessen zu erkennen.

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Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Planungsaufgaben methodisch zu gliedern und umfassend durchzu-

führen

- Produkte aus Produktionssicht sinnvoll zu strukturieren

- Planungswerkzeuge gezielt einzusetzen

- Haupt-, Neben- und Prozesszeiten zu berechnen

- Termin- und Kapazitätsplanungen für Fertigungsaufträge durchzufüh-

ren

- die Auswirkungen der Losgröße auf die Fertigungskosten zu berech-

nen

- Einflussgrößen auf optimale Losgrößen aufzuzeigen und umzusetzen

- Produktionsstrukturen für wirtschaftliche Produktionsabläufe zu er-

kennen und umzusetzen.

Inhalte: 1. Arbeitswissenschaften:

Betriebsziele

Betriebsorganisation

Geschichtliche Entwicklung

Wandel im Unternehmen

Arten von Unternehmenszielen,

Bedeutung der sozialen Kompetenz eines Arbeitsorganisators

2. Betriebsorganisation:

Aufbau- u. Ablauforganisation

Funktions- u. Objektorientierung

6-Stufen-Methode

Art- u. Mengenteilung

Formen der Aufbauorganisation

Formen der Ablauforganisation

Fertigungsarten

Ablaufarten

Ablaufart und Auftragszeit

Auftragszeitberechnung: Übungen

3. Berechnung von Belegungszeiten:

T_bB, T_bB mit Summe_t_MA > Summe_t_BE, T_bB: Übungen

56

4. Prozesszeitenermittlung:

v_c,max, Hauptnutzungszeit, t_h beim Drehen, Berechnung von t_h

5. Ermittlung von Positionier- und Zykluszeit:

t_pos, t_zyklus, t_h, t_pos, T_bB, Haupt- und Nebennutzungszeiten beim Boh-

ren, Bohrplatte: Übungen

6. Produktionsplanung und -steuerung PPS:

Fertigungsplanung

Auftragsdurchlaufzeit

Vorwärts- und Rückwärtsterminierung

Arbeitsplan

Stückliste

Folgeformen: unmittelbar, überlappt, parallel

Erstellen eines Zeitplans, Fristenplans: Übungen

Fristenplan mit Pufferzeit und in Teillosen

Verkürzung der Auftragsdurchlaufzeit durch Losteilung

Berechnung der Technologischen Fertigungszeit TFZ

Fristenplan bei Losteilung, Parallelverlauf, kombinierter Verlauf: Übung

7. Terminplanung:

Betriebskalender

Terminplan

Arbeitszeit festlegen in h/d

Verkürzung der Auftragsdurchlaufzeit durch optimale Arbeitsteilung: Übun-

gen

CPM, Optimierung der Einschleusreihenfolge, kritischer Weg: Übungen

8. Bewerten und Priorisieren:

ABC-Analyse

Standardnormalverteilung



Literatur: REFA, Ausgewählte Methoden zur prozessorientierten Arbeitsorganisation,

neueste Auflage


57


Lernbereich: 2


Lerngebiet: Qualitätsmanagement (QUMA)

Studienjahr: 2 (OS)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Michel

Sprache: Deutsch






Fachkompetenz

Wissen:


- Probleme der Wahrscheinlichkeitsrechnung mathematisch zu be-

schreiben

- qualitative Produktionskennziffern zu berechnen und zu bewerten

- Werkzeuge des QM richtig einzusetzen

- QM-Systeme zu bewerten und anzupassen

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Statistische Auswertungen mit Excel durchzuführen und zu bewerten

- Audits vorzubereiten und durchzuführen

- Prüfberichte zu erstellen

Inhalte: 1. Einleitung:

Was ist Qualität? Historische und moderne Ansätze.

2. Grundsätze des QM:

Fünf Teilziele Total(es) Qualitätsmanagement (TQM)

Zehnerregel der Fehlerkosten

Normenreihe DIN EN ISO 9000

Acht Grundsätze des QM

58

3. Einführung Statistik:

Auswertung einer Stichprobe

Erstellung eines Histogramms

Begriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung

Ausspielung eines Würfels

2-malige Ausspielung eines Würfels

Bedingte Wahrscheinlichkeit, Übung: Betrachtung einer Prüfmethode

4. Kombinatorik:

Permutation

Variation

Kombination

Pascalsches Dreieck

Auswahl ohne und mit Zurücklegen

Übungen

5. Statistische Verteilungen:

Binomialverteilung (mit Herleitung), Binomialkoeffizient, Verteilungsdia-

gramm, Übung

Hypergeometrische Verteilung: Übungen

Poisson-Verteilung: Übung

Normalverteilung, Standardnormalverteilung, Berechnung mit Hilfe der

Tabelle

6. Von der Standardnormalverteilung zur Normalverteilung:

Mittelwert und Schätzwert der Standardabweichung

Grenzwerte des 1-s-, des 2-s- und des 3-s-Intervalls

Ausschussquote bei normalverteilter Produktion und Toleranzvorgaben des

Kunden

Übungen

7. Statistische Prozessregelung SPC:

MFU, PFU

Ermittlung und Interpretation von c_m und c_mk

Übungen

Prüfungsleistungen: 1 Klausur, Abschlussprüfung


Literatur: Friedhelm Michel, Unterrichtsskript QUMA, TAB, Braunschweig, neueste Aufla-

ge

Weitere Literatur: Günter Schmidt, Frank Tautenhahn, Qualitätsmanagement – eine projektorien-

tierte Einführung, Vieweg, Wiesbaden, neueste Auflage

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2.6. Projektarbeit (PROJ) Studiengang: Mechatronik

Lernbereich: 2

Fachbezeichnung: Projektarbeit

Lerngebiet: -

Studienjahr: 2 (OS)

Lehrkräfte: StR Dipl.-Ing. Hoppe, OStR Dipl.-Ing. Peusch

Sprache: Deutsch


Lehrform: Unterricht im Klassenverband sowie in Projektbetrieben

Arbeitsaufwand: 320 h: 20 h Unterricht und 300 h im Projekt



Fachkompetenz

Wissen:


- Werkzeuge des Zeit- und Ressourcenmanagements zu kennen

- Werkzeuge für die Entscheidungsfindung zu kennen

- Grundzüge der technischen Dokumentation zu kennen

Fachkompetenz

Fertigkeiten:


- Methoden zur Zeit- und Ressourcenplanung einzusetzen

- Werkzeuge des Qualitätsmanagements zur

- Entscheidungsfindung anzuwenden

- technische Sachverhalte zu dokumentieren

Inhalte: 1. Eigenschaften eines Projekts

2. Gesetzlicher Rahmen

3. Anforderungsniveau und Themenkreise

4. Projektfindung

5. Projekttag (Versetzungssemester)

6. Organisation:

Betreuung der Arbeit, Verwaltung, Besuchsterminplanung

Bewertungskriterien

Anwesenheit und Fehlzeiten

Kostenübernahmen und Leistungen

Geheimhaltungsklauseln

7. Start des Projekts im Unternehmen:

Das Kick-Off Meeting

Fachkonzepte, Lasten- und Pflichtenhefte

60

8. Planung des Projekts:

Projektstrukturplan

Kalender

Zeitplan, Gantt-Diagramm, Netzplan, Pert

9. Werkzeuge des Projektmanagements:

Ishikawa

Quality Function Deployment/House of Quality

FMEA, FTA

Wertanalyse, ABC-Analyse

10. Dokumentation:

Projektordner

Projektbericht

Layout

Zitierregeln

Inhalte

11. Projektpräsentation im Unternehmen

12. Projekttag (Abschlusssemester)

Prüfungsleistungen: 1 Vorbericht (Projektübersicht, Strukturplan, Gantt, FMEA/FTA), Dokumenta-

tion der Projektarbeit


Literatur: Magnus Peusch, Unterrichtsskript PROJ, TAB, Braunschweig, neueste Auflage

Weitere Literatur: Walter Jacoby, Projektmanagement für Ingenieure, Springer Vieweg, Berlin und

Wiesbaden, neueste Auflage

Erläuterungen: Der Begriff der Stundenzahl bezieht sich auf eine Unterrichtsstunde von 45 Minuten über ein Schuljahr (August bis Juni/Juli des Folgejahrs). Damit ergibt sich als Umrech-nung: 1 Unterrichtsstunde = 2 Semesterwochenstunden (SWS). Die Abkürzungen US und OS bedeuten Unterstufe (1. Studienjahr) und Oberstufe (2. Studienjahr).

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Modulhandbuch Fachrichtung Mechatronik 2015/16 · Mechatronik sehr breit angelegte inhaltliche und methodische Spektrum werden Fachkomp e tenzen in den Bereichen Wissen und Fertigkeiten