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Maschinenbau – Wikipedia

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Dein Artikel ist in deutscher Sprache geschrieben

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Maschinenbau

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Maschinenbau

Hauptthemen des einzigartigen Inhaltes:    

Ingenieure ✓ Thermodynamik ✓ beispielsweise ✓ zählen ✓ bearbeiten ✓ Jahrhunderts ✓ Hauptartikel ✓ technische ✓ Ingenieurwissenschaften ✓ Fertigungstechnik ✓ Maschinen ✓ Quelltext ✓ Mechanik ✓ Beginn ✓ Maschinenbau

Zusammenfassung:    

[4] Im deutschsprachigen Raum wollte man zu Beginn des 19. Jahrhunderts den industriellen Rückstand gegenüber England möglichst schnell aufholen und gründete daher eine Vielzahl sogenannter Polytechnischer Schulen, nach dem Vorbild der Ecole Polytechnique. Diese arbeiten je nach Unternehmensgröße und Schwerpunkt des Betriebes an Idee, Entwurf, Kalkulation, Design, Konstruktion, Optimierung, Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Maschinen aller Art und deren Bauteilen. Aufgrund der zunehmenden Automatisierung werden technische Anlagen heute mit einer komplexen Mess- und Steuerungs- bzw. Welche Disziplinen genau zum Maschinenbau zählen und wie sie eingeteilt werden sollen ist – wie bei vielen anderen Ingenieurwissenschaften – zum Teil umstritten.

Artikel Inhalt:    

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Die ersten Faustkeile waren zum Schaben, Kratzen und Schneiden gebaut, in der Steinzeit kamen spezielle Formen fürs Bohren und Sägen dazu. Die Entdeckung des Kupfers läutete den Übergang zur Bronzezeit ein. Das Schmelzen von Kuppfererz, das Schmieden und auch das Gießen wurden entdeckt. In den frühen Hochkulturen des Mesopotamiens wurden erste Ingenieure an Palast- oder Tempelschulen ausgebildet. Wichtige Entdeckungen waren das Rad und die Schiefe Ebene. Archimedes, Aristoteles und Heron von Alexandria veröffentlichten Bücher und Schriften über Hebel, Schraube, Seil, Flaschenzug und weitere Erfindungen. Archimedes machte Experimente mit der Wasserverdrängung verschiedener Metalle und Heron baute eine erste Dampfmaschine. Für das griechische Theater wurden auch schon erste Automaten gebaut, die sich selbständig bewegen konnten. Die Römer übernahmen die Technik, machten sich aber vergleichsweise geringe Fortschritte wie Kranen mit Flaschenzügen und Treträdern, verbesserte Katapulte und erste Schleif- und Drehmaschinen sowie Wassermühlen. Auf dem militärischen Gebiet wurden die Katapulte von den Tribocken abgelöst. Gegen Ende des Mittelalters entstand mit der Feinmechanik ein neuer Gewerbezweig, der sich mit dem Bau von Uhren und Messgeräten beschäftigte. Hierbei sammelten sich viele Erfahrungen mit Präzisionsbearbeitung von Metallteilen, die meist aus Messing bestanden. Mit den Zünften und Gilden entstanden erstmals Institutionen, die sich mit dem Wissen ihres Gewerbes auseinandersetzen. Leonardo da Vinci entwickelte in der Renaissance eine Vielzahl an Maschinen, welche teilweise seiner Zeit weit voraus waren. Bereits Mitte des 16. Jahrhunderts veröffentlichte viele Ingenieure sogenannte Maschinenbücher, in denen die Leser durch übertriebene und phantastische Darstellungen versetzen sollten. Thomas Newcomen baute in England zu Beginn des 18. Jahrhunderts die erste funktionsfähige Dampfmaschine, die sich gegen Ende des Jahrhundert von James Watt entscheidend verbesserte und sich dann schnell verbreitete. Genutzt wurde sie oft zum Antrieb der neuen Spinn- und Webmaschinen, mit deren Bau sich neben Tischlern, Schreinern und Feinmechanikern vor allem die Mühlenbauer beschäftigten. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde in Frankreich die École polytechnique gegründet, die die Ingenieure ausbildete und in den Staatsdienst ging und vor allem als Bauingenieure tätig war. Die Maschinen wurden nicht mehr ausschließlich nach ihrer Funktionsfähigkeit bewertet, sondern auch nach dem Wirkungsgrad. Für die private Industrie wurde die Ecole Centrale des Arts et Manufactures gegründet, die Maschinenbauer für die höheren Positionen ausbildeten, sowie mehrere École des arts und Métiers, welche die Meisterebene ausbildten. Im deutschsprachigen Raum wollte man zu Beginn des 19. Jahrhunderts den industriellen Rückstand gegenüber England möglichst schnell aufholen und gründete daher eine Vielzahl sogenannter Polytechnischer Schulen. Sie wurden im Laufe der Jahrhunderte zu Technischen Hochschulen aufgewertet und erhalten das Promotionsrecht und waren damit die älteren Universitäten gleichgestellt. Der Verein Deutscher Ingenieure wurde Mitte des 20. Jahrhunderts gegründet. Zu den wichtigsten Begründern des wissenschaftlichen Maschinenbaus in Deutschland zählen Franz Reuleaux, Karl Karmarsch und Ferdinand Redtenbacher, die sich mit Mechanik, Fertigungstechnik, Dampf- und Werkzeugmaschinen beschäftigt haben. Rudolf Diesel hatte als Student Vorlesungen über den theoretischen möglichen Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen gehört, in denen auch berichtet wurde, dass die üblichen Kolbendampf-Maschinen nur einen Bruchteil dessen als Wirkungsort aufweisen. Er entwickelte aus diesen Erkenntnissen den ersten funktionsfähigen Dieselmotor. Zu Beginn des Jahrhunderts war der industrielle Maschinenbau geprägt durch die Produktion von Näh- und Fahrrädern, später Autos und Flugzeuge, die dann auch mit Strahltriebwerken angetrieben wurden. Ingenieuren, Techniker und Facharbeiter arbeiten je nach Unternehmensgröße und Schwerpunkt des Betriebes an Idee, Entwurf, Kalkulation, Design, Konstruktion, Optimierung, Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Maschinen aller Art und deren Bauteile. Ausgehend von einzelnen Maschinenelementen werden Produkte oder Anlagen von größter Komplexität wie Fertigungsstraßen und ganze Fabriken geplant, entwickelt, baut und Betrieb. Ein anderer Weg ist das Reverse Engineering, bei dem aus einem vorhandenen Körper ein Computermodell hergestellt wird, das man dann weiter bearbeiten kann. Ingenieurwissenschaften werden heute technische Anlagen mit einer komplexen Mess- und Steuerungs- bzw. Messtechnik ausgestattet. Eine genaue Definition für Maschinenbau gibt es ebenso wenig wie eine allgemein anerkannte Begriffsbestimmung für Maschine. Die Technische Mechanik, Konstruktionslehre und die Fertigungstechnik zählen zu den Kerngebieten des Maschinenbaus. Dazu gehören u. a. die Technik der Maschine, konstruktives Gerüst sowie die Fabrikationstechnik. Diese Einteilung hängt mit der Arbeitsteilung in der Industriellen Praxis zusammen. In der Konstrukteure letztlich konstruktionsunterlagen erstellen und diese an die Produktionsingenieure weitergeben, die die Fertigungsverfahren und Maschinen auswählen und beschaffen. Grundlagenfächer und anwendungsorientierte Fächer finden sich vor allem in den Studiengängen unterrichtet werden, in welchen zu Beginn die Naturwissenschaften nahestehen, wie die Technische Mechanik, Diermodynamik oder die Techniknischen Strömungsmechanik und später (zum Teil auch parallel) technischer Zeichnen, Normen und Fertigung der speziellen Maschinen wie Turbinen oder Dieselmotoren. Ingenieurwissenschaften wie der Maschinenbau, Fördertechnik, Luft- und Raumfahrttechnik und Medizintechnik sind typische Vertiefungsfächer im Studium. Darüber hinaus ist noch zu berücksichtigen, dass die Technik stark interdisziplinär ausgerichtet ist. Dazu gehören beispielsweise die Werkstofftechnologie und die Elektrotechnik. Die Technische Mechanik spielt auch im Bauingenieurwesen eine große Rolle und die Thermodynamik in der Verfahrenstechnik, jedoch jeweils mit anderen Schwerpunkten und Zielen. Die Mess-, Regel- und Steuerungstechnologie wird ebenfalls von Maschinenbauern und vielen weiteren Ingenieuren gemeinsam bearbeitet. Inhaltliche Überschneidungen gibt es zwischen dem Maschinenbau einerseits und den Verfahrenstechniken, dem Chemieingenieurwesen und der Mechatronik andererseits. Ersterere wird sogar manchmal als Teilgebiet des Machinebaus aufgefasst. Technische Mechanik ist ein Teilgebiet der Physik. Sie umfasst die Statik, die sich mit ruhenden, starren Körpern befasst und die Festigkeitslehre, deformierbare Körper behandelt. Ein weiterführendes Gebiet im Maschinenbau ist die Maschinendynamik. Strömungslehre Die Physik der Fluide, also vor allem von Gasen und Flüssigkeiten, wird auch die Bezeichnungen Fluidmechanik oder Fluiddynamik verwendet. Ziel ist die theoretische Berechnung von strömen, z. B. in Rohrleitungen oder in Verbrennungsmotoren. In den Anwendungsfällen werden Kennzahlen verwendet, die die Eigenschaften (z. B. Verhalten und Art des Fluids, Strömungsart und -form) der Fluide beschreiben. Ein wissenschaftliches Gebiet ist die Rheologie, welche sich mit dem Verformung- und Fließverhalten von Materie beschäftigt. Die technische Thermodynamik ist eine rein makroskopische Theorie, die davon ausgeht, dass sich die physikalischen Eigenschaften eines Systems hinreichend gut mit makroskopischen Zustandsgrößen beschreiben lassen. Sie erweist sich als vielseitig anwendbar in der Chemie, Biologie und Technik. Die Thermodynamik ist eine effiziente Theorie, da sie die Bewegung der einzelnen Atome und Moleküle vernachlässigt und nur mittlere Größen wie Druck und Temperatur betrachtet. Die Werkstofftechnik ist ein selbstständiger ingenieurwissenschaftlicher Disziplin, die eine besondere Nähe zum Maschinenbau aufweist. Keramiken, Polymere (Kunststoffe) und Metalle werden als Konstruktionswerkstoffe im Maschinenbau verwendet. Die größte Bedeutung haben die Metalles, davon insbesondere Stahl und Gusseisen, aber auch Aluminium, letzter vor allem in den Branchen in dem das Gewicht eine große Rolle spielt. Die Werkstofftechnik ermittelt Beziehungen zwischen der Struktur der Werkstoffe (Kristallgitter, Korngröße, Gefüge) und den Eigenschaften des Werkes. Darauf aufbauend werden durch gezielte Strukturveränderung, z. B. bei Stahl das Härten und Anlassen oder durch Einbringen von Legierungselementen, gewünschte Eigenschaftsprofile eingestellt. Beim Stahl, wird beispielsweise die Schweißbarkeit oder die Umformbarkeit durch die Variierung des Kohlenstoffgehalts eingestellte. Weitere Eigenschaften, wie eine Korrosionsbeständigkeit, können durch Legieren erreicht werden. Die Konstruktionslehre, bzw. -technik umfasst die Grundlagen der konstruktiven Arbeit. Sie dient der Suche nach einer optimalen Lösung bei einer großen Anzahl von Lösungsalternativen jedoch einzeln beurteilen zu können. Maschinenelemente sind kleinste Bauteile von Maschinen, die besonders häufig genutzt werden und daher oft genormt sind und zugekauft werden können. Zudem muss eine Dokumentation der Aufgabe und Lösungen gewährleistet werden. Diese erfolgt u. a. in den Lasten- und Pflichtenheften und durch Technische Zeichnungen. Die Messtechnik beschäftigt sich mit dem experimentellen Messen von Systemen, da zwar jede bestimmbare Größe einen exakten Wert hat, jedoch kann man diese durch Messfehler nicht genau erfassen. Dazu zählen beispielsweise Kleinteile wie Schrauben und Bolzen, Zahnräder, Federn, Dichtringe, zusammengesetzte Teile wie Kugellager bis hin zu ganzen Komponenten wie Getriebe und Kupplungen. Die Messgröße sieht dann wie folgt aus: (100,1) V oder 10 V 1 %. Die zu messenden Größen können man in elektrische (Strom, Spannung, . . . ) und nicht elektrisch (Temperatur, Druck, Zeit, Masse u. a.) Größe einteilen. Die Fertigungstechnik ist eine Disziplin des Maschinenbaus, die sich mit der Herstellung von Werkstücken beschäftigt. Zu den Produktionsverfahren zählen beispielsweise das Gießen, Schmieden und Fräsen sowie Bohren und Schleifen. Beim Fräsen, Plasmaschneiden und Stanzen wird z.B. von einem Rohteil Material entfernt, so dass die Gruppe Trennen zugeordnet wird, beim Schweißen und Verschrauben werden Teile verbunden, sie werden der Gruppe Fügen geordnet. Neben den Fertigungsverfahren werden auch die zugehörigen Werkzeuge und Maschinen behandelt, deren Auswahl, die Produktionsmesstechnik und die Fertigung-planung und -steuerung. Ausgehend vom Motor, welche die Bewegung erzeugt, wird diese über Wellen oder Keilriemen und/oder Getriebe an die Wirkstelle geleitet. In ortsfesten Maschinen werden Elektromotoren, wie z. B. Synchronmaschinen oder Schrittmotors, als Motoren eingebaut, da diese maschinelle Bewegungsabläufe sehr gut synchronisiert werden können. Falls jedoch die Energiezufuhr, unders als vorangehend, nicht durch eine Stromleitung bereitgestellt werden kann, so setzt man in derartigen Fällen überwiegend solche Antriebsarten ein, die keinerlei Stromversorgung bedürfen. In den Jahrzehnten im Gefolge der Industriellen Revolution wurde in der Antriebstechnik eine kontinuierliche Drehbewegung durch einen Motor bereitgestellt und durch eine Königswelle und/oder Treibriemen weitergeleitet. Durch entsprechende Kurven-, Koppel- oder Riemengetriebe konnte die Drehung in eine getaktete translatorische Bewegung umgewandelt werden. Heutzutage wird statt des zentralen Antreibts ein dezentrales System von Antreiben in Maschinen eingebaut, d.h. es gibt keinen Motor, der alles über eine Welle antreibt. Servomotoren sind kleine Motoren, die durch eine entsprechende Programmierung der Antriebsregelung die unterschiedlichsten Bewegungen ausführen können. Diese nennt man elektronische Kurvenscheiben. Häufig kann durch Umkehrung des Funktionsprinzips aus einer Arbeits- eine Kraftmaschine erzeugt werden. Dazu gehören beispielsweise die Dampfmaschine, von Bedeutung sind jedoch folgende Maschinen: Otto- und Dieselmotoren, Gasturbinen , Wasserturbinen . Zu den Arbeitsmaschinen gehören unter anderem Pumpen und Verdichter sowie Kompressoren. Fördertechnik befasst sich mit Maschinen und Anlagen, die zum Transport über kurze Strecken dienen. Dazu gehören beispielsweise Förderbänder, Gabelstapler, Krane, Fahrerlose Transportsysteme und Rohrleitungen. Viele dieser Förderanlagen bestehen aus Komponenten, die in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können, um sie auf den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen . Ein Teil der Fördertechnik ist die Materialflusstechnik die sich mit den Informationsströmen befasst. Der innerbetriebliche Transport ist dagegen Sache der Verkehrstechnik mit Fahrzeugen durchgeführt wird. Fahrzeugtechnik befasst sich mit verschiedenen Fahrzeugen. Die wichtigsten Komponenten sind das Fahrwerk, der Antrieb (Motor, Getriebe etc. ), die Karosserie und der Innenraum. Auch die Schienenfahrzeugtechnik und die Luftfahrzeug­technik (insbesondere Flugzeugtechnik) gehören zu den Bereichen der Fahrzeugtechnologie. Daneben gibt es noch den Schiffsbau. Maschinenbau ist eine der drei klassischen Ausbildungswege (neben Elektrotechnik und Bauingenieurwesen) für angehende Ingenieure. Sie befasst sich einerseits mit der Konstruktion von Werkzeugmaschinen und andererseits mit ihrer Auswahl und ihrem Einsatz in der industriellen Fertigung. Die wichtigsten Eigenschaften sind die Arbeitsgenauigkeit und Produktivität. In der Regel sind 10 Semester als Regelstudienzeit vorgegeben, bei erfolgreichem Studienabschluss wurde bisher der akademische Grad Dipl. - Ing. (bzw. Dip. -Ing). Bis zu diesem Zeitpunkt sollten die Unis und Fachhochschulen den Diplomstudiumgang abschaffen und durch einen Bachelorstudengang ersetzen. Die Studienanfänger konnten nach 6 bis 8 Semestern die Studiengrade Bachelor of Science / Bachelors of Engineering und nach weiteren 2 bis 4 Sek. Ein Ingenieur kann sich in seinem späteren Studium auf eine bestimmte Fachrichtung spezialisieren. Er studiert Maschinenbauinformatik, Produktion und Logistik, Prozesstechnik, Verarbeitungstechnik und Energietechnik. Neben der Ingenieursausbildung an Universitäten und Fachhochschulen ist im deutschsprachigen Raum die außeruniversitäre Ausbildung zum Maschinenbautechniker von traditionell großer Bedeutung. In Deutschland setzt das 4-semestrige Fachschulstudium eine fachspezifische Berufsausbildung und mehrjährige Berufserfahrung voraus und wird mit der Prüfung zum staatlich geprüften Techniker abgeschlossen. Typische Berufsausbildungen sind: Technischer Zeichner, Konstruktionsmechaniker, Zerspanungs-, Industrie- oder Mechatroniker. Zudem bieten einige Hochschulen ein duales Studium, auch ein Regelstudium in Verbindung mit Praxissemestern oder einer anerkannten Ausbildung an.
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Quellenangabe:    

https://de.wikipedia.org/wiki/Maschinenbau

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