Maschinenbau

Der Maschinenbau (auch als Maschinenwesen bezeichnet) ist eine klassische Ingenieurwissenschaft und beschränkt sich längst nicht mehr auf den reinen Bau von Maschinen, Motoren, Getrieben, etc. Aus ihm gingen viele spezifizierte Fachrichtungen hervor, die sich zum Teil in vielen Bereichen überschneiden.


 

Aufgabengebiete

Aufgabengebiete des Maschinenbaus sind Werkstoffkunde/Werkstoffwissenschaften, thermische Strömungsmaschinen, technische Thermodynamik, Technische Mechanik, Strömungsmechanik/Fluidmechanik, Produktionstechnik, Mikrostrukturtechnik, Mess- und Regelungstechnik, Kerntechnik, Konstruktionstechnik und weitere Richtungen.

Werkstoffwissenschaft

Die Werkstoffwissenschaft zählt zur Materialwissenschaft und ist ein Gebiet der Ingenieurwissenschaft, das mit den Methoden der Werkstoffkunde versucht, anwendungsorientiert Beziehungen zwischen der Struktur und den Eigenschaften der Werkstoffe herzustellen. Darauf aufbauend werden durch gezielte Strukturveränderungen gewünschte Eigenschaftsprofile eingestellt.

Technische Thermodynamik

Die Thermodynamik, auch als Wärmelehre bezeichnet, ist ein Teilgebiet der klassischen Physik. Sie entstand im Verlauf des 19. Jahrhunderts auf der Grundlage der Arbeiten von James Prescott Joule, Nicolas Léonard Sadi Carnot, Julius Robert von Mayer und Hermann von Helmholtz. Sie ist die Lehre der Energie, ihrer Erscheinungsform und Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sie erweist sich als vielseitig anwendbar in der Chemie, Biologie und Technik. Mit ihrer Hilfe kann man zum Beispiel erklären, warum bestimmte chemische Reaktionen spontan ablaufen und andere nicht. Die Thermodynamik ist eine rein makroskopische Theorie, die davon ausgeht, dass sich die physikalischen Eigenschaften eines Systems hinreichend gut mit makroskopischen Zustandsgrößen beschreiben lassen. Sie ist eine effektive Theorie, da sie die Bewegung der einzelnen Atome und Moleküle vernachlässigt und nur mittlere Größen wie Druck und Temperatur betrachtet.

Technische Mechanik

Die Technische Mechanik ist ein Teilgebiet der Ingenieurwissenschaften. Ihre naturwissenschaftliche Grundlage ist die klassische Mechanik, die ihrerseits ein Teilgebiet der Physik ist. Das Aufgabengebiet der Technischen Mechanik ist die Bereitstellung der theoretischen Berechnungsverfahren beispielsweise für die Materialwissenschaft, den Maschinenbau und die Baustatik. Die eigentliche Bemessung, Auswahl der Werkstoffe und dergleichen mehr wird dann von diesen anwendungsnahen Disziplinen übernommen, in denen die Technische Mechanik Hilfswissenschaft ist.

Strömungsmechanik/Fluidmechanik

Die Strömungslehre oder auch Strömungsmechanik ist die Physik der Fluide. Unter diesem Begriff versteht man Medien, welche sich unter dem Einfluss von Scherspannungen unbegrenzt verformen (Flüssigkeiten und Gase). Auch die Bezeichnungen Fluidmechanik oder Fluiddynamik werden anstelle von „Strömungslehre“ verwendet.


 

Zusammenhänge

Der Maschinenbau ist geprägt von Ingenieuren und Technikern. Diese arbeiten je nach Unternehmensgröße und Schwerpunkt des Betriebes an Idee, Entwurf, Kalkulation, Design, Konstruktion, Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Maschinen aller Art und deren Bauteilen. Ausgehend von einzelnen Maschinenelementen werden dabei Produkte oder Anlagen von größter Komplexität wie Fertigungsstraßen und ganze Fabriken entwickelt, gebaut und betrieben.

Zum Beispiel beschäftigt sich die Konstruktionslehre mit den Zielen und Methoden, die ein Maschinenbau-Ingenieur/-Techniker bei der Konstruktion technischer Anlagen beachten muss. Mittlerweile werden die technischen Anlagen mit Hilfe von CAD-Programmen am Computer entworfen. Die dabei erzeugten CAD-Dateien können anschließend einer Simulation (dazu gehört u.a auch die Finite-Elemente-Methode) unterzogen und von einer CNC-Maschine gefertigt werden. Aufgrund der zunehmenden Automatisierung werden technische Anlagen heute mit einer komplexen Mess- und Steuerungs- bzw. Regelungstechnik ausgestattet, die ebenso von Maschinenbau-Ingenieuren ausgelegt werden.

Universitäten / Hochschulen

An Universitäten (auch an Technischen Universitäten) und Fachhochschulen ist das Maschinenbaustudium eines der drei klassischen Ausbildungswege (neben Elektrotechnik und Bauingenieurwesen) für angehende Diplomingenieure. Bei erfolgreichem Studienabschluss wird der akademische Grad Dipl.-Ing. (bzw. Dipl.-Ing. (FH)) verliehen. Im Zuge einer Vereinheitlichung der Strukturen der Hochschulbildung in Europa wird ein gestuftes Studiensystem eingeführt (Bologna-Prozess). Dieser Prozess soll bis 2010 abgeschlossen sein. Danach werden Studienanfängern die Titel Bachelor of Science und Master of Science bzw. Bachelor of Engineering und Master of Engineering angeboten. Diese Veränderungen werden allerdings nicht von allen Seiten begrüßt.

Im Maschinenbau haben sich inzwischen eigenständige Studiengänge wie Maschinenbauinformatik, Produktion und Logistik, Fertigungstechnik, Verfahrenstechnik, Verarbeitungstechnik, Energietechnik, Fahrzeugtechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Mechatronik u. a. etabliert.

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