Lehre
Lehrveranstaltungen
Die Aufgabe des ISEMP ist es Physiker, Mathematiker, Ingenieure, Informatiker und mehr für eine zunehmd digitalisierte Berufswelt in Bereicht additiver Fertigung auszubilden.
Die Grundlagen Kurse vermitteln den aktuellen Forschungsstand und Industriestandard
- Grundlagen der Materialwissenschaften
- (Praktikum) Grundlagen der 3D-Druck-Technologien
- Grundlagen moderner Fertigungstechnologien und Werkstofftechnik
Die Master-Kurse vermitteln dann das nötige Handwerkszeug in Form numerischer Methoden
- Computational Methods in Physics, Engineering and Materials Science
- Research Lab: Physics-Based Simulation
- Macroscopic Modelling and Physics-Based Simulation
- Advanced Physics-Based Modelling and Simulation
Abschlussarbeiten am ISEMP
Das ISEMP bietet sowohl Bachelor- als auch Masterarbeiten an.
Hier vertiefen Sie ihr Verständnis für die additive Fertigung und arbeiten im Team an aktuellen Forschungsprojekten. Führen Sie "Computerexperimente" im Sinne der computergestützten Physik durch und gestalten Sie die Fertigung von morgen. Schreiben Sie Simulationsmethoden in kommerziellen Programmen oder in der hauseigenen Codebasis, um ihre Programmierkenntnisse zu verbessern.
Themen werden individuell für jeden Studenten gefunden. Die große Interdisziplinarität ermöglicht es ein Thema abhängig ihres Studienverlaufs auszuwählen. Bei Interesse melden Sie sich bei Christoph Behrens oder direkt bei Prof. Vasily Ploshikhin.
Wintersemester
Computational Methods in Physics, Engineering and Materials Science
Master-Kurs Computational Physics
The lecture provides an overview of the most important numerical methods, algorithms, and software
techniques for the computational solution of complex problems at the interface between physics,
engineering, and materials science.
The lecture is primarily aimed at physics students interested in the practical application of physical
modelling in modern industries such as aerospace, energy, microelectronics and medicine.
Key contents:
• Introduction to the most important numerical methods
• Detailed consideration of the finite element method (FEM);
• Learning how to use the commercial FEM simulation software;
• Derivation of analytical solutions to partial differential equations and comparison of analytical results
with results of numerical simulation;
• Individual project work on the practical application of numerical simulation to solve a complex,
industry-relevant problem.
Research Lab: Physics-based Simulation
Master-Kurs Computational Physics
Learning content: Planning, realisation, documentation and presentation of a scientific project.
The project content consists of three main elements:
- physical modelling,
- numerical methods and
- programming techniques.
The aim is to teach students the three above-mentioned aspects of computational physics as part of a holistic solution to
a complex physical problem.
The project task consists of developing a physics-based model (a digital twin) for the thermal simulation of a
3D printing process (e.g., selective laser melting).
Key content:
• Modelling of the thermal 3D printing process
• Analysis of transient temperature development as a function of process parameters, material
properties, and the design of the generated component
Sommersemester
Macroscopic Modelling and Physics-Based Simulation
Master-Kurs Computational Physics
Advanced Physics-Based Modelling and Simulation
Master-Kurs Computational Physics
Grundlagen der Materialwissenschaften
- Einführung
- Metalle - Struktur und Erstarrung
- Mechanische Eigenschaften unter statischer Belastung
- Schwingfestigkeit
- Einflüsse von Temperatur und Kriechen
- Gitterstrukturen
- Plastische Verformung und Verfestigungsmechanismen
- Metallische Legierungen
- Keramik
- Polymere & Faserverbundwerkstoffe
Grundlagen der 3D-Druck-Technologien
- Einführung
- Preprocessing
- Laserstrahlschmelzen - Prozess
- Laserstrahlschmelzen - Parameter, Defekte, Oberflächenqualität
- Laserstrahlschmelzen - Anlagen
- Elektronenstrahlschmelzen
- Binder Jetting
- Direct Energy Deposition
Praktikum Grundlagen der 3D-Druck-Technologien
Führen sie eine digitale Vorbereitung durch, um ein Bauteil additiv zu fertigen.
Die Gestaltungsfreiheit in den additiven Fertigungsverfahren erlaubt komplexe Strukturen. Altbewerte Bauteile aus konventionellen Fertigungsverfahren müssen überdacht werden, ob sie neu designed werden für die additive Fertigung. Lernen Sie die Topologieoptimierung und mechanische Simulationen des Lastfalls kennen, um Design neu zu denken.
Grundlagen moderner Fertigungstechnologien und Werkstofftechnik
Diese Vorlesung gibt einen Überblick über moderne Fertigungstechnologien und Werkstofftechnik. Die Vorlesung erfordert keine Vorkenntnisse und wird insbesondere für Bachelor-Studierende der Fachrichtungen Physik, Elektrotechnik, Chemie, Informatik, Produktionstechnik und Wirtschaftswissenschaften empfohlen.
Moderne Produktionstechnologien sind der Schlüssel zur effizienten Herstellung von Produkten in allen Industriezweigen, wie z. B. Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Medizin, Energie und Umwelt.
Fertigungstechnologie und Werkstofftechnik sind eng miteinander verbunden: die Werkstofftechnik spielt eine entscheidende Rolle in der modernen Fertigung, indem sie die Auswahl, Entwicklung und Anwendung der richtigen Materialien für spezifische Produkte sicherstellt.
Die Vorlesung gibt einen Überblick über die wichtigsten modernen Fertigungstechnologien, von den Grundlagen des computergestützten Produktdesigns (CAD – Computer-Aided Design) bis hin zu den modernen computergestützten Fertigungsverfahren (CAM - Computer-Aided Manufacturing), wie z.B. Gießen, Umformen, Fräsen, Trennen sowie Lasermaterialbearbeitung und additive Fertigung (3D-Druck).
Die Wahl des Materials beeinflusst die erforderliche Fertigungsmethode. Daher gibt der Kurs einen Überblick über die wichtigsten Materialien (Metalle, Kunststoffe, Keramik und Verbundwerkstoffe), ihre Eigenschaften und Anwendungsbereiche.
Ein umfassendes Verständnis der Fertigungsprozesse und Materialeigenschaften spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung moderner Produkte mit hoher Qualität, Funktionalität und Lebensdauer.