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Maschinenbau
Das Studium des Leichtbaus
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© Xella GmbH (l.); ArchMen, Fotolia (r.)
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Schon mal was von Space Frames oder Tailored Blanks gehört? Wer Leichtbau zum beherrschenden Thema seines Ingenieurstudiums macht, dem dürfte es nicht schwer fallen, zu erklären, was sich hinter diesen Fachbegriffen verbirgt. Beim Space Frame handelt es sich um die erste Aluminiumrahmen-Leichtkarosserie der AUDI AG, die nicht nur im Sportwagenbau, sondern mittlerweile auch in der Großserienherstellung vieler Automobile zum Einsatz kommt. Und Tailored Blank bedeutet frei übersetzt „maßgeschneiderte Platine“. Die hat aber rein gar nichts mit Mikrochips zu tun, sondern damit bezeichnet man das Verfahren, bei dem Stahlbleche unterschiedlicher Qualität und Dicke durch Laserstrahl- oder Quetschnahtschweißen zu komplexen Bauteilen zusammengefügt werden. So sollen Bereiche höherer Belastung verstärkt und bei solchen mit geringerer Belastung Gewicht eingespart werden.
Letztlich geht es also beim Leichtbau um Konstruktionen mit optimalem Verhältnis von Funktion und Gewicht. Anders gesagt, die beteiligten Ingenieurinnen und Ingenieure dieser Fachrichtung versuchen so viel Gewichtseinsparung wie möglich zu erzielen und die nötige Stabilität trotzdem beizubehalten oder sogar noch zu erhöhen.
Stabilität mit Leichtigkeit
Light ist in und hat nicht nur im Fahrzeug- und Flugzeugbau einen sehr hohen Stellenwert, sondern auch in der Raumfahrt und im Gebäudebau. Selbst im Behälter- und Apparatebau und in der Energietechnik gewinnen dünnwandige Leichtbaukonstruktionen immer mehr an Bedeutung. Denn durch die Philosophie der leichten Konstruktionen spart man Kilos, schont Ressourcen und senkt Kosten. Ganz egal, ob ein Auto weniger Treibstoff verbraucht, weil das Gesamtgewicht von Karosserie und Motor reduziert werden konnte, ob eine Rakete mehr Nutzlast mit ins All nehmen kann, weil ihre Außenhülle und ihr Innenleben weniger wiegt oder ein gigantischer Wolkenkratzer statisch überhaupt erst möglich wird, weil er aus einer skelettartigen Stahlrahmenkonstruktion in den Himmel wächst.
Leichtbauprinzipien und -techniken kommen heutzutage in vielen Technologiebereichen der Maschinen- und Bauindustrie zum Einsatz. Das wird sich in Zukunft noch weiter verstärken. Wichtige Trends der Branche liegen zurzeit in der Kombination unterschiedlicher Werkstoffe oder bei Sandwich-Bauteilen und faserverstärkten Materialien. Je nach Anforderung finden Stahl, Aluminium, Magnesium und Titan sowie Kunststoffe, Glasfasern, Keramik oder Verbundmaterialien aus Karbon- oder Textilfaser Verwendung. Das setzt neuartige, sogenannte hybride Fertigungsprozesse voraus.
Ebenso richtet sich das Forschungsinteresse der Ingenieurinnen und Ingenieure auf neue Werkstoffe und Nanotechnologien. Neuer Input ergibt sich zudem durch einen Blick auf die Natur und die praktische Umsetzung vieler bionischer Prinzipien und Vorbilder. Simuliert und visualisiert werden diese Erkenntnisse dann in Form von aufwendigen Computerberechnungen und mit Hilfe von mehrstufigen Tests und Prototypen. Was am Ende dabei entsteht, sind revolutionäre Produkte und Bauteile, filigran und leicht, aber extrem funktional und stabil.
Technikzukunft leicht gemacht
Um seine Karriere muss man sich also keine Gedanken machen, wenn man sich leichten Herzens für die Integration des Leichtbaus ins Ingenieurstudium entscheidet. Allerdings wird es bei der Auswahl der Hochschule kaum gelingen, Bachelor-Studiengänge zu finden, die sich ausschließlich und über die ganze Studiendauer hinweg der Leichtbauweise widmen. Einige weiterführende Master-Angebote gibt es zwar, aber die kombinieren sich meist mit einem anderen Schwerpunktfach wie zum Beispiel Leichtbau und Simulation, Leichtbau und Faserverbundwerkstoffe oder auch Leichtbau und Kunststofftechnik.
Auf jeden Fall ist das spezielle Thema Leichtbau in Fachrichtungen wie Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Flugzeugbau, Verkehrs- und Maschinenwesen, Material- und Werkstoffwissenschaften oder Bionik zu finden. Es folgt allerdings erst als Vertiefungsrichtung in den weiterführenden Semestern.
Wie wichtig dieser innovative Werkstoff- und Technologiebereich aber ist, zeigt die Tatsache, dass viele Hochschulen spezielle Lehrstühle für Leichtbau sowie Verbund- und Funktionsstrukturen eingerichtet haben. Dadurch dürfte es für interessierte Studierende letztlich doch ein Leichtes sein, viele Arten von Light-Modulen in ihr ingenieurwissenschaftliches Studium der zuvor genannten Hauptfachrichtungen zu integrieren.
Das Light-Studium
Es könnte wie folgt aussehen: Man wählt einen Bachelor-Studiengang im klassischen Bereich des Maschinenbaus oder fokussiert sich schon etwas mehr auf mögliche Leichtbau-Inhalte, indem man mit Luft- und Raumfahrttechnik oder Material- oder Werkstoffwissenschaften in die ersten Semester startet. Egal, wofür man sich entscheidet, zu diesem frühen Zeitpunkt erwartet einen ohnehin erst mal der klassische Mix aus naturwissenschaftlich-technischen Grundlagen: Ingenieurmathematik und -informatik, darstellende Geometrie, angewandte Physik, technische Mechanik, Werkstofftechnik, Strömungslehre, Thermodynamik, Konstruktion, CAD und Technisches Zeichnen stehen auf dem Stundenplan. Hat man dieses Wissen verinnerlicht, kann man sich endlich gezielt der leichten Materie zuwenden und Vorlesungen und Seminare zu Struktur-, Stoff- und Systemleichtbau, Simulation von Regelsystemen, Fügetechnik oder rechnergestützter Produktentwicklung belegen. Noch mehr light ins Studium bringen dann spezielle Inhalte wie Faserverbundwerkstoffe, Versuchstechnik im Leichtbau, Luft- und Raumfahrtstrukturen, experimentelle Schwingungsanalyse, adaptive Strukturen oder Strukturdynamik.
Häufig werden auch Veranstaltungen in Versuchslaboren oder Experimentier-Werkstätten an der Hochschule angeboten. Ebenso besteht die Möglichkeit, Praktika in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen zu absolvieren, die sich mit dem Thema Leichtbau befassen.
Nicht ganz so leicht also: die Studienplanung. Ist man dann aber nach erfolgreichem Bachelor- oder weiterführendem Master-Abschluss zum Leichtbau-Experten avanciert und steht auf der Schwelle zum Eintritt in die Ingenieur-Arbeitswelt, wird man mit Leichtigkeit einen spannenden und herausfordernden Job finden. Irgendwann ist man das Studium schließlich auch light ...
Letztlich geht es also beim Leichtbau um Konstruktionen mit optimalem Verhältnis von Funktion und Gewicht. Anders gesagt, die beteiligten Ingenieurinnen und Ingenieure dieser Fachrichtung versuchen so viel Gewichtseinsparung wie möglich zu erzielen und die nötige Stabilität trotzdem beizubehalten oder sogar noch zu erhöhen.
Stabilität mit Leichtigkeit
Light ist in und hat nicht nur im Fahrzeug- und Flugzeugbau einen sehr hohen Stellenwert, sondern auch in der Raumfahrt und im Gebäudebau. Selbst im Behälter- und Apparatebau und in der Energietechnik gewinnen dünnwandige Leichtbaukonstruktionen immer mehr an Bedeutung. Denn durch die Philosophie der leichten Konstruktionen spart man Kilos, schont Ressourcen und senkt Kosten. Ganz egal, ob ein Auto weniger Treibstoff verbraucht, weil das Gesamtgewicht von Karosserie und Motor reduziert werden konnte, ob eine Rakete mehr Nutzlast mit ins All nehmen kann, weil ihre Außenhülle und ihr Innenleben weniger wiegt oder ein gigantischer Wolkenkratzer statisch überhaupt erst möglich wird, weil er aus einer skelettartigen Stahlrahmenkonstruktion in den Himmel wächst.
Leichtbauprinzipien und -techniken kommen heutzutage in vielen Technologiebereichen der Maschinen- und Bauindustrie zum Einsatz. Das wird sich in Zukunft noch weiter verstärken. Wichtige Trends der Branche liegen zurzeit in der Kombination unterschiedlicher Werkstoffe oder bei Sandwich-Bauteilen und faserverstärkten Materialien. Je nach Anforderung finden Stahl, Aluminium, Magnesium und Titan sowie Kunststoffe, Glasfasern, Keramik oder Verbundmaterialien aus Karbon- oder Textilfaser Verwendung. Das setzt neuartige, sogenannte hybride Fertigungsprozesse voraus.
Ebenso richtet sich das Forschungsinteresse der Ingenieurinnen und Ingenieure auf neue Werkstoffe und Nanotechnologien. Neuer Input ergibt sich zudem durch einen Blick auf die Natur und die praktische Umsetzung vieler bionischer Prinzipien und Vorbilder. Simuliert und visualisiert werden diese Erkenntnisse dann in Form von aufwendigen Computerberechnungen und mit Hilfe von mehrstufigen Tests und Prototypen. Was am Ende dabei entsteht, sind revolutionäre Produkte und Bauteile, filigran und leicht, aber extrem funktional und stabil.
Technikzukunft leicht gemacht
Um seine Karriere muss man sich also keine Gedanken machen, wenn man sich leichten Herzens für die Integration des Leichtbaus ins Ingenieurstudium entscheidet. Allerdings wird es bei der Auswahl der Hochschule kaum gelingen, Bachelor-Studiengänge zu finden, die sich ausschließlich und über die ganze Studiendauer hinweg der Leichtbauweise widmen. Einige weiterführende Master-Angebote gibt es zwar, aber die kombinieren sich meist mit einem anderen Schwerpunktfach wie zum Beispiel Leichtbau und Simulation, Leichtbau und Faserverbundwerkstoffe oder auch Leichtbau und Kunststofftechnik.
Auf jeden Fall ist das spezielle Thema Leichtbau in Fachrichtungen wie Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Flugzeugbau, Verkehrs- und Maschinenwesen, Material- und Werkstoffwissenschaften oder Bionik zu finden. Es folgt allerdings erst als Vertiefungsrichtung in den weiterführenden Semestern.
Wie wichtig dieser innovative Werkstoff- und Technologiebereich aber ist, zeigt die Tatsache, dass viele Hochschulen spezielle Lehrstühle für Leichtbau sowie Verbund- und Funktionsstrukturen eingerichtet haben. Dadurch dürfte es für interessierte Studierende letztlich doch ein Leichtes sein, viele Arten von Light-Modulen in ihr ingenieurwissenschaftliches Studium der zuvor genannten Hauptfachrichtungen zu integrieren.
Das Light-Studium
Es könnte wie folgt aussehen: Man wählt einen Bachelor-Studiengang im klassischen Bereich des Maschinenbaus oder fokussiert sich schon etwas mehr auf mögliche Leichtbau-Inhalte, indem man mit Luft- und Raumfahrttechnik oder Material- oder Werkstoffwissenschaften in die ersten Semester startet. Egal, wofür man sich entscheidet, zu diesem frühen Zeitpunkt erwartet einen ohnehin erst mal der klassische Mix aus naturwissenschaftlich-technischen Grundlagen: Ingenieurmathematik und -informatik, darstellende Geometrie, angewandte Physik, technische Mechanik, Werkstofftechnik, Strömungslehre, Thermodynamik, Konstruktion, CAD und Technisches Zeichnen stehen auf dem Stundenplan. Hat man dieses Wissen verinnerlicht, kann man sich endlich gezielt der leichten Materie zuwenden und Vorlesungen und Seminare zu Struktur-, Stoff- und Systemleichtbau, Simulation von Regelsystemen, Fügetechnik oder rechnergestützter Produktentwicklung belegen. Noch mehr light ins Studium bringen dann spezielle Inhalte wie Faserverbundwerkstoffe, Versuchstechnik im Leichtbau, Luft- und Raumfahrtstrukturen, experimentelle Schwingungsanalyse, adaptive Strukturen oder Strukturdynamik.
Häufig werden auch Veranstaltungen in Versuchslaboren oder Experimentier-Werkstätten an der Hochschule angeboten. Ebenso besteht die Möglichkeit, Praktika in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen zu absolvieren, die sich mit dem Thema Leichtbau befassen.
Nicht ganz so leicht also: die Studienplanung. Ist man dann aber nach erfolgreichem Bachelor- oder weiterführendem Master-Abschluss zum Leichtbau-Experten avanciert und steht auf der Schwelle zum Eintritt in die Ingenieur-Arbeitswelt, wird man mit Leichtigkeit einen spannenden und herausfordernden Job finden. Irgendwann ist man das Studium schließlich auch light ...
