Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Leichtbau und Innovative Werkstoffe > Fragenkatalog > Flashcards

Fragenkatalog Flashcards

1
Q

Nennen und begründen Sie die Ziele im Leichtbau.

A

Gewichtsreduzierung: Betriebskosten, Energie, Ressourcen reduzieren

Gewichtsoptimierung: Erhöhen der Nutzlast

Mehrwerte erzielen durch Funktionsintegration (z.B. Tank in Flugzeugtragfläche)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Nennen Sie Leichtbauansätze.

A

Gesamtprodukt optimieren

Systematische Betrachtungsweise (Eigenschaften + Gewicht)

Hybridisierung der Konstruktion (z.B. Stoffwechsel, neue Funktionen)

Effizienz des Gesamtsystems (Kosten-/Nutzen, Produktlebenszyklus)

Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Systemzuverlässigkeit über Produktlebensdauer (Herstellungs- und Betriebskosten beachten)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Erklären Sie die möglichen Auswirkungen vom Leichtbau in einem selbstgewählten Beispiel.

A

Höherfester Stahl -> leichtere Karosserie -> kleinerer Motor -> kleinere Bremsanlage + kleinerer Tank

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Welche Fachdisziplinen stehen beim Leichtbau im Vordergrund bzw. finden Anwendung?

A

Werkstoffkunde

Konstruktion (Festigkeitslehre),

Fertigungstechnik,

Simulation (Topologieoptimierung)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Welche Leichtbaustrategien kennen Sie?

A

Konzeptleichtbau (Funktionsintegration)

Bedingungsleichtbau(Anpassung über Lasten)

Fertigungsleichtbau (Optimierung der Fertigung z.B. kleben statt schweißen)

Formleichtbau (Bauteilform)

Stoffleichtbau (Werkstoffwechsel)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Erklären Sie den Zusammenhang zwischen den Leichtbaustrategien und Auslegungsgrenzwerten.

A

WS bis zu seinen Grenzen ausnutzen

Alle Bereiche gleichmäßig ausnutzen

Auslastungsgrenzen exakt kennen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Was bedeutet Strukturoptimierung/Topologieoptimierung?

A

Exakte Lasten und optimierte Sicherheitsbeiwerte, homogene Lastverteilung

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Erklären Sie den Unterscheid zwischen den Verbundwerkstoffen Teilchen-, Faserverbund- und Schichtwerkstoffen. Benennen und skizzieren Sie jeweils ein Beispiel.

A

Schicht-Verbund: Verstärkungs- oder Funktionsphase als Deckschicht oder abwechselnd

Faser-Verbund:
Dünne Fasern gerichtet oder regellos

Teilchen-Verbund:
Feinste, gleichmäßig verteilte Kristalle in der Matrix

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Was bedeutet Bionik im Zusammenhang mit Leichtbau, nennen Sie Beispiele

A

Konstruktionsprinzipien aus der Natur, zB. Wabenstruktur, Sandwichbau, Halme, Gras, Bambus

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Mechanische Eigenschaften: Vergleichen Sie qualitativ das Versagensverhalten im Spannungs-Dehnungsdiagramm von spröden und duktilen Werkstoffen und leiten Sie hieraus die Gebrauchseigenschaften bei Belastung ab.

A

Spröde: spontanes Versagen, keine Dehnung (Keramik)

Duktil: Dehung (Versagen kündigt sich an, lässt sich dadurch besser einsetzen), Verhalten bei versch. Temperaturen (Stahl)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Welche Brucharten kennen Sie?

A

Statischer Bruch z.B. Verformungsbruch

Dynamischer Bruch z.B. Schwingungsbruch; erkennt man nicht von außen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Was bedeutet Kerben und Kraftumlenkung für die dyn. Belastung?

A

Mehrachsiger Spannungszustand,

Bauteil kann schon bei niedrigeren Spannungen versagen

Kräfte nicht umlenken (3-achsiger Spannungszustand)

(Verringerung der Lebensdauer des Bauteils)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Beschreiben Sie anhand eines Werkstoffes das temperaturabhängige Werkstoffverhalten.

A

Verringerung der Festigkeit (warm), Sprödbruch (kalt)

sie Graphen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Nennen Sie Kriterien zur Werkstoffauswahl.

A 
Beanspruchungsgrad, 
Bauteilversagensverhalten, 
Sicherheitsvorgaben (-kennzahlen), 
Anforderungsgebiet,
Einsatzgebiet,
Kundenvorgaben,
Kosten
Gewicht
Festigkeit
Umgebung
Verfügbarkeit
Branche
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Beschreiben Sie den systematischen Prozess der Werkstoffauswahl.

A

Phase 1: Klärung der Aufgabenstellung (Produktanforderungen definieren Materialanforderungen)

Phase 2: Systematische Auswahl ( Funktionen eines Produktes)

Phase 3: Entwurfsphase ( Überprüfung vom möglichen detaillierten Materiallösungen, Konkretisierung der Auswahl)

Phase 4: Ausarbeitung der Werkstoffauswahl (Dokumentation, Nachweise vom Werkstoffverhalten)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Beschreiben Sie die Werchselwirkungen bei der Materialauswahl in Bezug auf Konstruktion, Werkstoff und Fertigung.

A

Werkstoff (z.B. Lasten halten)

Fertigung (Fertigungsfähigkeit)

Konstruktion

Alle stehen miteinander in einem Dreieck in Wechselwirkungen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

!!! Ordnen Sie den Materialanforderungen eine Eigenschaftsgröße zu. !!!

A 
Zugfestigkeit - Rm
Elastizität - E
spezf. Wärmeausdehnung
Verschleißfestigkeit
Dehnbarkeit
Bruchdehnung
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Vergleichen Sie in der Tendenz verschiedene Profile zur Belastungsanforderung.

A

Eigenschaften von Profilen

  • Geschlossene Profile / Vollmaterial besser bei Torsion
  • Rohr oder I-Träger besser bei Biegung, statt Vollmaterial
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Vergleichen Sie die Werkstoffgruppen Metalle, Polymere, Keramik, Verbundwerkstoffe durch spezifische Vor- und Nachteile

A

Metalle: Hochfest, höhere Temperaturen, contra: korrosionsanfällig
Polymere: Leicht, chemisch stabil, contra: mechanische Eigenschaften
Keramik: Hohe Festigkeiten, contra: sehr spröde
Verbundwerkstoff: hohe Festigkeiten, hohe Steifigkeiten, contra: anisotropische
Eigenschaften (Manchmal auch vorteil)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Welche Leichtbauwerkstoffe (Werkstoffgruppen) kennen Sie?

A

Nicht-Eisenmetalle (Kunstoffe, Polymere, Verbundwerkstoffe, Faserverstärkte Kunststoffe, Keramiken)
Metalle (Höher feste Stähle, Aluminium, Magnesium, Titan)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Vergleichen Sie das Verformungsverhalten von Thermoplasten und Duroplasten in Abhängigkeit von der Temperatur.

A

siehe Verhaltensdiagramm

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Wodurch zeichnen sich faserverstärkte Kunstoffe als Verbundwerkstoffe aus. Beschreiben Sie die Eigenschaften.

A

Anisotropes Verhalten

Matrix hält Faser in Position und schützt vor Umwelteinflüssen

Faser (sorgt für hohe Festigkeit)

Lastangepasste Faserrichtung

Verbund besser als Werkstoff allein

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Gestaltungsprinzipien im Leichtbau?

A 
leicht,
stabil,
wirtschaftlich,
geringes Gewicht,
geringe Kosten,
funktionsintegration
24
Q

Konstruktive Prinzipien für den Leichtbau.

A

Gitter-/Wabenstruktur

Direkte Krafteinleitung

Große Flächen- und Widerstandsmomente

Natürliche Stützfunktion durch Krümmung

Völlige Ausschöpfung der Konstruktion

Integratives Prinzip

Ausnutzung des Materials

Nutzungs– und Belastungsdauer muss gewährleistet sein

25
Q

Welche Fertigungsverfahren würden Sie im Leichtbau bevorzugt anwenden? Begründen Sie ein ausgewähltes Verfahren anhand eines eigenen Beispiels.

A

Urformen (Spritzen, Gießen)

Umformen (Tiefziehen)

Fügen

Additive Fertigung / Generative Fertigungsverfahren (Rapid Prototyping)

z.B. 3D Druck –> Hinterschnitte nur durch Urformen möglich

26
Q

Was sind Tailored Blanks und Tubes? Wie werden sie hergestellt und wo angewendet?

A

Tailored Blanks (Der Belastung angepasste Bleche; durch Walzen angepasste mechan. Eigenschaften: unterschiedliche Bleche zusammenschweißen und danach gewalzt)

Tailored Tubes (Der Belastung angepasste Rohre - versch. Wandstärken, hydroforming)

27
Q

Erklären Sie die wirkenden Kräfte in der Klebeschicht.

A

Adhäsion (Kraft zwischen Kleber und Werkstoff)

Kohäsion (Kraft innerhalb des Klebers)

28
Q

Unter welchen Kriterien würden Sie den 3D-Druck in der Serie einsetzen?

A

Nicht-Fertigbarkeit mit anderen Verfahren

Prototypen/Kleinstserien

Systemdenken/besser Wirtschaftlichkeit (Verfahrensschritte einsparen - statt 10 Teilen 4 Teile)

Mitunter bei besserer wirtschaftlichen Herstellung des Gesamtsystems (Montage)

29
Q

Welche Voraussetzungen müssen für ein Simulationsverfahren zur Werkstoffnutzung gegeben sein?

A

Exakte Belastungsannahmen,

Exakte Materialeigenschaften,

technische Umsetzbarkeit

30
Q

Nennen Sie Bauweisen des Leichtbaus

A

Vollwandschalensysteme

Differential-bauweise

Integral-bauweise

Integrierende Bauweise

Hybrid-bauweise

Modul-bauweise

Verbund-bauweise

31
Q

Durch welche äußeren Faktoren wird der Sprödbruch begünstigt

A

Mehrachsiger Spannungszustand

Schlagartige Belastung

Tiefe Temperaturen

32
Q

Nennen Sie Gründe für einen Werkstoffwechsel?

A

Technische Verbesserung (Höherer Gebrauchswert + Reduzierung Produktkosten)

Marktanpassung (Kundenwünsche)

Qualitätsverbesserung

Wirtschaftliche Gesichtspunkte

Ästhetische Anforderungen

Steigende Rohstoffpreise

33
Q

Risiken und Aufwand der systematischen Materialsuche

A

Höhere Arbeitsbelastung,

erhöhte Komplexität des Gesamtprozesses,

erhöhter Konstruktionsaufwand,

Dokumentationsaufwand

34
Q

Welche Werkstoffe können eingesetzt werden in Hinblick auf Gewichtsoptimierung?

A

Metallische Werkstoffe (Alu, Titan, Magnesium)

Nicht-metallische Werkstoffe (Kunstoffe, technische Keramiken)

Verbundwerkstoffe (keramische oder metallische Verbundwerkstoffe)

Faserverstärkte Kunststoffe (GFK+CFK)

35
Q

Gefahr bei Klebestellen?

A

Wie gut haftet der Kleber an der Wand?

Welche Last kann der Kleber übertragen?

Nicht zerstörungsfrei nachweisbar

36
Q

Nennen Sie verschiedene Fügetechniken

A

Kleben (Kunststoffe, Verbundwerkstoffe)

Schweißtechnik insbesondere Laserschweißen (Metalle, Thermoplaste)

Clinchen bzw. Druckfügen

37
Q

Vorteile des Hydromechanischen Tiefziehen?

A

Hohe Ziehverhältnisse im Erstzug

Gleichmäßige Blechdickenverläufe

Hohe Form + Maßgenauigkeit

Hohe Oberflächengüte

Günstige Einspannungszustände (einzelne Umform Stufen)

38
Q

Nennen Sie Voraussetzungen für die Ausschöpfung einer Konstruktion

A

Lasten eindeutig bestimmen

Einsatz hochwertiger Werkstoffe

Verwendung genauer Berechnungsmethoden

Gezielte Versuche

Realistische Annahmen für Sicherheitsbeiwerte

Vermeidung von Spannungskonzentrationen (dyn. Beanspruchung)

Hohe Vorgabe für die Lebensdauer

39
Q

Strukturmerkmale - Grundprinzip? Ergebnis (Bsp.)? Auslegung?

A

Grundprinzip: Massen werden an Stellen größter Belastung konzipiert; an Stellen geringer Belastung reduziert

Ergebnis: Dünnwandige, profilierte Stabprofile; geschlossene Rohre; gefächerte, verippte Flächentragwerke

Auslegung: Zugbeanspruchungen sind günstiger als Druckbeanspruchungen; Fachwerke erhöhen Gesamtgewicht; Segmentierung zur Belastungsanpassung; Symmetrische Bauweise

40
Q

Was sind Faserverstärkte Stoffe?

A

Verbund- oder Kompositwerkstoff (Werkstoff aus mind. 2 verbundenen Materialien)

Besondere Eigenschaften der Einzelkomponenten kombinieren

Matrix bestimmt wesentliche Eigenschaften

41
Q

Technische Eigenschaften von Keramiken?

A

Geringe Dichte

Hohe Steifigkeiten + E-Modul

Hohe Härte

Geringe thermische Wärmeausdehnung

42
Q

Werkstoffgruppen im Leichtbau?

A

Metalle (Stähle, Alu, Magnesium, Titan); nicht Metalle (Kunstoffe, Faserverstärkte Kunstoffe, Keramik)

43
Q

Parameter von faserverstärkten Kunstoffen?

A

Art + Länge

Mech. Eigenschaften der Fasern

Art + Ausgangskomponente der Matrix

Anteil + Ausrichtung

Oberflächenbehandlung

Zusatzstoffe der Matrix

Verarbeitungsverfahren

44
Q

Eigenschaften von Glas-, Kohle-, Aramidfasern?

A

Glasfasern (geringe Dichte, Kriechneigung, Feuchtigkeitsaufnahme; Hohes E-Modul + Festigkeit)

Kohlefasern (sehr fest + steif, leicht, elektr. leiftfähig, vielfältig verarbeitbar)

Aramidfasern (Hohe Festigkeit, Geringe Dichte, Temeperaturbeständig, niedrige elektr. Leitfähigkeit)

45
Q

Struktureigenschaften der Kunstoffgruppen?

A

Thermoplaste (eher spröde, Einsatzbereich unterhalb d. Glastemperatur, unter Wärmezufuhr plastisch verformbar)

Elastomere (schwach/weitmaschig vernetzt, sehr felxibel, große reversible Verformung möglich)

Duroplaste (starkvernetzt, hohe mech. Belastbarkeit u. chemische Beständigkeit, Verstufung der Polymere durch 3D-Vernetzung, nur mechanisch bearbeitbar)

46
Q

Werkstoffentscheidung (Betrachtungen u. mögliche Kriterien für nicht Einführung)

A

Objektive Bewertung als Grundlage syst. Methoden

Subjektive Einschätzung aus unterschiedlicher Sicht:
Investitionskosten
Anwendungsrisiko bei unbekannten Werkstoffen
Markteinführung
Kundenakzeptanz

47
Q

Gestaltungsreglen bei versch. Belastungsarten

A

Druck: Symetr., dünnwandiger, hohler Querschnitt (optimal dünnwandiges Rohr)

Biegung: Randfaser versteifen (optimal: I-Profil)

Schub: Mitte versteifen (optimal: Kreisprofil)

Torsion: Wie Druck

48
Q

Grundregeln der Konstruktion?

A

Mechanische Beanspruchung sicherstellen

Kerbfreie Bauteilgestaltung

Korrosionsschutzgerechte Asuführung

Symmetrie ausnutzen

Thermische Ausdehnung und temperaturabhängige Eigenschaften beachten

49
Q

Kriterien zur Auswahlbewertung?

A

Wirschaftl. Aspekte (Material-, Herstellungskoten, Standardisierung)

Techn. Aspekte (geringes Gewicht + Volumen, Leichtbau)

Immaterielle Aspekte (Imagewechsel)

50
Q

Methoden zum Auswahlprozess?

A

Top-Down-Methode (Einschränkung der Auswahl der Lösungsvarianten)

Branchen- und Werkzeug bezogene Standards (insb. bei Produktionsvarianten)

Arbeits- und Leitblätter (ähnlich wie Konstruktionskatalog)

51
Q

Belastungsarten? + Beispiele

A

Belastungsart: statisch, dynamisch

Verformungsverhalten: elastisch, plastisch

Versagens-/Bruchverhalten: duktil, spröde, Schwingsbruch

Verhalten bei Bauteilversagen: verfestigend, gummielastisch

Zug, Druck, Biegung, Scherung, Torsion

52
Q

4-Arten von Verbundwerkstoffe im Leichtbau?

A

Teilchenverbundwerkstoffe

Faserverbundwerkstoffe

Durchdringungsverbundwerkstoffe

Schichtverbundwerkstoffe

53
Q

Ansätze für den Nachweis von Leichtbaustrukturen?

A

Steifigkeitsnachweis
Tragfähigkeitsnachweis
Restfestigkeitsnach.

Nutzungsdauernach.
Rissfortschrittsverhalten

Strukturzuverlässigkeit

54
Q

Merkmale von Formleichtbau

A

Eindeutige Kraftleitungspfade

Einsatz von Profilgeometrien

55
Q

Lösungsstrategien von Leichtbau in 3 Phasen?

A

Entwurfsphase: Kosten bestimmen, Einsatz von CAD

Konstruktionsphase: Werkstoffauswahl, Strukturauswahl, Fertigungstehnik, Funktionsinterpretation

Fertigungsphase: Toleranzen festlegen

56
Q

Wann wird Leichtbau eingesetzt?

A

Gewichtsoptimierung (Energie, Ressourcen, ökolog. Aspekte)

Erhöhung der Nutzlast (Logistik z.B. Flugzeugbau, Raumfahrt)

Mehrwert steigern (Interpret. von weiteren Funktionen)

Kosten-Nutzenanalyse (Automotive (Werkstoffeinsatz))

57
Q

Nennen Sie Anforderungsprofile im Leichtbau.

A

Biologisches Anforderungsprofil:
Massearm, langlebig, Herstellung mit geringem Energieaufwand

Technisches Anforderungsprofil:
Leicht, Funktionsintegration, Stabil, Wirtschaftlich

Leichtbau und Innovative Werkstoffe (1 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions