T2000 mündliche Prüfung

• Steigleitung oder Steigauf -> Gase und Luft entweichen -> Schwund ausgleichen -> liefert flüssiges Metall nach -> Vermeidung von Lunker

• Mit SLS stellt man komplexe Bauteile her, ohne Formen oder Werkzeuge.
• Ideal für Prototypen, kleine Serien oder Leichtbau-Strukturen.
• Besonders nützlich, wenn konventionelle Verfahren (z. B. Fräsen, Gießen) zu teuer oder zu unflexibel wären.

1. Eine dünne Pulverschicht wird auf einer Bauplattform verteilt.
2. Ein Laser verschmilzt das Pulver gezielt an den Stellen, wo das Bauteil entstehen soll.
3. Die Plattform fährt etwas nach unten, neue Pulverschicht drauf, und der nächste Laserdurchlauf beginnt.
4. Das passiert Schicht für Schicht, bis das komplette Teil aufgebaut ist.
5. Danach wird das Bauteil vom ungesinterten Pulver befreit.

• Lichtbogenschweißen
• Gasschweißen
• Laserschweißen
• Elektronenstrahlschweißen

• Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten, Stoffeigenschaften ändern

• Wie ist die Definition zu dieser Hauptgruppeneinteilung?
  • Einteilung nach Art der Form- oder Stoffänderung

• Höhere Festigkeit durch Faserverlauf
• Keine Lunker, höhere Zähigkeit

• Schweißen, Löten und Kleben
• 1. Schweißen
  • Wirkprinzip: Werkstoff wird lokal geschmolzen – Verbindung durch Erstarrung
  • Je nach Verfahren:
    • Mit Zusatzwerkstoff: z. B. MAG, Elektrode
    • Ohne Zusatzwerkstoff: z. B. WIG (manchmal), Laserschweißen
• 2. Löten
  • Wirkprinzip: Lot schmilzt, Grundwerkstoff bleibt fest
  • Kapillarwirkung saugt flüssiges Lot in den Spalt
  • Adhäsion: zwischen Lot und Werkstück
  • Weichlöten (<450 °C) / Hartlöten (>450 °C)
• 3. Kleben
  • Wirkprinzip: Verbindung durch aushärtenden Klebstoff
  • Adhäsion: zwischen Kleber und Oberfläche       
  • Kohäsion: innerhalb des Klebstofffilms
  • ➕ Verbindung auch unterschiedlicher Werkstoffe
  • ➖ oft empfindlich gegenüber Temperatur/Medien

• Einsatzhärten: harter Rand zäher Kern + verschleißfest – aufwendig
• Nitrieren: Stickstoffeinlagerung + maßhaltig – langsamer Prozess
• Induktionshärten: lokal, schnell + gezielt – ungleichmäßige Tiefe
• Flammhärten: einfach aber schwer kontrollierbar

• Form: a ⋅ y'' + b ⋅ y' + c ⋅ y = 0. Sie beschreibt typischerweise eine freie Schwingung
• Ansatz: Man wählt einen Exponentialansatz y(x) = C ⋅ e^(λx). Einsetzen in die DGL führt zur charakteristischen Gleichung aλ² + bλ + c = 0. Die Lösungen (Nullstellen) λ₁, λ₂ dieser quadratischen Gleichung bestimmen die Form der allgemeinen Lösung.
• Fälle (Federpendel=:
  • Zwei reelle Nullstellen → Kriechfall, kehrt zurück zur Ruhelage
  • Doppelte Nullstelle → Aperiodischer Grenzfall (kritische Dämpfung)
  • Komplexe Nullstellen → gedämpfte Schwingung (Sinus/Cosinus mit Exponentialfaktor).

• Totales Differential: Es beschreibt die näherungsweise Änderung des Funktionswerts f bei kleinen Änderungen (dx, dy) der unabhängigen Variablen x und y
• Anwendung: Lineare Fehlerfortpflanzung bei Messungen (lineare Abschätzung der Unsicherheit).

• Zweifachintegrale:
  • Volumen unter einer gekrümmten Fläche über einer Grundfläche: Flächenschwerpunkt, Flächenträgheitsmomente (z.B. Biegesteifigkeit).
• Dreifachintegrale:
  • Volumen eines Körpers: Volumenschwerpunkt, Massenträgheitsmomente (z.B. Widerstand gegen Rotation).

• Ein Vektor v ist ein Eigenvektor einer Matrix A, wenn die Anwendung der Matrix auf v lediglich eine Skalierung bewirkt, d.h. A ⋅ v = λ ⋅ v. Der Skalierungsfaktor λ ist der zugehörige Eigenwert. Die Bestimmung erfolgt über das charakteristische Polynom det(A - λI) = 0 und das zugehörige homogene LGS (A - λI)v = 0
• Bedeutung:
  • Schwingungsanalyse: Eigenwerte = Eigenfrequenzen, Eigenvektoren = Eigenschwingungsmoden (FEM).
  • Spannungsanalyse: Hauptspannungen als Eigenwerte des Spannungstensors, Richtungen der Hauptachsen als Eigenvektoren.

• Rang r(A) ist die maximale Anzahl linear unabhängiger Zeilen oder Spalten einer Matrix.
• Ein LGS ist lösbar, wenn Rang der Koeffizientenmatrix gleich Rang der erweiterten Matrix ist.
  • r(A) = n → eindeutige Lösung
  • r(A) < n → unendlich viele Lösungen
  • r(A) ≠ r(A∣c) → keine Lösung
• Beispiel Statik: Bestimmung von Lagerreaktionen in Fachwerken. Statische Bestimmtheit hängt vom Rang ab.

• Die Determinante ist eine reelle Zahl, die einer quadratischen Matrix zugeordnet ist (z.B. für 2×2:
• Ein LGS Ax=c ist eindeutig lösbar, wenn det(A) ungleich 0.
• Ist det(A)=0, so ist das System singulär und hat keine oder unendlich viele Lösungen.

• Das Skalarprodukt a⋅b ist eine reelle Zahl.
• Es berechnet sich als Produkt der Beträge der Vektoren mal dem Kosinus des eingeschlossenen Winkels
• Es gibt an, wie viel des einen Vektors in Richtung des anderen wirkt.
• Technische Anwendung: Berechnung der mechanischen Arbeit in der Technischen Mechanik: W = F • s

• Elastizitätsmodul (E): (linear-elastische Verformungsverhalten zu Beginn einer Krafteinwirkung; Steigung der hookeschen Geraden)
• Streckgrenze: Die Dehngrenze, bei der eine irreversible plastische Deformation im Werkstoff einsetzt
• Rp0,2: Ein alternativer Wert zur Streckgrenze, der um plastische Deformationen ergänzt wird
• Zugfestigkeit: Der wichtigste Wertstoffkennwert und das Maximum der Zugverfestigungskurve. Die Gleichmaßdehnung bis zu diesem Punkt zeigt, dass die Proben keine makroskopischen Einschnürungen aufweisen
• Bruchdehnung: Die Dehnung der Zugprobe bis zum Bruch
• Bruchfestigkeit (Z): Der Punkt, an dem der Werkstoff zerreißt.

Fe: 1536

Cu: 1068

Al: 660

Längenausdehnungskoeffizient 

• Stahl 210.000 N/mm²
• Alu 70.000 N/mm²
• Kupfer 110.000 N/mm²

Kennwert für die Steifigkeit eines Werkstoffes (wie stark elastisch verformt)

Steigung der Hook´schen Geraden

• Verbund aus mindestens zwei Elementen, die einen metallischen Werkstoff bilden.

• Thermoplaste (Erweichbar durch Erwärmen -> mehrfach formbar)
  • + Recyclebar, Leicht verformbar, Geringes Gewicht
  • - Geringe Temp. Beständigkeit, Kriechverhalten
• Duroplaste (Einmalig aushärtend -> danach nicht schmelzbar
  • + Hitzebeständig, hart, hohe mechanische Festigkeit
  • - nicht schweißbar (formbar), Spröde, nicht recyclebar
• Elastomere (Gummiartig, elastisch)
  • + sehr elastisch, dämpfend
  • - geringe Festigkeit, Begrenzte Temp. / UV Beständigkeit

1. Härten

Ziel: Erhöhung der Härte und Festigkeit

Ablauf: Austenitisieren (erhitzen) + schnelles Abschrecken → Martensitbildung

2. Anlassen

Ziel: Spannungsabbau, Zähigkeit verbessern

Ablauf: Nach dem Härten erwärmen (meist 150–600 °C), dann langsam abkühlen

 3. Vergüten

Kombination aus Härten + Anlassen

Ziel: Hohe Festigkeit und Zähigkeit

Typisch für Maschinenteile, Kurbelwellen etc.

4. Glühen (verschiedene Arten):

Weichglühen: zur Spanbarkeit

Normalglühen: für gleichmäßiges Gefüge

Rekristallisationsglühen: nach Kaltverformung

Spannungsarmglühen: zur Reduktion innerer Spannungen

5. Einsatzhärten

Ziel: harte Randschicht, zäher Kern

Ablauf: Aufkohlen der Oberfläche + Härten

6. Nitrieren

Ziel: harte, verschleißfeste Oberfläche

Ablauf: Einbringen von Stickstoff in die Randschicht bei 500–550 °C

• Feinguss (Wachsausschmelzverfahren):
  • Hohe Maßgenauigkeit und sehr gute Oberflächenqualität
  • Geeignet für komplexe, filigrane Geometrien wie Turbolader-Schaufeln
  • Besonders bei hitzebeständigen Legierungen (z. B. Nickelbasis) vorteilhaft
• Kokillenguss:
  • Dauerformverfahren, gut für hohe Stückzahlen geeignet
  • Gute Maßhaltigkeit, kurze Zykluszeiten
  • Wirtschaftlich effizient bei Serienfertigung mit geringer Nachbearbeitung

• + Keine Formteilung (komplexe, einteilige Geometrien möglich
• + geringe Nachbearbeitung, Gute Maße und Oberfläche
• + Weniger Gussfehler durch Kernmarkierungen
• – Hohe Kosten (Schaummodelle), nur Einwegformen, Gasbildung

• + Dauerform, glatte/saubere Flächen und Kanten, geringe Wandstärken, präzise
• – nur dünnwandige Teile Herstellbar

• Druckgießen: flüssige Legierung unter Druck in metallene Dauerformen gepresst
• Spritzgießen: Kunststoff wird geschmolzen in eine Forme gespritzt, verdichtet und erkalten lassen
• Sandguss: Gießen mit verlorenen Formen aus verschiedenen Sanden mit Bindemitteln, d.h. sie werden nach dem Guss meist zerstört.

• Sandguss, Kokillenguss, Druckguss, Feinguss, Schleuderguss, Strangguss, Vakuumgießen, Keramikformguss, Vollformguss

• Form benötigt. Verlorene Form?
• Form- und gießgerechte Konstruktion der Teile
• Fast nur Nichteisen-Gusswerkstoffe

• Einsatzhärten (Aufkohlen und Martensitische Härtung) -> harte Randschicht und zäher Kern

• 10,5%

• Pulver, welches in Form gebracht und danach gebrannt wird
• Hart, Korrosionsbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, elektrisches Isoliervermögen, niedrige Dichte
• Bearbeitung in den verschiedenen Herstellungsschritten durch Unterschiedliche Methoden möglich
• Grün/Weiß: Drehen, Fräsen und Bohren
• Hart: Schleifen, Honen und Läppen

• Hängt mit den Schwingungen zusammen. Guss ist stabiler (Übergangsrundungen)
• Guss lohnt sich jedoch nur bei hohen Stückzahlen, unflexibler