Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften

Frontmatter

Die Ingenieurwissenschaften — Ihr Profil in Technik und Gesellschaft, Studium und Beruf

Zusammenfassung

Der Begriff Ingenieur/Ingenieurin ist in der Bundesrepublik Deutschland eine geschützte Berufsbezeichnung für wissenschaftlich oder auf wissenschaftlicher Grundlage ausgebildete Fachleute der Technik. Ingenieurleistungen dienen der „Verbesserung der Lebensmöglichkeiten der Menschen durch Entwicklung und Anwendung technischer Mittel“ (Leitmotiv des Vereins deutscher Ingenieure (VDI)). Die Technik umfaßt alle Objekte und Verfahren, die durch Anwendung der Naturgesetze und geeigneter Stoffe hergestellt bzw. entwickelt werden. Die Gesamtheit des technischen Wissens wird als Technologie bezeichnet. Technik, Technologie und Ingenieurwissenschaften haben das Bild unserer Welt und das Leben der Menschen entscheidend geprägt; sie sind von grundlegender Bedeutung für zukünftige gesellschaftliche, kulturelle und wirtschaftliche Entwicklungen. Im folgenden wird eine kurze Einführung in die Ingenieurwissenschaften unter folgenden Aspekten gegeben:

• Technik und technische Systeme: Funktion, Struktur, Eigenschaften
• Ingenieuraufgaben in Technik und Management
• Rahmenbedingungen der Ingenieurtätigkeit
• Die Ingenieurwissenschaften in Studium und Beruf
• Die Grunddisziplinen der Ingenieurwissenschaften.

H. Czichos

A. Mathematik und Statistik

Zusammenfassung

Eine Menge M ist die Gesamtheit ihrer Elemente x Man schreibt x ∈ M (x ist Element von M) und faßt die Elemente in geschweiften Klammern zusammen.

P. Ruge, M. Wermuth

B. Physik

Zusammenfassung

Physik ist die Wissenschaft von den Eigenschaften, der Struktur und der Bewegung der (unbelebten) Materie, und von den Kräften oder Wechselwirkungen, die diese Eigenschaften, Strukturen und Bewegungen hervorrufen. Aufgabe der Physik ist es, solche physikalischen Vorgänge in Raum und Zeit zu verfolgen (zu beobachten) und in logische Beziehungen zueinander zu setzen. Die Sprache, in der das geschieht, ist die der Mathematik. Die Beobachtungsergebnisse mßssen daher in meßbaren, d. h. zahlenmäßig erfaßbaren Werten (Vielfachen oder Teilen von festgelegten Einheiten) ausgedrückt werden, um physikalische Gesetzmäßigkeiten erkennen zu können. Der Vergleich mit der Einheit stellt einen Meßvorgang dar. Er ist stets mit einem Meßfehler verküpft, der die Genauigkeit der Messung begrenzt.

H. Niedrig

C. Chemie

Zusammenfassung

Die Stöchiometrie befaßt sich mit der quantitativen Behandlung chemischer Vorgänge und Sachverhalte, soweit ihnen Umsatzgleichungen bzw. chemische Formeln zugrunde liegen.

B. Plewinsky

D. Werkstoffe

Zusammenfassung

Die Prozesse und Produkte der Technik erfordern zu ihrer Realisierung eine geeignete materielle Basis. Material ist die zusammenfassende Bezeichnung für alle natürlichen und synthetischen Stoffe, Materialforschung, Materialwissenschaft und Materialtechnik sind die sich mit den Stoffen befassenden Gebiete der Forschung, Wissenschaft und Technik

H. Czichos

E. Technische Mechanik

Zusammenfassung

Gegenstand der Kinematik ist die Beschreibung der Lagen und Bewegungen von Punkten und Körpern mit Mitteln der analytischen Geometrie. Dabei spielen weder physikalische Körpereigenschaften noch Kräfte als Ursachen von Bewegungen eine Rolle. Infolgedessen tauchen die Begriffe Schwerpunkt, Trägheitshauptachsen, Inertialsystem und absolute Bewegung nicht auf. Betrachtet werden Lagen und Bewegungen relativ zu einem beliebig bewegten kartesischen Achsensystem mit dem Ursprung O und mit Achseneinheitsvektoren e ₁ ⁰ , e ₂ ⁰ , e ₃ ⁰ (genannt Basis e ⁰ oder Körper Null).

J. Wittenburg, J. Zierep, K. Bühler

F. Technische Thermodynamik

Zusammenfassung

Die Thermodynamik betrachtet physikalische Objekte unter dem Gesichtspunkt der Energie, die in verschiedenen ineinander umwandelbaren Formen auftritt und ein verknüpfendes Band zwischen allen in der Natur ablaufenden Vorgängen darstellt. Das Fundament der Thermodynamik sind die Hauptsätze, in denen die Existenz und Eigenschaften der Energie und der in B 8.9 eingeführten Entropie formuliert sind. Aus den Hauptsätzen resultieren ordnende Beziehungen zwischen den Eigenschaften der Materie in ihren Gleichgewichtszuständen sowie Aussagen über die Möglichkeiten und Grenzen von Energieumwandlungen. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf die Thermodynamik fluider Nichtelektrolyt-Phasen. Dabei wird auch in den Wärme- und Stofftransport eingeführt.

J. Ahrendts

G. Elektrotechnik

Zusammenfassung

Das Elektron hat die Ladung —e, das Proton die Ladung + e; hierbei ist e = 1,602 177 33.10⁻¹⁹ As die Elementarladung.

H. Clausert, L. Haase, K. Hoffmann, G. Wiesemann, H. Zürneck

H. Meßtechnik

Zusammenfassung

Die Meßtechnik hat die Aufgabe, eindimensionale Meßgrößen und mehrdimensionale Mcßvektoren technischer Prozesse aufzunehmen, die erhaltenen Meßsignale umzuformen und umzusetzen (MeBwerterfassung) sowie die erhaltenen Meßwerte so zu verarbeiten (Meßwertverarbeitung), daß das gewünschte Meßergebnis (die Zielgröße) gewonnen wird.

H.-R. Tränkler

I. Regelungs- und Steuerungstechnik

Zusammenfassung

Automatisierte industrielle Prozesse sind gekennzeichnet durch selbsttätig arbeitende Maschinen und Geräte, die häufig sehr komplexe Anlagen bilden. Die Teilprozesse derselben werden heute durch die übergeordnete, stark informationsorientierte Leittechnik koordiniert. Zu ihren wesentlichen Grundlagen zählen die Regelungs- und Steuerungstechnik. Ein typisches Merkmal von Regel- und Steuerungssystemen ist, daß sich in ihnen eine zielgerichtete Beeinflussung gewisser Größen (Signale) und eine Informationsverarbeitung abspielt, die N. Wiener [1] veranlaßte, für die Gesetzmäßigkeiten dieser Regelungs- und Steuerungsvorgänge (in der Technik, Natur und Gesellschaft) den Begriff der Kybernetik einzuführen. Da Regelungs- und Steuerungstechnik weitgehend geräteunabhängig sind, soll im weiteren mehr auf die systemtheoretischen als auf die gerätetechnischen Grundlagen eingegangen werden.

H. Unbehauen

J. Technische Informatik

Zusammenfassung

In der Informatik verbindet sich das axiomatische, logisch-strukturtheoretische Denken der Mathematik mit dem konstruktiven und ökonomischen, d. h. praktisch-ingenieurmäßigen Handeln der Technik. Die Informatik ist daher sowohl eine Strukturwissenschaft, die abstrakt (und immateriell) betrieben wird, als auch eine Ingenieurwissenschaft, die sich konkret (und materiell) mit der Entwicklung, dem Bau und dem Betrieb technischer Produkte befaßt.

H. Liebig, Th. Flik, P. Rechenberg

K. Entwicklung und Konstruktion

Zusammenfassung

Ein technisches Produkt durchläuft einen Lebenszyklus, der Grundlage für Aktivitäten beim Produkthersteller und Produktanwender ist.

W. Beitz

L. Produktion

Zusammenfassung

Produktion ist die Erzeugung von Sachgütern und nutzbarer Energie sowie die Erbringung von Dienstleistungen durch Kombination von Produktionsfaktoren. Produktionsfaktoren sind alle zur Erzeugung verwendeten Güter und Dienste. Aus volkswirtschaftlicher Sicht besteht der Zweck der Produktion im Überwinden der Knappheit von Gütern und Diensten zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse [1]. Die Produktion steht als Erzeugungssystem der Konsumtion als Verbrauchssystem gegenüber (Bild 1-1).

G. Spur

M. Betriebswirtschaft

Zusammenfassung

Betriebswirtschaftslehre und Volkswirtschaftslehre sind die Einzeldisziplinen der Wirtschaftswissenschaft. Die Volkswirtschaftslehre behandelt Probleme unterschiedlich aggregierter Wirtschaftsbereiche (Konjunktur, Einkommen, Beschäftigung, Wachstum und Inflation in einzelnen Ländern oder Ländergruppen). Die Betriebswirtschaftslehre beschäftigt sich mit den Betrieben als den Elementen der Wirtschaftsbereiche.

W. Plinke

N. Normung

Zusammenfassung

Normung ist die planmäßige, durch die interessierten Kreise gemeinschaftlich durchgeführte Vereinheitlichung von materiellen und immateriellen Gegenständen zum Nutzen der Allgemeinheit (DIN 820-1). Normung fördert die Rationalisierung und Qualitätssicherung in Wirtschaft, Technik, Wissenschaft, Verwaltung und dient der Verständigung, der Sicherheit von Menschen und Sachen, dem Umweltschutz sowie der Qualitätsverbesserung in allen Lebensbereichen. Der Inhalt der DIN-Normen ist an den Erfordernissen der Allgemeinheit zu orientieren. Normen sollen die menschengerechte Entwicklung der Technik fördern. In einer Zeit, in der Technik zunehmend auch als Bedrohung empfunden wird, sind DIN-Normen zu einer wesentlichen Vertrauen schaffenden Grundlage des Gebrauchs der Technik geworden. Ihre Festlegungen schützen vor eventuell schädlichen Folgen der Technik Deshalb haben DIN-Normen für den Verbraucherschutz, den Arbeitsschutz, den Unfallschutz, den Datenschutz sowie den Umweltschutz besondere Bedeutung gewonnen. Da DIN-Normen Empfehlungen zu einem gleichgerichteten Verhalten von unterschiedlichen Marktteilnehmern darstellen, genießen sie die besondere Aufmerksamkeit der Kartellbehörden.

H. Reihlen

O. Recht

Zusammenfassung

Unter Recht im objektiven Sinn wird die Gesamtheit der Rechtsvorschriften verstanden, nach denen sich das Verhältnis der Menschen zueinander und ihre Beziehungen zu den Verwaltungsträgern (und deren Beziehungen untereinander) bestimmen.

J. Borck

P. Patente

Zusammenfassung

Gewerbliche Schutzrechte regeln die Nutzung und Verwertung von Produkten des menschlichen Geistes und machen sie einem geordneten Wettbewerb zugänglich. Während der Urheberrechtsschutz ohne formales Verfahren bereits durch die Schaffung eines Werkes entsteht, setzen andere Schutzrechte ein Antrags- oder Eintragungsverfahren voraus. Zu diesen gewerblichen Schutzrechten gehören beispielsweise Marken (Kennzeichnungsmittel für Waren und Dienstleistungen), Geschmacksmuster (Designschutz für Farb- und Formgestaltungen), typographische Schriftzeichen, Topographien (dreidimensionale Strukturen von mikroelektronischen Halbleitererzeugnissen), Pflanzensorten sowie Patente und Gebrauchsmuster. Alle Schutzrechte sind jeweils für sich oder in ihrem Zusammenwirken unentbehrliche Instrumente im technischen und wirtschaftlichen Wettbewerb, sie bieten den einzig wirksamen Schutz gegen Nachahmung und sind die Grundlage für Maßnahmen gegen Produktpiraterie: Ohne bestehendes Schutzrecht kann meist kein Unterlassungs- oder Schadensersatzanspruch durchgesetzt werden.

N. Haugg, V. Winterfeldt

Backmatter