Excel + VBA für Ingenieure

Auch wenn Access das eigentliche Tool für Datenbankstrukturen in Office ist, so wird Excel immer mehr auch in dieser Richtung durch Tools erweitert. Sie erlauben die Erstellung und Verwaltung von Datenmodellen, die eine abstrakte Darstellung der verwendeten Daten, ihre Strukturierung und Beziehungen untereinander ermöglichen.

Die Statik (lat. stare, statum = feststehen) ist die Lehre der Wirkung von Kräften auf starre Körper im Gleichgewichtszustand. Die Statik befasst sich also mit dem Zustand der Ruhe, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die an einem Körper angreifenden Kräfte miteinander im Gleichgewicht stehen. Wird das Gleichgewicht der Kräfte gestört, kommt es beispielsweise zu bleibenden plastischen Verformungen oder zum Bruch. Die Folge sind einstürzende Brücken und Bauwerke.

Die Dynamik befasst sich mit den Bewegungen und deren Änderungen, die ein System unter Einwirkung von Kräften erfährt. Zu den zentralen Begriffen gehören Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung ebenso wie Kraft und Masse. Den Widerstand eines Körpers gegen eine Bewegungsänderung nennt.

Von Maschinenteilen und Bauwerken wird ausreichende Festigkeit verlangt. Durch alle möglichen Belastungen und deren Kombinationen dürfen keine bleibenden Formänderungen auftreten, noch darf es zum Bruch kommen. Die Festigkeitslehre hat die Aufgabe, auftretende Spannungen zu berechnen und somit ein Maß für die Sicherheit, bzw. daraus resultierende Abmessungen vorzugeben.

Der Begriff Maschinenelement ist eine Fachbezeichnung des Maschinenbaus. Als Maschinenelemente werden nicht weiter zerlegbare Bestandteile einer Maschinenkonstruktion bezeichnet. Sie sind auf grundsätzlich naturwissenschaftlichen Prinzipien beruhende technische Lösungen. Neue Maschinenelemente entstehen durch den Konstruktionsprozess, bei dem die Berechnung der Funktionstüchtigkeit und Festigkeit im Vordergrund steht.

Die Hydrostatik ist die Lehre vom Gleichgewicht der Fluide (lat. fluidus, fließend). In der Physik werden unter dem Begriff Flüssigkeiten und Gase zusammengefasst. Bereits im Altertum befassten sich viele Gelehrte mit den Gesetzen der Hydrostatik und wurden auch nach ihnen benannt, wie das Archimedische Prinzip. Im siebzehnten Jahrhundert waren es besonders Toricelli und Pascal, die für weitere Erkenntnisse sorgten, wie das Pascalsche Prinzip und die Toricellischen Ausflussgesetze.

Die Strömungslehre ist ein Teil der Mechanik und wird auch Hydro- oder Fluidmechanik genannt. Im Gegensatz zur Hydrostatik werden hier die Änderungen von Flüssigkeiten und Gasen auf Druck-, Geschwindigkeits- und Dichteänderungen, sowie auftretende Strömungskräfte und vorhandene Energieinhalte untersucht. Grundlage der Strömungslehre bilden die Bewegungsgesetze nach Isaac Newton (1643-1727).

Die Thermodynamik befasst sich mit Wärmeprozessen, insbesondere der Umwandlung von Wärme in eine andere Energieform (oder umgekehrt). Die klassische Thermodynamik untersucht Gleichgewichtszustände, im Allgemeinen abgeschlossener Systeme, sowie die Zustandsänderungen beim Übergang von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen, die mit einer Zu- beziehungsweise Abfuhr von Wärme oder mechanischer Energie (Arbeit) sowie Temperaturänderungen verbunden sind. Der Zustand eines thermodynamischen Systems im Gleichgewicht wird durch einen Satz thermodynamischer Zu standsgrößen (Temperatur, Druck, Volumen, Energie, Entropie, Enthalpie u. a.) festgelegt, die durch Zustandsgleichungen miteinander verknüpft sind.

In der Elektrotechnik wird die technische Anwendung der Elektrizität umgesetzt. So befasst sich die Elektrotechnik, unter anderem, mit der Energieerzeugung (Energietechnik) und der elektromagnetischen Informationsübertragung (Nachrichtentechnik). Die Elektrotechnik entwickelt Bauteile und Schaltungen, welche in der Steuer-, Regel-, und Messtechnik sowie in der Computertechnik ihre Anwendungen finden. Eine besondere Wechselbeziehung besteht zur Informatik. Zum einen liefert die Elektrotechnik die für die angewandte Informatik notwendigen technischen Grundlagen elektronischer Computersysteme, andererseits ermöglichen die Verfahren der Informatik erst die Funktionalität derart komplexer Systeme. Wir wollen uns in diesem Kapitel mit elementaren Themen befassen.

Die Regelungstechnik befasst sich mit Signalen. Diese geben Information über die augenblicklichen Zustände betrachteter Systeme und werden von Regeleinrichtungen aufgenommen und verarbeitet. Ein Netzwerk aus gegenseitigen Signalbeziehungen bildet die Grundlage eines Wirkplans. Regeltechnische Probleme finden sich nicht nur im Ingenieurbereich, sondern auch im biologischen, soziologischen und wirtschaftlichen Bereich, eigentlich bei allen naturwissenschaftlichen Denkmodellen.

Die Fertigungstechnik ist ein Fachgebiet des Maschinenbaus. Sie befasst sich mit der wirtschaftlichen Herstellung und dem Einbau von Erzeugnissen. Die Grundbegriffe der Fertigungsverfahren sind in DIN 8580 zusammengefasst. Das Arbeitsfeld der Fertigungstechnik ist das Entwickeln, Verbessern und das Anwenden der Fertigungsverfahren. Zu den Hauptgruppen zählen das Urformen, Umformen, Trennen, Fügen und Beschichten. Ein weiteres Gebiet befasst sich mit der Veränderung stofflicher Eigenschaften.

Die Getriebetechnik als Fachgebiet des Maschinenbaus umfasst praktisch alle für den Ingenieur wichtigen Aspekte bei der Umsetzung von Kräften und Momenten. Die Basis zur Bestimmung der Lageänderung von Elementen bilden Berechnungen der Bahnen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bewegter Systeme. Aus der Bestimmung von Kräften resultieren ebenso Festigkeitsbetrachtungen wie auch Standzeitverhalten. Ich stelle mit den nachfolgenden Themen den Festigkeitsaspekt in den Vordergrund und werde aber auf meiner Homepage auch Berechnungen zu Bewegungsabläufen abhandeln.

Die Fördertechnik ist eine Teildisziplin des Maschinenbaus und befasst sich mit der Bewegung von Stückgut, Schüttgut und Personen durch technische Hilfsmittel in beliebiger Richtung über begrenzte Wege. Fördertechnik spielt auch in Unternehmen eine zentrale Rolle, wenn es um den Materialfluss geht.

Die Anfänge zum Einsatz statistischer Methoden in der Technik gehen auf die 20er- Jahre des 19. Jahrhunderts zurück. Karl Daeves fand die ersten Gesetzmäßigkeiten in der beginnenden Massenproduktion. Seine Untersuchungsmethodik stand damals unter dem Begriff Großzahlforschung. In den letzten Jahrzehnten standen immer mehr Probleme der Industrie im Vordergrund. Beurteilung von Messreihen, Stichproben in Produktionen und vieles mehr. So hat sich der Begriff Technische Statistik gebildet. In diesem Wissenschaftsgebiet unterscheidet man zwei grundsätzliche Bereiche.

Wirtschaftlichkeit ist ein Zentralbegriff der Betriebswirtschafts- und Managementlehre über den sparsamen Umgang mit den Ressourcen Material, Personal und Maschinen. Durch niedrige Kosten und kurze Durchlaufzeiten kann in der Fertigung viel zur Wirtschaftlichkeit beigetragen werden. Die Wirtschaftlichkeit ist eine Kennzahl, die das Verhältnis von Ertrag zum Aufwand misst. Ein Handeln nach dem Wirtschaftlichkeitsprinzip bedeutet, aus Alternativen die zu wählen, die die höchste Wirtschaftlichkeit aufweist. Bei einer rein mengenmäßigen Betrachtung spricht man auch von technischer Wirtschaftlichkeit, Technizität oder Produktivität. Meist genügt eine Mengenrelation nicht, dann stehen als Beispiel auch Leistung, Nutzen für Output und Kosten für Input. Gelegentlich wird mit Wirtschaftlichkeit der Grad angegeben, der für bestimmte Vorgaben erreicht wurde.

Energie ist eine physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik eine fundamentale Rolle spielt. Auch in der Technik, Chemie, Biologie, Wirtschaft und vielen anderen Bereichen spielt sie eine zentrale Rolle. Entsprechend dem Energieerhaltungssatz ändert sich in einem abgeschlossenen System die Gesamtenergie nicht. Sie kann jedoch teilweise in verschiedene Energieformen umgewandelt werden. Der Begriff Energie ist sehr allgemein und beschreibt das einem System innewohnende Wirkpotential.

Unter Umwelt wird etwas bezeichnet, das in einer kausalen Beziehung mit Lebewesen steht, in diesem Fall mit dem Menschen. Ein Bundesamt befasst sich mit allem, was die Umwelt betrifft. Die Industriebereiche Umwelttechnik und Umweltschutz befassen sich mit technischen und technologischen Verfahren zum Schutz der Umwelt und der Wiederherstellung bereits geschädigter Ökosysteme. So gibt es technische Verfahren

Die Aufbereitungstechnik ist ein Teilgebiet der Verfahrenstechnik und beschreibt die unterschiedlichen Methoden zur Aufarbeitung einzusetzender Rohstoffe für Produktionsprozesse. Sie werden eingeteilt nach

Unter dem Begriff Produktionslisten werden detaillierte Aufstellungen von Produkten oder Elementen verstanden, die an einem Fertigungsprozess beteiligt sind. Sie unterstützen den Produktionsprozess und helfen ihn zu optimieren. Aus dem riesigen Anwendungsbereich folgen ein paar einfache Beispiele. Sie dienen zum Einstieg und weiterer Anpassung an gegebene Strukturen.