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Getriebe

weitere Buchkapitel

6. Konstruktion eines Getriebes

Für den Antrieb einer Fördermaschine soll ein Getriebe mit geradverzahnten Stirnrädern konstruiert werden. Als Antrieb ist ein Drehstrommotor mit aufgesetztem Ritzel vorgesehen. Der Abtrieb erfolgt über ein Zahnrad auf der Welle der Fördermaschine. Diese Welle liegt auf der gleichen Höhe wie die Antriebsmotorenwelle. Die Antriebswelle ist seitlich versetzt angeordnet (vgl. Abb. 6.1). Da die maximale Übersetzung pro Stufe $$4\,{:}\,1$$4: 1 nicht überschreiten soll, ist für die vorliegenden Betriebsbedingungen (vgl. technische Daten unten) ein 2-stufiges Getriebe vorzusehen. Bei der Erarbeitung der Konstruktion ist von einer Einzelfertigung auszugehen und eine kostengünstige Lösung anzustreben.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

Kapitel 9. Elemente an Achsen und Wellen

Im Folgenden wird auf die Darstellung von Formelementen eingegangen, die die Gestaltung von Achsen und Wellen maßgeblich beeinflussen, wobei an dieser Stelle nicht die strenge Trennung zwischen Achsen und Wellen im Vordergrund stehen soll, denn viele der angesprochenen Formelemente können sowohl auf Achsen als auch auf Wellen realisiert werden.

Susanna Labisch, Georg Wählisch

Kapitel 14. Beispiel Spiralkegelgetriebe

Dieses praxisorientierte Kapitel führt an das Lesen und Verstehen von komplexeren Technischen Zeichnungen heran. Entsprechend ist dieses Kapitel mehr als Übung konzipiert und nicht wie die vorhergehenden Kapitel als Erläuterung mit anschließenden Übungsfragen. Somit steht die Herangehensweise für das Erschließen solcher komplexen Zeichnungen im Vordergrund und nicht die Funktion oder Erstellung. Dennoch muss aus didaktischen Gründen am Anfang die Betrachtung der Funktion stehen.

Susanna Labisch, Georg Wählisch

Kapitel 13. Zahnräder

Die meisten Getriebe-Anwendungen beschränken sich auf Zahnradgetriebe ; deshalb wird in diesem Kapitel ausschließlich auf die Darstellung von Zahnrädern eingegangen. Die Darstellung der übrigen Getriebearten erfolgt entsprechend den bereits zu Beginn erläuterten Regeln.

Susanna Labisch, Georg Wählisch

Kapitel 13. IT-Angriff auf Kinder

Warum Tablets die geistige Entwicklung stören – und nicht in Kindergärten gehören

Der kleine Markus will endlich an die Reihe kommen. Ungeduldig schiebt er seine „Kollegen“ zur Seite, die auch auf ihre Chance hoffen. Ein Kreis aus zehn Kindern, Köpfe nach innen – und ein Tablet in der Mitte.

Gerald Lembke, Ingo Leipner

Kapitel 17. Ausblick

Hoffnungen keine Grenzen zu setzen – vor diesem Fehler warnte Machiavelli bereits vor 500 Jahren. Heute ist die Technik den Menschen davongerast, begleitet von hochfliegenden Hoffnungen. Doch unsere Reise durch die digitale Welt zeigt: Solche Hoffnungen werden vor allem geschürt, damit digitale Produkte unseren Alltag durchdringen und milliardenschwere Renditen bringen (Kap. 14).

Gerald Lembke, Ingo Leipner

13. Markante Prozessstörungen

Typische Fehler und deren Folgen im Umgang mit tiefkaltverflüssigten Gasen, insbesondere LNG und CNG werden beschrieben und Hinweise zur Beseitigung von Anlagenstörungen gegeben.

Werner Hermeling

5. LNG-Anwendungen

Es werden die volkswirtschaftliche Bedeutung der LNG-Versorgung an Hand einer Statistik ausgewiesen und ausgewählte Möglichkeiten der LNG-Anwendung beschrieben. Diese Ausführungen betracht den Niederdruckbereich, also Gasversorgungsanlagen mit angeschlossenen Verbrauchern und den Hochdruckbereich mit der Beschreibung der Kompression des CNG. Der Hochdruckbereich konzentriert sich auf die Nutzung des CNG als Kraftstoff. Baugruppen und Bauteile werden ausführlich beschrieben und auf vermeidbare Störungen sicherheitstechnischen Aspekte hingewiesen. Betriebswirschaftliche Überlegungen und deren Anwendung werden erläutert und die ökologischen Vorteile herausgearbeitet. ES darf erkannt werden, dass ökologische Lösungen die wirtschaftlichsten sind, da diese stets im verbund betrieben werden.

Werner Hermeling

2. Verhalten der Coachees

Gelegentlich verhalten sich Coachees während eines Business-Coachings auf eine Art und Weise, die es erschwert, inhaltlich oder methodisch mit ihnen zu arbeiten. Dies kann durchaus als schwierig erlebt werden. Im vorliegenden Kapitel werden zwölf solcher Situationen anhand von Praxisbeispielen vorgestellt und aus verschiedenen Perspektiven betrachtet. Insgesamt 27 erfahrene Coachs legen ihre Sicht auf die einzelnen Situationen offen und geben Antworten auf die Frage, wie die als schwierig erlebten Situationen möglicherweise zustande kamen und was man aus ihrer Sicht in einer solchen Situation tun könnte. Kommentare von: Carla Albrecht, Thomas Bachmann, Ullrich Beumer, Claudia Beutter, Uwe Böning, Isabell Braumandl, Agnes Büchele, Klaus Eidenschink, Beate Fietze, Edeltrud Freitag-Becker, Brigitte Fritschle, Thomas Giernalczyk, Ursula Hermann, Eva Jonas, Wolfgang Knopf, Sebastian Kunert, Sandrina Lellinger, Tom Levold, Eric Lippmann, Mathias Lohmer, Heidi Möller, Achim Mollbach, Joachim Sauer, Sandra J. Schiemann, Kornelia Steinhardt, Peter Uffelmann und Robert Wegener.

Heidi Möller, Jannik Zimmermann

Kapitel 10. Die Faszination des Dreiklangs

Wie der Dreiklang Einklang herstellt

Wer liebt sie nicht, die Sichtbarkeit. Sichtbar sein, anerkannt zu sein, geschätzt sein, alles Attribute, die uns ein richtig gutes Gefühl geben. Wollen wir sie doch alle, die Sichtbarkeit in unserer Gesellschaft. Doch was muss ich dafür tun, um sie auf natürliche Weise zu bekommen?In diesem Kapitel „Die Faszination des Dreiklangs“ zeige ich Ihnen auf, wie Sie vorgehen können, um dieses Ziel zu erreichen. Hierbei handelt es sich nicht um eine theoretische Abhandlung, sondern ich beschreibe im Grunde meinen eigenen Weg, den ich gegangen bin, um eine vollkommen andere Sichtbarkeit auf mich selbst, aber auch für andere zu erreichen.

Thomas Wieler

6. Stetigförderer

Stetigförderer arbeiten während eines längeren Zeitraumes kontinuierlich und werden für Schütt- und Stückguttransport (auch für Personentransport) eingesetzt. Auch die getaktet bewegten Fördermittel (z.B. Montagebänder) werden allgemein der Gruppe der Stetigförderer zugeordnet. Je nach Art des Förderers ist eine waagerechte, geneigte oder senkrechte Förderung über gerade oder gekrümmte Strecken möglich. Die Stetigförderer sind von großer Bedeutung vor allem deshalb, weil sie neben der Bewältigung üblicher Förderaufgaben häufig auch als Verkettungsmittel zwischen die technologischen Prozesse der Serien- und Massenproduktion in den verschiedensten Industriezweigen eingeschaltet werden oder sogar technologische Prozesse selbst übernehmen können, z. B. als Kühlbänder. Mechanische Stetigförderer mit Zugmittel (Bandförderer) haben ein endloses, auf Tragrollen, Gleitbahnen oder einem Luftfilm abgestütztes, umlaufendes Band als Trag- und Zugmittel. Mechanische Stetigförderer mit Zugmittel (Gliederförderer) besitzen gleichartige Tragelemente (Platten, Tröge, …), die an einem endlosen Zugmittel in gleichen Abständen befestigt sind. Mechanische Stetigförderer ohne Zugmittel sind mechanisch angetriebene Transportmittel (z.B. Rollen-, Schnecken- und Schwingförderer). Bei Schwerkraftförderern wirkt als antreibende Kraft auf das Fördergut ausschließlich die Schwerkraft. Es gleitet oder rollt entweder auf einer geneigten Förderstrecke abwärts (Rutschen und Rollenbahnen) oder es fällt senkrecht im freien Fall (Fallrohre). Strömungsförderer transportieren Schüttgüter mit Hilfe von strömenden Gasen oder Flüssigkeiten in geschlossenen Rohrleitungen. Bei Flüssigkeiten kommen auch offene Rinnen zur Anwendung.

Prof. Dr. Rudolf Griemert, Peter Römisch

9. Normen, Richtlinien, Literatur

Prof. Dr. Rudolf Griemert, Peter Römisch

5. Gleislose Flurfördermittel

Gleislose Flurfördermittel wie Wagen, Stapler usw. bedeuten Mechanisierung und Rationalisierung der Förderaufgaben im innerbetrieblichen Transport und Warenumschlag. Zahlreiche Geräte sind mit Hubeinrichtungen versehen, da die häufig verwendeten Transporteinheiten nur mit solchen Geräten umgesetzt werden können. Sehr wichtig sind ein geeigneter Fahrbahnbelag und eine robuste Bauweise der Geräte. Gleislose Flurfördermittel sind frei im Förderweg, benötigen jedoch z. T. erhebliche Flurflächen für den Transportvorgang und arbeiten meist unstetig. Die große Zahl und die Vielfalt der Ausführungen lässt nur ein kurzes Eingehen auf die allgemein wichtigsten Bauarten zu.Zu nennen sind Zweiachsschlepper, Plattformwagen, Gabelstapler, Schubmaststapler und Quergabelstapler. Der Antrieb geschieht Batterie-elektrisch, durch Dieselmotor, durch Flüssiggasantrieb oder von Hand. Als Fahrgeräte können Wagen, Motorwagen, Elektrowagen und Schlepper notiert werden. Zu den Stapelgeräten gehören der Gabelstapler, der Stapler mit Radunterstützung, der Schmalgangstapler und der Quergabelstapler sowie der Portalstapler.

Prof. Dr. Rudolf Griemert, Peter Römisch

2. Bauteile der Fördermittel

Ein Triebwerk in der Fördertechnik ist immer eine Kette einzelner Triebwerkselemente (Mechanismen). So sind auch die Seiltriebe, die im Kranbau in Hub- und Ausleger-Einziehwerken eingesetzt werden, als Mechanismenketten zu verstehen. Jeder Einzelmechanismus liefert in der Energiebilanz einer solchen Mechanismenkette seinen Wirkungsgrad als den Quotienten aus effektiver und indizierter Arbeit. Aber auch Kettentriebe finden sich in Förderanlagen. Eine Kette setzt sich aus gelenkig aneinander gereihten Gliedern zusammen und überträgt in der Regel nur Zugkräfte.Fahrwerkselemente, hier zum Beispiel Laufräder, Schienen und Bremsen, übertragen Stützkräfte über die Schiene in das Fundament und sind für Antrieb und das Verzögern des Fördermittels sowie das Halten von Lasten verantwortlich. Bremsen erfüllen also Sicherheitsfunktionen. Jede Förderanlage hat mindestens ein Bauteil, welches der Lastaufnahme dient, das Lastaufnahmemittel (LAM). Dies sind z.B. Lasthaken in Hebezeugen, Becher in Becherförderern und Greifer in Schüttgutkranen. Nach DIN 15002 werden LAM in solche für Stückgüter, für Schüttgüter und in Anschlagmittel unterteilt. Als Bauteile für Stetigförderer finden sich Tragrollen und andere Tragmittel, die die Bänder, die als Trag- und Zugmittel zum Einsatz kommen, aufnehmen. Antriebs- und Umlenktrommeln dienen dem Antrieb und der Umlenkung des Bandes.

Prof. Dr. Rudolf Griemert, Peter Römisch

4. Krane

Die Krane sind neben den Flurfördermitteln die wichtigste Gruppe der Unstetigförderer für die unstetige räumliche Förderung innerhalb eines begrenzten Arbeitsbereiches. Wegen der mannigfaltigen Ausführungen können in diesem Zusammenhang nur die wichtigsten Bauarten kurz besprochen werden. Der Brückenkran ist die am weitesten verbreitete Kranform für den Umschlag von Stückgütern in Werkstätten, Montagehallen und Lagern. Die Brücke, der meist im Freien arbeitenden Portalkrane, stützt sich über zwei Portalstützen auf den ebenerdig liegenden Kranschienen ab. Beim Kabelkran wird die Kranbrücke durch ein Tragseil ersetzt, auf dem eine Seilzuglaufkatze fährt. Das Tragseil wird zwischen zwei Stützen (Türmen) abgespannt, wobei in einem Turm die Winden für das Hub- und Fahrseil untergebracht sind. Der Drehkran nimmt im Gegensatz zum Brücken- und Portalkran die Last außerhalb seiner Unterstützungsfläche über einen auskragenden Ausleger auf. Fahrzeugkrane sind Straßen- oder Schienenfahrzeuge mit Hubeinrichtungen, die meistens drehbare Ausleger besitzen.

Prof. Dr. Rudolf Griemert, Peter Römisch

3. Serienhebezeuge

Im Anschluss werden nur einige besonders wichtige Serienausführungen von Kleinhebezeugen für das Heben oder Ziehen von Lasten kurz besprochen. Flaschenzüge werden sowohl als ortsfeste wie auch als fahrbare Geräte gebaut. Sie werden von Hand betätigt als auch mit Motorantrieb ausgerüstet.Winden gehören ebenfalls zur Gruppe der Serienhebezeuge und dienen zum Heben und Ziehen von Lasten. Als Untergruppen können Zahnstangenwinden, Schraubenwinden und Seilwinden genannt werden. Hydraulische Hebezeuge sind für sehr hohe Hublasten geeignet. Sie benötigen keine Bremsen, da Drucköl inkompressibel ist. Hier unterscheiden wir Hydraulische Hebeböcke und hydraulische Hebebühnen.

Prof. Dr. Rudolf Griemert, Peter Römisch

Kapitel 2. Grundlagen aus der Mathematik

Ganz ohne Mathematik geht es nicht! Das zweite Kapitel erinnert, präzisiert und vertieft mathematisches Schulwissen. Neben den Grundrechenarten werden große Zahlen anschaulich gemacht und es wird auf die Risiken von Rundungen hingewiesen. Die kurze Zusammenfassung zur Mengenlehre ist eine Hilfe für das Verständnis von Wahrscheinlichkeiten (Kapitel 4). Das Rechnen mit Matrizen ist insbesondere bei der Lösung linearer Gleichungssysteme (Kapitel 8) erforderlich. Die Verteilung von Zufallsvariablen (Kapitel 5) wird durch Funktionen beschrieben. Neben dem Modell der Normalverteilung kommt der Binomialverteilung eine zentrale Bedeutung in der Angewandten Statistik zu. Daher werden auch Grundlagen der Kombinatorik an zahlreichen Beispielen erklärt.

Jürgen Hedderich, Lothar Sachs

2. Grundlagen der Gebäudeautomation

Die Gebäudeautomation (GA) nimmt in den Lebenszyklen eines Gebäudes eine wichtige Rolle ein. Die mit dem Klimaschutz einhergehende fortschreitende Verschärfung der Wärmeschutz- und Energiesparverordnungen, der zuverlässige Betrieb komplexer Anlagen und die flexible Nutzung von Gebäuden erfordern Gewerke übergreifende Funktionen der Koordinierung von Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Ein energieeffizienter Betrieb der Anlagen ist nur bei einem entsprechend hohen Automatisierungsgrad möglich. Der gewünschte Nutzen der Energieversorgung eines Gebäudes sind Behaglichkeit bzw. Raumluftqualität. Die klimatischen Vorgänge im Gebäude, also die zeitlichen Änderungen von Temperatur und Feuchte im Raum, sind jedoch nicht statische sondern dynamische Vorgänge, die mit Steuer- und Regelungen beeinflusst werden. Das Verständnis von der Funktionsweise eines Regelungssystems erfordert jedoch ein hohes Maß an Abstraktion. Die Strukturen, die Grundelemente und deren typischen Eigenschaften eines Regelkreises werden erläutert und an Beispielen die Funktionsweise demonstriert.

Gunter Lauckner, Jörn Krimmling

5. Variantenkonstruktion

In den einschlägigen Lehrbüchern der Konstruktionsmethodik (s. Kap. 1 ) kann man die folgenden Aspekte zum Wesen einer Variantenkonstruktion nachlesen:

Paul Naefe, Jörg Luderich

Kapitel 3. Produktplanung und Produktgestaltung

Im Zusammenhang mit der Geschäftsfeldstrategie ist langfristig festzulegen, mit welcher Art und welchen Varianten von Produkten das Unternehmen auf welchen Märkten tätig sein wird - womit das Produktprogramm festzulegen ist. Das Produktprogramm kann durch zwei Dimensionen beschrieben werden, nämlich die Programmbreite (Zahl der Produktarten) und die Programmtiefe (Zahl der Produktlinien). Es ergibt sich also ein direkter Zusammenhang von produktpolitischen zu programmpolitischen Entscheidungen.

David Müller

Kapitel 6. Kostenrechnung

Grundlegend für das Verständnis der Kostenrechnung ist der Kostenbegriff. Dieser wurde schon im Bereich des Jahresabschlusses eingeführt, und wird an dieser Stelle vertieft. Der interne Erfolg ergibt sich aus der Differenz zwischen betrieblichen Kosten und Leistungen.

David Müller

Kapitel 10. Sortier- und Kommissioniertechnik

Die Themen Lagertechnik, Fördertechnik, Ladeeinheitenbildung, Verkehrs-, Handhabungs- und Montagetechnik wurden schon vor Jahrzehnten (zum damaligen Stand der Technik) detailliert in [1] beschrieben. In den vergangenen drei Jahrzehnten haben darüber hinaus sowohl die Sortiertechnik als auch die damit verwandte Kommissioniertechnik gleichermaßen einen großen wirtschaftlichen Bedeutungszuwachs und wesentliche technische Änderungen und Weiterentwicklungen erfahren. Ihre Aufgaben haben bei vielen Anwendungen, insbesondere in Distributionszentren, eine Schlüsselfunktion.

Karl-Heinz Wehking

Kapitel 5. Konstruktionselemente Maschinenbau/Fördertechnik

FördertechnischeKonstruktionselement|( Maschinen und Anlagen, und damit auch materialflusstechnische und logistische Systeme, setzen sich aus zwei maschinenbaulichen Hauptkomponenten zusammen – einerseits sind hier die klassischen Maschinenelemente zu nennen, andererseits die nachfolgend beschriebenen spezifischen Basiselemente der Fördertechnik.

Karl-Heinz Wehking, Christian Häfner

Kapitel 9. Fördertechnik

Zu Beginn einige Definitionen und Abgrenzungen.

Karl-Heinz Wehking

9. Einflüsse, Vorgaben und Betriebsverhalten der Ausrichtung im Wellenstrang

Im Kap. 9 werden die Einflüsse, Vorgaben und das Betriebsverhalten der Ausrichtung im Wellenstrang mit den typischen praktischen Anwendungen erläutert.Es beginnt mit einer mehrseitigen Betrachtung der Einflüsse auf die Wellenausrichtung.Der folgende Teil befasst sich mit dem Thermischen Wachstum in Turbinensätzen. Dazu werden zwei Gerätetypen und die dabei angewendete Messmethodik praktisch orientiert vorgestellt bis zu einem typischen Messergebnis von wärmebedingten Verlagerungen.Das dritte Teilkapitel stellt die Verlagerungen unter Last auf Windenergieanlagen vor. Mit einem typischen Messablauf und dessen Ergebnis werden die relativ starken Änderungen zur Ausrichtung im Stillstand sichtbar gemacht. Wichtige Aspekte der Umsetzung dieser anspruchsvolleren Anwendung werden anschaulich und ausführlich beschrieben.

Dipl.-Ing. Dieter Franke

11. Fallbeispiele der Fehlausrichtung

Kap. 11 zeigt in Fallbeispielen die Schwingungsdiagnose und Ausrichtmessungen in ihrer Anwendung im Maschinensatz.Fallbeispiel 1 erläutert die Schwingungsdiagnose an einem Generatorsatz mit Gehäuseschäden durch Designfehler.Fallbeispiel 2 zeigt die Messung und Bewertung von lastbedingten Verlagerungen auf Windenergieanlagen im Betrieb mit Auswirkungen in der Schwingstärke im Antriebsstrang.Fallbeispiel 3 erläutert nach wiederholten Wälzlagerschäden die vielfältigen Diagnoseschritte bis zu den Ursachen der Fehlausrichtung und den Abhilfemaßnahmen an Umwälzgebläsen mit Flanschbefestigung.Fallbeispiel 4 zeigt mit eine umfänglichere Schwingungsdiagnose vom Designfehlern der gleitgelagerten Lagerung am Motor bis zu dessen axialer elektromagnetischer Asymmetrie.Fallbeispiel 5 beschreibt die Diagnose an einem vertikalen Pumpensatz, bei dem durch gezielte Fehlausrichtung ein ausreichend stabiler Wälzlagerbetrieb erreicht werden konnte.

Dipl.-Ing. Dieter Franke

1. Einführung, Überblick und Literaturhinweise

Das Kap. 1 führt in die Situation im Maschinenbau und -betrieb ein, in dem die Aufgabe der Maschinenausrichtung in der modernen Instandhaltung heute eine angemessene Priorität einnimmt. Einführend wird Erfassung und Diagnose dieses sehr häufigen Maschinenfehlers, neben den Fehlern an Kupplungen in der Literatur und der Praxis eingeordnet.Im zweiten Unterkapitel wird in das vielfältige spezielle Fachgebiet des Ausrichtens an Maschinensätzen eingeführt. Die speziellen Ausrichtaufgaben werden in ihrem Anwendungsgebiet vorgestellt. Eine systematisierende Übersicht zeigt deren Zusammenwirken an verschiedensten Maschinentypen.Das zweite Unterkapitel führt durch die Historie der letzten Jahrzehnte mit den Anfängen vom Haarlineal und der Fühllehre bis zum Laserausrichtsystem.In einem weiteren Teilkapitel werden die Kupplungsfehler in Abgrenzung zur Ausrichtproblematik dargestellt. Eine Übersicht zeigt die verschiedenen Fehlertypen an Kupplungen im Bezug zur Lebensdauer von Maschinensätzen.Abschließend wird das grundlegende System der Anisotropie gezeigt im Lagerungs- und im Kupplungstyp.

Dipl.-Ing. Dieter Franke

12. Zusammenfassung

Kap. 12 beschreibt in aufgelisteten Merksätzen den kompletten Ausrichtvorgang in Antriebssträngen, was die Umsetzung und Anwendung der vermittelten Inhalte deutlich vereinfacht. Einleitend wird ein kurzer Abriss des gesamten Fachgebietes gegeben.Der zweite Teil fasst im ersten Unterkapitel den Ausrichtvorgang aus der Praxissicht zusammen.Ein weiters Unterkapitel nennt die Kernpunkte der Erfassung und Auswertung bei Ausricht- und Kupplungsfehlern.Das letzte Unterkapitel beschreibt in kurzen Einzelaspekten die Bewertung und die Auswirkungen von Fehlausrichtungen.Das letzte Teilkapitel fasst nochmals den ganzen Ausrichtvorgang zusammen. Darin wird eine Übersicht der Auswirkungen strukturiert nach den überschrittenen Grenzwerten dargestellt. Den Abschluss bildet eine Übersicht der Auswirkungen in Abhängigkeit von den Steifigkeiten des Maschinensatzes und seiner Komponenten.

Dipl.-Ing. Dieter Franke

5. Entwicklung Legetechnologie

Die Entwicklung der Legetechnologie ist Kernthema des Verbundprojektes KonText und muss in die Beeinflussung des Kettfadenversatzes (Ablage in Produktionsrichtung) und des Schussfadenversatzes (Ablage quer zur Produktionsrichtung) unterteilt werden. Hierzu wird jeweils unabhängig voneinander ein Funktionsmodul zur Erweiterung der Serienanlage entwickelt und aufgebaut.Grundsätzlich werden in diesem Kapitel für beide Funktionsmodule die technischen Entwicklungsschritte beschrieben, beginnend mit Lösungskonzepten und Funktionsprinzipien über Versuchsstände und Optimierungsschritte der prototypischen Funktionen bis hin zur endgültigen Umsetzung als fertige Funktionsmodule mit Integration in die Anlage. Die jeweils spezifisch notwendige Peripherie, wie z. B. Fixiereinheiten, werden ebenso wie die Bedien- und Steuerkonzepte bis hin zur Programmiersoftware berücksichtigt.

Hans-Jürgen Heinrich, Thomas Heinecke

4. Elektroautos: Heilsbringer oder Sackgasse?

Über die Sinnhaftigkeit möglicher und geplanter Maßnahmen zur Reduktion der PKW-Emissionen

In diesem Kapitel erfahren Sie, warum die Politik vor allem auf die Fahrzeugtechnik und nicht auf Verhaltensänderungen setzt und wie es den Herstellern ermöglicht wurde, Emissionswerte nur auf dem Papier und nicht auf der Straße zu senken. Es wird außerdem deutlich gemacht, warum die Elektromobilität so stark gefördert wird, obwohl deren Klimanutzen umstritten ist, und ob es sich beim Autobahntempolimit um eine wirksame Maßnahme oder nur um ideologische Symbolpolitik handelt.

Andreas Luczak

Thriller

Das Kapitel identifiziert strukturelle Grundmomente des Thrillers – bspw. Angstlust, Schaulust und Suspense – als Elemente, die letztlich allen tradierten Filmerzählungen zugrunde liegen, im Thriller allerdings zugespitzt werden und diesen als legitimen Erben des frühen Attraktionskinos ausweisen. Als Subkategorien werden Psychothriller, Erotikthriller und Verschwörungsthriller näher diskutiert.

Wieland Schwanebeck

Kapitel 7. Hard- und Software für den ATmega32

DIL ist die klassische Gehäusebauform für integrierte Schaltungen. Der Begriff „Dual In-Line package“ (Dual In-Line, steht für „zweireihiges Gehäuse“) und man definiert eine längliche Gehäuseform für elektronische Bauelemente, bei der sich zwei Reihen von Anschlussstiften (Pins) zur Durchsteckmontage an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses befinden. Die Anschlussstifte sind dazu bestimmt, durch die Bohrungen einer Leiterplatte hindurchgesteckt und von der Unterseite her verlötet zu werden. Bei einlagigen Platinen und bei durchkontaktierten mehrlagigen Platinen ist es dadurch im Gegensatz zu obenliegenden oberflächenmontierten Gehäusen möglich, die Bauteile durch Wellenlöten zu löten.

Herbert Bernstein

4. Projektplanung

Ist die Entscheidung über die Durchführung eines Vorhabens (als Projekt) gefallen und steht ferner fest, in welchem organisatorischen Rahmen, mit welchem Projektleiter und mit welchem Projektteam das Vorhaben umgesetzt werden soll, gilt es, die sehr komplexe Aufgabe der vorausschauenden Festlegung der Projektdurchführung in Angriff zu nehmen und sich dabei den Problemen einer schwierigen Vorausbestimmbarkeit und Vorhersehbarkeit – als typisches Merkmal von Projekten – zu stellen.

Siegfried von Känel

15. Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz

Steinkohle, Rohöl, Erdgas, Kernbrennstoffe etc. sind natürlich vorkommende Energieträger (Primärenergieträger), die noch keinen Veränderungen unterlagen. In ihrer natürlichen Form sind sie für die meisten Anwendungen nicht nutzbar. Sie müssen in eine verwendbare Form umgewandelt werden. Diese Sekundärenergieträger kommen als Endenergie zum Verbraucher, der sie als Nutzenergie gebrauchen kann. Durch alle Umwandlungsschritte kommt es zu Verlusten (Abb. 15.1). Am Ende der Umwandlungskette steht ca. 1 3 $$ \raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right. $$ der Primärenergie als Nutzenergie zur Verfügung. Zwei Drittel der ursprünglich eingesetzten Energie gehen als Wärmeenergie verloren.

Gabi Förtsch, Heinz Meinholz

Kapitel 7. Auftragsmanagement

Dieses Kapitel behandelt das Auftragsmanagement (AM), also die Planung und Steuerung der Aufträge und Ressourcen entlang der Wertschöpfungskette Beschaffung, Produktion, Absatz. Die Kapitelstruktur folgt den Fragen Warum?, Wozu?, Was?, Womit? und Wie?: Eine inhaltliche Einführung mit kurzem historischem Abriss erklärt das ‚Warum?‘ sowie die für das Verständnis notwendigen Begriffsdefinitionen. Darauf aufbauend beschreibt das zur Planung und Steuerung erforderliche logistische Grundverständnis das ‚Wozu?‘. Die anschließende Beschreibung erläutert das ‚Was?‘, unterteilt in die innerbetriebliche Planung und Steuerung, also der Produktionsplanung und -steuerung (PPS), und die überbetriebliche Planung und Steuerung, also das Supply Chain Management (SCM). Eine kurze Übersicht über die heute eingesetzten IT-Werkzeuge (Womit?), des Projektvorgehens zur Einführung (Wie?) sowie ein Ausblick schließen das Kapitel.Im Wertschöpfungsmodell der Produktion (Kap. 2) behandelt das Auftragsmanagement die Ebenen vom Arbeitssystem bis zum Produktionsnetz (Strukturperspektive). Mit der Planung und Steuerung der Kundenaufträge führt das Auftragsmanagement die Wertschöpfung operativ, gehört also zu den Führungsprozessen (Prozessperspektive). Also betrifft das Auftragsmanagement zunächst den Betrieb, außerdem auch die Produktionsgestaltung (Systemperspektive). Abb. 7.1 visualisiert den Betrachtungsgegenstand.

Hans-Hermann Wiendahl

Kapitel 7. Grundlagen der Entwicklungsmethodik und Absicherung im Entwicklungsprozess

Die Auslegung, Konstruktion, Applikation und Absicherung eines AGR-Systems ist Teil des gesamten Entwicklungsprozesses für ein Antriebssystem eines Fahrzeugs. Es handelt sich dabei um einen vom jeweiligen Hersteller streng dokumentierten, qualitätsgesicherten, aggregatespezifischen Prozess, in den auch die Zulieferer eingebunden sind und der sich über mehrere Jahre erstreckt.

Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 1. Motive als Erfolgsfaktoren

Den Motivbegriff kennt die Verhaltenspsychologie seit Jahrzehnten. Das vorliegende Buch macht ihn sich jedoch erstmals für eine aktive Karriereplanung zunutze. Es zeigt, wie ein neu entwickelter und bislang einzigartiger Test zur zuverlässigen Ermittlung von Motiven – also von jenen inneren Antreibern, denen wir uns oft nicht bewusst sind, die aber unser Verhalten, unsere Handlungen und unsere Gefühle bedingen – eingesetzt werden kann. Durch einen anschließenden Abgleich von Motiven und Anforderungen eines Berufes oder einer Laufbahn können Karriereentscheidungen bewusster und gezielter getroffen werden. Die Einführung in diesen neuartigen Ansatz zeigt auf, wie Motive unser Verhalten und Handeln bestimmen, warum es so entscheidend ist, sie zu kennen und warum eine Karriereplanung allein auf Basis von Stärken und Kompetenzen, Ratschlägen Außenstehender oder marktbedingter Gegebenheiten selten zum gewünschten Erfolg führt.

Barbara Haag

Kapitel 2. Kapitel: Herleitungen und Definitionen des Begriffs Intrige

Zur weiteren Beschäftigung mit der Definition des Begriffs Intrige ist zunächst eine Unterscheidung zwischen der Intrige als realer Handlungsform einerseits sowie als literarisches Motiv in künstlerischen Werken andererseits notwendig.

Robert Benjamin Biskop

15. Tribologie in der Produktionstechnik

Produktion ist die Gesamtheit wirtschaftlicher, technologischer und organisatorischer Maßnahmen, die unmittelbar mit der Be- und Verarbeitung von Stoffen zusammenhängen. In der Produktionstechnik nehmen Werkzeugmaschinen eine Schlüsselstellung ein, da sie die Grundlage für die Herstellung aller anderen Maschinen sowie derer Komponenten darstellen. Es werden die tribologischen Systeme in Werkzeugmaschinen, insbesondere Führungen und Lager, betrachtet und Möglichkeiten der Optimierung von Werkzeugmaschinen analysiert. Tribologische Innovationen in der Produktionstechnik werden mit Beispielen, wie Mikrowerkzeuge, Hochgeschwindigkeitsfräsen, Mikrostrukturierung medizintechnischer Stents, vorgestellt. Abschließend werden die Verfügbarkeit und Instandhaltung von Produktionsanlagen betrachtet.

Eckart Uhlmann

3. Tribologische Systeme

Tribologische Systeme (oder kurz Tribosysteme) sind technische Konstruktionen, deren Funktion durch mechanisch bewegte – und damit reibungs- und verschleißbeanspruchte – Strukturelemente (interacting surfaces in relative motion) realisiert wird. Tribosysteme haben die Aufgabe, Bewegungen, Energie und Material umzuwandeln, zu transportieren und technisch nutzbar zu machen. Beispiele reichen von Maschinenelementen, wie Lager und Getriebe, den Transportmitteln Rad/Straße, Reifen/Schiene bis hin zu Produktionsanlagen und Industrierobotern. Ausgehend von einer Klassifikation in energie-, informations- und stoffbasierte tribologische Systeme sowie einer Übersicht über Nanotribologie, Mikrotribologie und Makrotribologie wird die systemtechnische Methodik zur Reibungs- und Verschleißanalyse dargestellt.

Horst Czichos

12. Tribologie von Konstruktionselementen

Die Funktion tribologischer Maschinenelemente besteht in der Aufnahme, Übertragung und Anwendung von Bewegungen und Kräften mittels tribologisch beanspruchter Wirkflächenpaare in Maschinen, Geräten und technischen Anlagen. Die tribologischen Beanspruchungen haben eine „duale Rolle“: sie sind einerseits für die Funktion erforderlich, sind aber andererseits stets mit Reibung verbunden und können zu Verschleiß führen. Es wird das tribologische Verhalten von ausgewählten Konstruktionselementen vorgestellt: Gleitlager, Wälzlager, Zahnradpaarungen, axiale Gleitringdichtungen, Kolbenring/Zylinderlaufbahn, Nocken/Nockenfolger. Dabei werden neben den werkstofftechnischen Aspekten im besonderen Maße schmierungstechnische und konstruktive Gesichtspunkte berücksichtigt.

Karl-Heinz Habig

9. Tribologische Mess- und Prüftechnik

Es werden die Prinzipien, Methoden und Instrumentarien der verschiedenen Kategorien der tribologischen Mess- und Prüftechnik beschrieben: Laborprüftechnik, Messtechnik der Mikro- und Nanoskala, Simulationsprüftechnik, Betriebsprüftechnik. Die Komplexität von Reibung und Verschleiß erfordert eine sorgfältige Planung, Durchführung und Auswertung triblogischer Prüfungen. Die Ergebnisdarstellung tribologischer Messungen und Prüfungen hat die Zeitabhängigkeit von Reibung und Verschleiß sowie die Einflüsse vom Beanspruchungskollektiv und der Systemstruktur zu berücksichtigen. Die Versagensgrenzen tribologischer Systeme können durch Grenzbeanspruchungs-Diagramme und die Wirkbereiche tribologischer Prozesse durch Tribomaps gekennzeichnet werden.

Horst Czichos, Heinz Sturm

14. Tribologie in der Mikrotechnik

Die heutige Technik ist durch einen stetigen Trend zur Miniaturisierung gekennzeichnet. Die Mikrotechnik nutzt Effekte, die erst durch Miniaturisierung möglich werden, z. B. geringere thermische Trägheit, veränderte Volumen/Oberflächen-Relationen. MEMS sind mikro-elektro-mechanische Systeme (Micro Electro-Mechanical Systems) für Bewegungsfunktionen. Da ihre miniaturisierten Bauteile tribologischen Beanspruchungen ausgesetzt sein können, ist die Tribologie von MEMS wichtig für ihre Funktionalität. Es werden die Tribomaterialien und Technologien von MEMS sowie die Beanspruchungsanalyse und die Tribometrie beschrieben.

Horst Czichos

3. Landkarte der Möglichkeiten – was man mit den Kompetenzen so alles anstellen kann (im studierten Fach und anderswo)

In diesem Kapitel geben wir Ihnen einen Kompass an die Hand, mit dem Sie entlang von drei Dimensionen durch den Dschungel an Vielfalt an Unternehmen in der Welt „da draußen“ navigieren können.Im ersten Teil (Dimension Fach) geht es darum, wie nah an Ihrem Studienfach Sie in die Praxis einsteigen möchten. Wir stellen verschiedene Wege vor und diskutieren Vor- und Nachteile.Im zweiten Teil (Dimension Größenordnung) geht es um die Größenordnung des Unternehmens, in welches Sie einsteigen möchten. Großkonzern? Mittelstand? Start-up? Öffentlicher Dienst? Wir schauen uns die Unternehmen aus den Blickwinkeln Persönlicher Gestaltungsspielraum, Strukturen und Prozesse, Karrieremöglichkeiten, Risiko und Unternehmenskultur an.Im dritten Teil (Dimension Geographie) beschäftigen wir uns mit interkulturellen Kompetenzen. Nach einer Klärung des Begriffs Kultur und dem Blick auf Tradition und die eigene Kultur lernen Sie mit dem Hofstede-Modell ein hilfreiches Instrument zur quantitativen Einordnung von Kulturen kennen.

Lukas von Hippel, Thorsten Daubenfeld

12. Lösungen zu den Übungen

Hier finden Sie die Lösungen zu allen Übungen im Buch.

Gerd-Inno Spindler

Kapitel 11. Alles Systeme – oder was?

Wir haben verstanden: Unsere natürliche und unsere soziale Umwelt bestehen aus Systemen, und diese Systeme bestehen wiederum aus Einzelkomponenten. Das Interessante ist, dass ein System anders funktioniert als die Summe seiner einzelnen Komponenten und dass die Veränderung einer dieser Komponenten möglicherweise Folgen nach sich zieht, die man auch bei genauer Kenntnis der Wirkungsweise der einzelnen Komponenten nicht hatte voraussehen können. Ein einfaches und jedem bekanntes Beispiel ist das Ökosystem.

Prof. Dr. Dr. Ina Wunn

Kapitel 6. Fahrzeugdynamik

Im Kap. 1 wurden erste Beispiele zum Leistungsbedarf eines Fahrzeuges bei konstanter Geschwindigkeit berechnet. Nun sollen auch Beschleunigungen und Betriebsweisen im Kennfeld des Motors untersucht werden. Besonders ausführlich werden Beispiele zum bisherigen Neuen Europäischen Fahrzyklus behandelt. Die Berechnungen sind teilweise sehr aufwändig. In den Excel-Tabellen sind sie aber komplett durchgerechnet, sodass sich die Leserin und der Leser diese Arbeiten ersparen können.

Klaus Schreiner

Kapitel 8. Aufladung von Verbrennungsmotoren

Im Kap. 3 wurde ausführlich gezeigt, dass bei heutigen Pkw die Entwicklung der Verbrennungsmotoren eindeutig hin zu aufgeladenen Motoren geht. Im Kap. 8 sollen nun einige leichtere Beispiele aus dem Bereich der Aufladung berechnet werden. Für weitergehende Berechnungen wird auf die Bücher von Golloch [17] und Hiereth [41] verwiesen. Letztlich kann man die heutigen komplexen Aufladesysteme nur mit umfangreichen thermodynamischen Berechnungen zuverlässig auslegen.

Klaus Schreiner

Kapitel 1. Fahrwiderstand und Motorleistung

Verbrennungsmotoren werden in ganz unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Mit unterschiedlichen Motorgrößen findet man sie in Rasenmähern, Motorrädern, Pkw und Lkw, in landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Lokomotiven, Schiffen und im Bereich der Energieversorgung. Die Berechnung der Verbrennungsmotoren ist weitgehend unabhängig vom Anwendungsfall. Im vorliegenden Buch werden im Allgemeinen Beispiele aus dem Bereich der Pkw verwendet, weil diese Anwendung den meisten Leserinnen und Lesern geläufig ist. Die physikalischen Gleichungen gelten aber auch für die anderen Anwendungsarten.In diesem ersten Kapitel des Buches geht es um die Frage, wie man den Leistungsbedarf eines Kraftfahrzeuges berechnen kann. Daraus ergibt sich dann automatisch die Leistung, die der Motor bereitstellen muss.

Klaus Schreiner

Kapitel 7. Grundlagen elektrischer Maschinen

Nach einer kurzen Einführung in das grundlegende Funktionsprinzip elektrischer Maschinen und das Drehstromsystem werden die drei wesentlichen Grundvarianten elektrischer Maschinen, die Asynchronmaschine, die fremderregte und die permanentmagnetisch erregte Synchronmaschine, vorgestellt. Es folgt ein Überblick über den konstruktiven Aufbau von Stator und Rotor dieser drei Motorvarianten. Anschließend werden die physikalischen Hintergründe der Rekuperation (Spannungserzeugung) und des motorischen Betriebs (magnetische Kraftwirkung) näher erläutert. Der Grunddrehzahlbereich und der Feldschwächbereich, die im zweiten Kapitel rein phänomenologisch vorgestellt wurden, werden nun auf Basis der magnetischen Eigenschaften des Motors im Detail vorgestellt. Den Abschluss des Kapitels bilden Überblicke über die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe und über die in elektrischen Maschinen auftretenden Verluste.

Martin Doppelbauer

Kapitel 4. Fahrwiderstände und Energieverbrauch

Die Fahrwiderstandskraft setzt sich aus verschiedenen Anteilen zusammen. Zusammen mit der Geschwindigkeit ergibt sich die benötigte Antriebsleistung. Durch Rekuperation kann bei Elektroautos ein Teil der aufgewendeten Energie beim Verzögern zurückgewonnen werden. Das Kapitel zeigt die weltweit gebräuchlichsten Fahrzyklen und stellt die Messung des Energieverbrauchs von Hybridfahrzeugen dar. Zum Schluss werden die CO2-Effizienzklassen von Pkw vorgestellt.

Martin Doppelbauer

Kapitel 3. Hybride Fahrzeugantriebe

In diesem Kapitel werden die hybriden Fahrzeugklassen, Betriebsarten und Technologien eingeführt. Es wird ein Überblick über die gebräuchlichen Motor- und Getriebevarianten für hybride und vollelektrische Pkw gegeben. Die hybriden Fahrzeugklassen vom Micro-Hybrid bis zum Plug-in-Hybrid werden im Detail vorgestellt. Die benötigten Motorleistungen und Batteriekapazitäten und die damit realisierbaren technischen Funktionen werden dargestellt. Anhand des Muscheldiagramms der Verbrennungskraftmaschine wird anschaulich erläutert, wie durch hybride Antriebe eine Kraftstoffeinsparung realisiert werden kann und welches Potenzial besteht. Abschließend werden die hybriden Antriebsstränge (serieller, paralleler und leistungsverzweigter Hybridantrieb) behandelt. Wesentlich für die Funktionsweise des leistungsverzweigten Antriebs ist das Planetengetriebe, das in einem eigenen Abschnitt im Detail vorgestellt wird.

Martin Doppelbauer

Kapitel 6. Energiespeicher

Dieses Kapitel vermittelt die Grundlagen elektrochemischer Speicher. Die derzeit wichtigsten Varianten Blei-Akkumulator, Nickel-Metallhydridbatterie und Lithium-Ionen-Batterie werden im Detail vorgestellt. Gerade bei der Li-Ionen-Batterie gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien für Anode, Kathode und Elektrolyt, woraus zum Teil recht unterschiedliche Betriebseigenschaften resultieren. Eigene Abschnitte widmen sich den verschiedenen Ladeverfahren, dem Ladungsausgleich (Balancing) zwischen den verschiedenen parallelgeschalteten Zellen, den Zellbauformen sowie dem Aufbau von Batteriespeichersystemen (Stack, Batteriemanagement). Eine möglichst genaue Modellierung des Betriebsverhaltens von Lithium-Ionen-Akkus ist erforderlich, um das schnelle Laden so zu kontrollieren, dass keine irreversiblen Schäden auftreten. Geeignete Modelle werden vorgestellt. In den letzten Abschnitten des Kapitels werden die verschiedenen Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff besprochen.

Martin Doppelbauer

Kapitel 14. Umwelteinflüsse

Die Umstellung auf nachhaltigen Energie- und Ressourcenverbrauch ist heute die wichtigste Aufgabe der Menschheit. Dazu gehört auch eine emissionsneutrale Energieversorgung für den Straßenverkehr. In diesem Abschnitt wird dieses umfangreiche Thema zunächst schlaglichtartig anhand von Kennzahlen und politischen Zielvorgaben eingeführt. Danach werden die Emissionen beim Betrieb von Pkw in unterschiedlichen Szenarien durch die Aufstellung von Well-to-Wheel Analysen verglichen. Letztlich ist jedoch eine ganzheitliche Betrachtung erforderlich, also mit Berücksichtigung der energetischen und Materialaufwände für die Fahrzeugherstellung, für das Recycling sowie für Aufbau und Betrieb der Tankinfrastruktur. Das Kapitel schließt mit einem kleinen Einblick in diese Life Cycle Analysen.

Martin Doppelbauer

Kapitel 2. Elektrische Fahrzeugantriebe

In diesem Kapitel werden die wesentlichen Betriebseigenschaften von elektrischen Traktionsantrieben, insbesondere die Drehzahl-/Drehmomentkennlinie und die betriebspunktabhängigen Verluste, vorgestellt. Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu konventionellen Verbrennungskraftmaschinen werden aufgezeigt. Ein Schwerpunkt liegt auf der Erläuterung von Grunddrehzahl- und Feldschwächbereich sowie auf den diversen Betriebsgrenzen im Dauer- und Kurzzeitbetrieb. Auch rein elektrische Antriebe benötigen ein Getriebe, um eine kompakte und kosteneffiziente Bauweise zu erreichen. Für die Platzierung des Elektromotors im Antriebsstrang stehen verschiedene Varianten zur Auswahl, deren technische Eigenschaften vorgestellt werden.

Martin Doppelbauer

Kapitel 15. Kosten

In diesem Kapitel werden die infrastrukturellen Aufwendungen betrachtet, die für die Einführung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben erforderlich sind. Der Fokus liegt dabei auf batterieelektrischen und Brennstoffzellen-Pkw. Zunächst wird die für Erzeugung und Verteilung der Energieträger benötigte Infrastruktur abgeschätzt. Darunter fällt auch der Aufbau eines hinreichend engmaschigen Netzes von Lademöglichkeiten für batterieelektrische Fahrzeuge. Im Anschluss werden aktuelle und perspektivisch erreichbare Produktionskosten im Vergleich zu konventionellen Pkw mit Verbrennungsmotor abgeschätzt. Abschließend wird kurz auf die Aufwände für die Wartung der Fahrzeuge eingegangen.

Martin Doppelbauer

4. Technologische Trends

Was werden die Fahrzeuge der Zukunft können?

Ob selber fahren oder mitfahren, ob besitzen oder sharen: Die Attraktivität eines Mobilitätsangebots hängt immer auch und in besonderem Maße von den Eigenschaften und Funktionen der dabei eingesetzten Fahrzeuge ab. Wer sich also ein Bild von der Mobilität der Zukunft machen möchte, sollte sich ein Bild von den Fahrzeugen machen können, die dann auf den Straßen unterwegs sein werden. Um das tun zu können, sollte man sich wiederum intensiv mit den technologischen Innovationen auseinandersetzen, an denen die Fahrzeughersteller heute arbeiten. Und darüber, welche Technologien hier relevant sind, herrscht in der Branche heute herstellerübergreifend Einigkeit: Elektrifizierte Antriebe, autonomes Fahren, Vernetzung und Mobilität als Dienstleistung sind die Kernelemente so gut wie aller Strategiepapiere.

Julian Weber

Wet clutch as an enabler of cost-efficient hybrid drive systems – Decoupling as functional extension

Measures to improve the efficiency of internal combustion engine driven vehicles such as downsizing- and downspeeding can lead to unwanted side effects such as higher torque excitations by the drive unit. Also future hybrid drive train topologies and new operation modes as a result of hybridization and ongoing change in mobility lead to changed and new excitations. The simultaneously increasing demands for comfort by the customer make new measures to reduce vibrations necessary in modern drive trains.

A. Albers, Arne Bischofberger, S. Ott

5. Erstellen und Nutzen der Dokumentation während der Projektabwicklung

Ausgehend vom Lebenszyklus der Anlage und Dokumentation (s. Abschn. 1.5) werden in diesem Kapitel die Lebensphasen der Gesamtdokumentation im Engineering und während der Anlagenrealisierung inkl. Inbetriebnahme betrachtet.

Klaus H. Weber, Frank Mattukat, Manfred Schüßler

Kapitel 6. Wie täuschen Manager sich und andere?

Manager, die offensichtlich Fehler begehen, werden früher oder später infrage gestellt, von eigenen Mitarbeitern, Kollegen, Vorgesetzten und bisweilen auch von der eigenen Person. All dies ist Sand im Getriebe einer erfolgreichen Karriere. Wer ihn beseitigen will, muss gleichermaßen Selbstzweifel und die Zweifel der anderen an der eigenen Person bekämpfen. Wie gut, dass einem jeden von uns zahlreichen Strategien zur Verfügung stehen, um sich selbst und andere erfolgreich zu täuschen.

Uwe Peter Kanning

Kapitel 3. An welchen Eigenschaften scheitern Manager?

Da insbesondere Spitzenmanager viel zu selten professionell auf ihre Eignung überprüft werden, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass sie Eigenschaften aufweisen, die letztlich einer guten Erfüllung ihrer Arbeitsaufgaben im Wege stehen.

Uwe Peter Kanning

Kapitel 4. Wie führen schlechte Manager?

Manager sind immer auch Führungskräfte, die mehr oder weniger viele Menschen direkt und indirekt führen müssen. Wer hierbei Fehler macht erzeugt Folgeprobleme, die weit über die eigenen Fehlentscheidungen hinaus Wirkung entfalten können.

Uwe Peter Kanning

Kapitel 11. Kraftfahrzeugsteuerrecht

Der Klimawandel sowie eine zunehmende Ökologisierung im Bewusstsein vieler Bürger haben dazu geführt, dass die Kraftfahrzeugsteuer in den letzten Jahren einem tief greifenden Wandel unterlag. War bis vor wenigen Jahren noch der Hubraum zentrale Grundlage zur Bemessung der Kraftfahrzeugsteuer, hat sich die KFZ-Steuer nun zu einer emissionsabhängigen Steuer gewandelt. Aufgrund einer Vielzahl neuer Fahrzeuge, wie Quads oder moderner Elektrofahrzeuge, steht der Gesetzgeber in der stetigen Verpflichtung, die gesetzlichen Regelungen aktuell zu halten. Diese gesetzgeberische Verpflichtung lag schon bisher beim Bund, jedoch kamen die Erträge der Kraftfahrzeugsteuer den Ländern zugute. Seit 1.7.2009 handelt es sich um eine Bundessteuer, sodass auch die Ertrags- und Verwaltungskompetenz auf den Bund übergegangen ist.

Elke Sievert

Kapitel 2. Konstruktiver Aufbau der 6 – Loch – Gelenkkupplung

Die 6-Loch-Gelenkscheibe ist ist im Fall der Anwendung im PKW-Heck- Antrieb zwischen Getriebeausgang und dem vorderen Antriebswellenrohr zwische Getriebe- und Antriebswellenflansch verbaut. Radial ist sie über einen Zentrierzapfen am Getriebeausgang und einer sog. elastischen Zentrierhülse geführt.Das getriebeseitig anliegende Drehmoment wird in der Kupplung über elastomerummantelte Kordschlingenpakete, welche aus mehreren hundert einzelnen Fadenschlingen bestehen, auf die Gelenkwelle transportiert, die sich um zwei benachbarte stählerne Rohrbuchsen winden.Die so konstruierten Schlingenpakete sind in den Kupplungen kranzförmig derart angeordnet, dass sich die Radien zweier benachbarter Schlingenpakete, welche dieselbe Rohrbuchse umschlingen, überlappen. Zu axialen Führung des Kordschlingenverbandes dienen mindestens je zwei metallische Buchsen mit Bund (Bundbuchsen), die auf die Rohrbuchsenenden axial aufgepresst sind.Die Gelenkkupplung wird an beiden Flanschen durch je drei Schrauben, welche auf ihrem Lochkreis in Sechserteilung verteilt sind, befestigt.Dabei ist konstruktiv sicher gestellt, dass die axiale und radiale Mitte der Kupplung und das axiale und radiale Zentrum der Winkelbeweglichkeit der Zentrierhülse in einem Punkt liegen.In der axialen Mittelebene der Kupplung sind drei Kraftübertragerfedern (KüF) am Umfang 120° versetzt angeordnet, die sich bei Vorwärtsfahrt dehnen und das Zugmoment im Wesentlichen übertragen (Zugschlingen). Drei Schub-KüF (Schubschlingen) sind jeweils axial hälftig geteilt in Umfangsrichtung zwischen den Zugschlingen angeordnet, die bei Rückwärtsfahrt das sog. Schubmoment übernehmen.

Horst Rainer Andrä, Gabor Siegfried Andrä

8. Können wir uns einigen?

Wer heute in die Zukunft blickt, wird kaum bezweifeln, dass moderne Technologie das Leben vieler Menschen fundamental verändern wird. Ungewiss bleibt, welche Menschen davon betroffen sein werden, und in welcher Hinsicht. Frey und Osborne haben im Jahr 2013 geschätzt, dass in den USA 47 Prozent der Jobs durch Automatisierung ersetzt werden können [1]. In Übertragung der Studie auf deutsche Verhältnisse stellte man fest, dass man das technische Automatisierungspotenzial anhand von beruflichen Tätigkeitsstrukturen, technischen Engpässen und Expertenbefragungen ermittelt hatte. Häufig jedoch verändern neue Technologien Arbeitsplätze, ohne sie zu beseitigen. Durch Automatisierung gewonnene Freiräume können von den Beschäftigten genutzt werden, um Tätigkeiten auszuüben, die nur schwer automatisierbar sind, sofern sie darauf vorbereitet werden. Zudem würden sich technische Potenziale in der Unternehmenspraxis weder zwangsläufig noch unmittelbar durchsetzen. Der Anteil der in Deutschland automatisierbaren Arbeitsplätze wurde auf 12 Prozent geschätzt. Betroffen seien insbesondere Geringqualifizierte und Geringverdiener [2].

Peter Kinne

Die Hotelbetriebs-Gesellschaft

Der InvestorHotelbetriebs-Gesellschaft Leopold Koppel: Sein Feld, so erscheint es bisher, war die Industrie. Sicherlich, er begann als Bankier, doch Ambitionen, eine Bankengruppe oder gar einen Bankenkonzern zu bilden, hatte er nicht. Seine Bank dient ihm als Mittel zum Zweck: Er nutzte sie, um zum einem bedeutenden Investor in der deutschen Industrie aufzusteigen, mit Töchtern in Nachbarländern. Sicherlich, auch im Handel (mit Diamanten) hatte er sich versucht, aber dies war nicht wirklich ein strategisch verstandener Einstieg, sondern gezielt auf Kaisers Gunst. Wie aber fand er den Weg in die Hotellerie und Gastronomie?

Hans H. Lembke

Konsum neu denken – damit die Dinge besser werden

Nachfolgend beschreibe ich persönliche Ansichten zum Themenfeld Konsum, aus denen heraus ich mein Engagement in der Verbraucherpolitik begründe. In dieser Beschreibung bin ich stellenweise bewusst pointiert und verschärfend in der Darstellung, um damit einen Impuls für eine Debatte zu einer Erneuerung von Leitbildern im Konsum zu geben. Mit ‚wir‘ meine ich im Text dabei die Konsumenten.

Stefan Schridde

Kapitel 1. Grundlagen der IT-gestützten Logistik

„Tempora mutantur, nos et mutamur in illis – Die Zeiten ändern sich und wir uns mit ihnen“. Durch die zunehmende Globalisierung, die sich in den vergangenen Jahrzehnten sukzessive vollzogen hat, durch den Wandel von Kundenanforderungen und Märkten sowie erstarktes Umweltbewusstsein und maßgeblich beeinflusst durch technischen Fortschritt sowie Digitalisierung haben sich Handlungsfelder sowie Kernfunktionen der Logistik nachhaltig verändert. Es kann in diesem Zusammenhang sowohl aus theoretischer als auch aus praxisrelevanter Perspektive von einem bedeutenden Paradigmenwechsel gesprochen werden.

Iris Hausladen

24. Massiv-Umformung

Der Begriff Massivumformung ist ein Sammelbegriff für die Verfahren, wie Walzen, Gesenkschmieden, Gesenkformung, Fließpressen, Schmieden (Freiformschmieden), Stauchen, Strangpressen, bei denen durch Werkzeuge an einem metallischen Werkstück Querschnittsänderungen erzeugt werden, ohne dabei Material abzutragen.

Karl-Rudolf Hegemann, Ralf Guder

3. Systemisches Denken und Psychologie

Zahlreiche Erkenntnisse der wissenschaftlichen Psychologie – z. B.: Konstruktivismus, Kohärenzprinzip und Kommunikationstheorien – untermauern und konkretisieren die dargestellten Grundlagen eines systemischen Verständnisses. So erscheinen Befunde aus der Wahrnehmungs- und Gedächtnispsychologie im systemischen Verständnis als typische Prozesse der Musterbildung. Damit wird eine anspruchsvolle Grundlage für das Verständnis von Coaching gelegt.

Thomas Webers

12. Problemreflexion

Die vornehmliche Aufgabe des Coachs im systemischen Verständnis ist es nicht, eine Diagnose zu stellen und anschließend die entsprechende Intervention zu planen. Auch Diagnostik ist als Koproduktion zu verstehen – und damit ist der Übergang zwischen Diagnostik und Intervention fließend. Das Arbeiten mit Hypothesen dient dazu, Muster zu explorieren, zu verstören und die Handlungsmöglichkeiten der Klienten u. a. durch Perspektivenwechsel zu erweitern. Gleichwohl sind im Business-Kontext inhaltlich Themen relevant, die der Coach beherrschen muss, will er den Klienten hilfreich begleiten.

Thomas Webers

Kapitel 3. Gestalten, Design, Fügen, Auslegung, Berechnungsansätze, Simulation, EDV-unterstützte Konstruktion und Kosten von Kunststoffbauteilen

Das Kap. 3 wurde um Fügen und Verbinden (Schweißen, Schnappen, Schrauben) erweitert und ansonsten überarbeitet. Es fasst das Konstruieren und Gestalten mit Kunststoffen zusammen, das erweitert wurde. Unverändert ist die Bauteilauslegung (einschließlich der Berechnungsansätze) und Simulation. Die Verantwortlichkeiten bei der Formteilentwicklung am Beispiel Automobilindustrie gibt Einblicke bis hin zu Schnittstellen. Zahnräder und Kunststoffrohre als Anwendungsbeispiel und Bauteilkosten schließen Kap. 3 mit einer Kostenrechnung ab. Umfangreich fügten wir auch im Kap. 3 viele Anwendungsbeispiele und neuere Literatur hinzu.

Martin Keuerleber, Peter Eyerer

Kapitel 8. Betrieb

Kap. 8 setzt sich mit den Kernelementen unternehmerischer Wertschöpfung auseinander. Dabei macht es keinen Unterschied, ob der Betrieb Produkte entwickelt und herstellt oder ausschließlich Dienstleistungen erbringt.

Martin Hinsch

Kapitel 6. Nachhaltigkeitsmanagement

Ein professionelles Nachhaltigkeitsmanagement basiert auf der konsequenten Anwendung aller drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – der ökonomischen, der ökologischen und der sozialen Dimension. Der einzigartige Nutzen eines Nachhaltigkeitsmanagements entsteht aus der Struktur der drei gleichwertigen tragenden Säulen der Nachhaltigkeit. Dadurch wird Nachhaltigkeitsmanagement in jeder Dimension positive Effekte generieren. Diese positiven Effekte unterstützen und stärken sich zudem noch gegenseitig.

Michael Wühle

4. Ein eigenes Kultur-Modell entwickeln

Welche Unternehmenskultur herrscht in einem Unternehmen vor? Welche wäre erwünscht? Um diese Fragen zu beantworten ist es grundlegend, ein Modell der verschiedenen relevanten Faktoren einer Unternehmenskultur zu entwickeln. In der Wissenschaft und Praxis sind verschiedene Standardmodelle vorzufinden, die sich durchaus zur Bestimmung der Unternehmenskultur eignen. Einige dieser Modelle werden in diesem Abschnitt vorgestellt und diskutiert. Allerdings erscheint ein individuelles, auf das jeweilige Unternehmen abgestimmte Modell den Standardmodellen überlegen. Jedes Unternehmen besitzt seine eigene spezifische Unternehmenskultur und diesem Umstand wird durch die Individualisierung Rechnung getragen. In diesem Abschnitt wird eine konkrete Vorgehensweise vorgeschlagen. Diese basiert auf dem Kultur-Diamant-Modell, das durch die inhärente Offenheit eine unternehmensindividuelle Entwicklung und Anpassung ermöglicht. Dadurch kann es zukünftig jederzeit an neue Bedingungen und Anforderungen angepasst werden. Mit diesem Modell erhält jedes Unternehmen ein eigenes, individuelles Unternehmenskultur-Modell. Die selektierten individuellen Kulturfaktoren sind auf ihre Kongruenz und Unterstützung der aktuellen und zukünftigen Unternehmensziele und -strategien abzugleichen.

Josef Herget

Kapitel 14. Waldwege

ZurRecyclingmaterial touristischen Erschließung soll in einem Wiesen- und Waldgebiet ein Wegenetz angelegt werden. Durch die gezielte Anlegung von Wegen können sensible Bereiche, etwa Vogelbrutstätten, dem steigendem Besucherdruck entzogen werden und somit ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden. Im Rahmen der Baumaßnahmen sollte das durch Rückbau von Betonflächen gewonnene Beton-Recyclingmaterial als Unterbau verwendet werden.

Marc Kappel

2. Produktionsfaktoren

Kap. 2 bespricht die Produktionsfaktoren Mensch, Betriebsmittel und Material sowie den Faktor „Information“ als Grundlage der betrieblichen Leitung. Der Abschnitt "Produktionsfaktor Mensch" beschreibt u. a. Maßnahmen zur Erhöhung der menschlichen Arbeitsleistung durch eine entsprechende Arbeits- und Lohngestaltung. Beim Produktionsfaktor Betriebsmittel werden Organisationstypen der Fertigung diskutiert und Detailprobleme vorgestellt, die sich durch die Wahl eines bestimmten Organisationstyps ergeben. Der Abschnitt Produktionsfaktor Material zeigt, welche Profitabilitätswirkung durch eine Materialstandardisierung erreicht werden kann und wie sich Materialien klassifizieren lassen, um geeignete Dispositionsstrategien abzuleiten. Danach wird auf die von der betrieblichen Leitung genutzten Informationen und Informationssysteme eingegangen. Dabei wird zunächst eine typische industrielle IT-Systemlandschaft mit Fokus auf Supply-Chain-Management-Systeme vorgestellt und abschließend die Informationsträger „Stückliste“ und „Arbeitsplan“ besprochen.

Florian Kellner, Bernhard Lienland, Maximilian Lukesch

2. Analyse der technischen Zuverlässigkeit

Der Produkterfolg wird vom Preis und vom Anwendungsnutzen bestimmt. Der Anwendungsnutzen, den eine bezogene Komponente beim industriellen Kunden erzeugt, hängt maßgeblich von der Zuverlässigkeit (Reliability) dieses Bauteils ab. Unter der Zuverlässigkeit verstehen wir die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Komponente während einer definierten Zeitdauer unter gegebenen Funktions- und Umgebungsbedingungen nicht ausfällt. Vor allem für Industriebetriebe, die Maschinen und Anlagen mit hohem Wert oder Vorprodukte in großen Stückzahlen verwenden, ist der ungestörte Materialfluss und damit die Zuverlässigkeit von hoher Bedeutung.Ausfälle einzelner Komponenten können ggf. ganze Fertigungssysteme beeinträchtigen (siehe Bd. I, Abschn. 2.9: Systemfunktionen). Es ist deshalb notwendig, sich mit der Zuverlässigkeit von Komponenten zu beschäftigen. Wahrscheinlichkeitsverteilungen geben an, wie die Lebensdauer einer Komponente bis zum ersten Ausfall verteilt ist. Sind die Lebensdauerverteilungen erst einmal bekannt, dann lassen sich technische Konstruktionen und Fertigungsabläufe, Instandhaltungsstrategien sowie betriebliche Produktions- und Investitionsentscheidungen unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeit optimieren.

Thomas Bonart, Jürgen Bär

1. Einführung

In Kap. 1 werden Grundbegriffe der Verfahrenstechnik sowie des Apparate- und Anlagenbaus eingeführt. Die Apparate- und Anlagentechnik beschäftigt sich innerhalb der Verfahrenstechnik mit der technisch-wirtschaftlichen Umsetzung und dem Betrieb verfahrenstechnischer Prozesse in Form von Apparaten, Maschinen und Anlagen. Das schließt die Planung und Entwicklung sowie den Bau solcher Anlagen mit ein. Da dabei zum Teil erhebliche finanzielle Mittel eingesetzt und in den später betriebenen Anlagen oftmals große Stoff- und Energieströme umgewandelt werden, sind auch die mit der Umsetzung verbundenen umweltrelevanten sowie betriebs- und volkswirtschaftlichen Aspekte zu beachten. Das Kap. 1 beinhaltet eine Einführung in die Entwicklung und Planung verfahrenstechnischer Anlagen und schließt mit einer Literaturübersicht von etablierten deutschsprachigen Fachbüchern zur Thematik.

Siegfried Ripperger, Kai Nikolaus

8. Theoretische Grundlagen der Innovation

Großkonzerne, Mittelständler oder Startups – alle Unternehmen müssen für eine permanente Entwicklung und Erneuerung ihrer Produkte, Prozesse und ihrer Geschäftsmodelle sorgen, um langfristig erfolgreich zu sein. Innovationen sind für die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen von großer Bedeutung. Durch erfolgreiche Innovationen erhalten Wissensarbeit und Lernprozesse in Unternehmen ihre Vollendung und Bestätigung: Aus Wissen und Ideen entstehen Produkte, die zu wirtschaftlichem Erfolg und der Marktposition des Unternehmens beitragen und seine Zukunftschancen sichern. Globalisierung, technischer Fortschritt und hart umkämpfte Käufermärkte führen zu immer kürzeren Produktlebenszyklen, zu einer erheblichen Angebotsausweitung und einem enormen Innovationsdruck auf Unternehmen. Die Innovationen können nicht dem Zufall überlassen werden, sondern erfordern ein systematisches Management. In diesem Kapitel werden die Definitionen der Innovation sowie die Innovationstypen nach Gegenstandsbereich, Auslöser und Neuheitsgrad betrachtet. Außerdem werden die Aufgaben und Dimensionen des Innovationsmanagements beschrieben.

Rolf Franken, Swetlana Franken

Kapitel 7. Energieumwandlung

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden. Unterschiedliche Energieformen können daher lediglich von der einen in die andere umgewandelt werden. Unter der elektrischen Energieumwandlung werden all jene Vorgänge verstanden, die eine nichtelektrische Energieform in eine elektrische umformen. Hierzu ist auch der Begriff der elektrischen Energieerzeugung gängig. Will man sich einen Überblick über Möglichkeiten der Energieumwandlung im Allgemeinen verschaffen, ist es sinnvoll, sich zunächst mit den Energiequellen, den Energievorräten und dem Energiebedarf sowie mit den damit verbundenen Reichweiten zu befassen. Darüber hinaus ist es wichtig zu verstehen, wie die Elektrizitätswirtschaft funktioniert. Es wird erklärt, wie Energieversorgungsunternehmen arbeiten, was ein Verbundnetz ist und wie sich Strompreise bilden. Anschließend werden verschiedene Arten von Energieumwandlungsanlagen in Form von Kraftwerken behandelt. Ein großer Teil des Kapitels beschäftigt sich mit thermischen Kraftwerken und deren Funktionsweise (Verbrennungsprozess, Kesselanlage, Dampfprozess, Dampfturbinen, Gasturbinen und Kraft-Wärme-Kopplung). Auch wenn in Deutschland (Stand 2013) ein Beschluss zum AusstiegAusstieg aus der Kernenergie aus der KernenergieKernenergieausstieg vorliegt, ist es sinnvoll die verschiedenen Arten von Kraftwerken und deren Betriebsweise zu kennen. Deshalb werden der Leichtwasserreaktor, der Hochtemperaturreaktor, der Schwerwasserreaktor, der Schnelle Brüter und der Fusionsreaktor erklärt. Auch die Themen Reaktorsicherheit und Gefahrenpotentiale werden mit Blick auf die Vorfälle im Jahre 2011 in Fukushima betrachtet. Im weiteren Verlauf wird auf die verschiedenen Arten der regenerativen Energieumwandlung eingegangen: Möglichkeiten der Energieumwandlung aus Wasserkraft, Windkraft, Solarstrahlung, Biomasse und Geothermie werden vorgestellt. Ebenso wird die Wasserstofftechnologie erklärt. Ein in Zukunft vielfältigerer Energiemix stellt die Einhaltung der Netzstabilität vor neue Herausforderungen. Daher wird auf die wichtige Funktion der Netzregelung eingegangen. Abschließend wird das Thema der rationellen Energieanwendung und der Technikfolgenabschätzung behandelt. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der CO2-Problematik, den Klimaschutzabkommen, den Emissionsrechtehandel und der Auswirkung auf Arbeitsplätze.

Richard Marenbach, Johann Jäger, Dieter Nelles

Kapitel 2. Elektrische Maschinen

Die Klasse der Betriebsmittel, die zu den elektrischen Maschinen gezählt werden, ist von den jeweiligen Autoren abhängig. In diesem Buch sollen unter dem Begriff „elektrische Maschinen“ diejenigen Betriebsmittel verstanden werden, die Energie mittels eines Magnetfeldes wandeln. Man unterscheidet zwischen ruhenden Maschinen, rotierenden Maschinen und translatorischen Maschinen. Die wichtigste ruhende elektrische Maschine ist der Transformator. Ausgehend vom Zweiwicklungstransformator werden der Drehstromtransformator sowie einige Sonderbauformen und die Strom- und Spannungswandler erläutert. Ausführlich wird im Folgenden auf die rotierenden elektrischen Maschinen eingegangen. Nach den Grundprinzipien stehen zunächst der Aufbau, sowie die Funktionsweise der Gleichstrommaschine im Mittelpunkt. Die für die Wandlung von mechanischer in elektrische Energie wichtige Synchronmaschine wird im Detail behandelt. Hier interessiert das Verhalten des Generators im „stationären Betrieb“ und beim „Kurzschluss“. Die Asynchronmaschine taucht in der elektrischen Energietechnik meist als Motor auf, obwohl sie auch im Generatorbetrieb arbeiten kann. Neben dem stationären Modell ist auch das Betriebsverhalten der Asynchronmaschine und deren Regelung zu behandeln. Als Spezialfälle werden die Sondermaschinen wie z. B. der Linearmotor, der Reluktanzmotor und der Schrittmotor behandelt. Das wichtige Gebiet der Antriebstechnik wird bei den einzelnen Maschinentypen sowie bei den Themen Elektrolokomotiven, Straßenbahnen, Elektroauto und der Elektromobilität behandelt. Weil diese stark mit der Ökologiediskussion in Verbindung steht, gibt es Überschneidungen mit dem Abschn. 7.5 und dem Abschn. 7.9.Gelegentlich werden auch die Stromrichter als elektrische Maschinen behandelt. Hier ist diesen ein eigenes Kapitel gewidmet.

Richard Marenbach, Johann Jäger, Dieter Nelles

Kapitel 5. Schaltanlagen

Die Leitungen des Energieversorgungsnetzes müssen in geeigneter Weise miteinander verbunden werden. Dabei wäre es am einfachsten, sie an ihren Enden fest zu verknüpfen, wie es in den Abzweigdosen der Hausinstallation der Fall ist. Dies würde jedoch bei einem Kurzschluss zum Ausfall des gesamten Netzes führen. Außerdem ist es aus Gründen der Zuverlässigkeit nicht sinnvoll, alle in einem Ort zusammenlaufenden Leitungen auch miteinander zu verbinden sondern einzelne Verbraucher oder Verbrauchergruppen zusammenzufassen. Es besteht deshalb die Aufgabe, Leitungen getrennt zu schalten und teilweise separate Knoten zu bilden. Hierzu verwendet man Schaltanlagen, die eine freizügige Verbindung von Leitungen einer Spannungsebene gestatten. Eine Schaltanlage gliedert sich in einen primärtechnischen und einen sekundärtechnischen Teil. Zur Primärtechnik einer Schaltanlage gehören alle Bereiche und Betriebsmittel wie z. B. Schalter oder Sammelschienen, die auf hohem Spannungspotenzial liegen bzw. von großen Strömen durchflossen werden können. Deren Aufbau wird ausführlich beschrieben. Damit eine Schaltanlage überwachbar und steuerbar ist, müssen die hohen Spannungen und Ströme so umgewandelt werden, dass sie messtechnisch zu verarbeiten sind. Das geschieht durch Stromwandler und Spannungswandler. Die Messtechnik ist auf der Sekundärseite dieser Wandler angeschlossen, weshalb dieser Anlagenbereich sekundärtechnischer Bereich genannt wird. Die Aufgaben der Sekundärtechnik wie z. B. Melden, Steuern, Messen und Zählen werden erklärt.

Richard Marenbach, Johann Jäger, Dieter Nelles

Kapitel 4. Elektrische Netze mit Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien

Das Kapitel informiert über die Änderungen der Netzeigenschaften beim breiten Einsatz der dezentralen Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien: bi-direktionale Leistungsflüsse, Spannungsschwankungen, Energieverluste, Blindleistungsmangel, Spannungshaltung, Spannungsstützung, Spannungsqualität und vieles mehr. Die neue Vorgehensweise zur Spannungsregelung im Elektrizitätsversorgungssystem mit dezentralen Erzeugungsanlagen wird behandelt. Der Einfluss fluktuierender Leistungen dieser Erzeugungsanlagen auf die Verlustleistung, Elektroenergieverluste und Blindarbeit wird diskutiert. Die Übertragungsnetze und Seeplattformen für Offshore-Windparks sowie Netzanschluss der Stromerzeugungsanlagen auf dem Meeresboden werden ebenfalls betrachtet.

Boris Valov

Kapitel 5. Erzeugungsanlagen mit Nutzung Erneuerbarer Energien

Die erforderlichen Eigenschaften der Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien können nicht in klassischen Generatoren sichergestellt werden. Unterschiedliche Generatorsysteme werden in Bezug auf die Einsatzeignung in Erzeugungsanlagen Erneuerbarer Energien gegenübergestellt. Deren elektrische Eigenschaften werden im Hinblick auf Volatilität des ins Netz eingespeisten Stromes behandelt. Die systemtechnischen Anforderungen der Netzkodizes an das statische und dynamische Verhalten der Erzeugungsanlagen bei volatiler Leistungseinspeisung sowie bei Netzfehlern sind zusammengefasst und erläutert. Aus der Analyse des volatilen Verhaltens der Erzeugungsanlagen werden Möglichkeiten für die Reduzierung der internen Verluste und dadurch die Steigerung der Erträge gezeigt. Die Netzrückwirkungen werden vom Gesichtspunkt der Standardisierung, Messung, Messverfahren, Berechnung und Beurteilung betrachtet.

Boris Valov

Kapitel 2. Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien

Aus erneuerbaren Energieträgern kann elektrische und/oder thermische Energie gewonnen werden. Welche Energieart am Ausgang einer Energieerzeugungsanlage höhere Priorität bekommen soll, hängt vom Anlagentyp (statische oder rotierende) und von ihrem Auslegungsziel (Strom- oder Wärmeerzeugung) ab. Das Verfahren der Elektroenergieerzeugung aus Energien des Windes, der Sonnenstrahlung, des fließenden Gewässers und der Wasserströmungen auf See sind kurz beschrieben. Allgemeine technische Eigenschaften der Windenergieanlagen, PV-Anlagen, Wasserkraftwerke, Biomasse- und Biogasanlagen sowie Stromerzeugungsanlagen aus Energien von Gezeiten, Wellen und Meeresströmungen werden aufgezeigt.

Boris Valov

Kapitel 10. Exemplarische Arbeiten aus der internationalen Praxis des Transportation-Designs

Eine überraschend große Zahl an HfG-AbsolventenTransportation-Design arbeitete nach Schließung der HfG als Transportation-Designer in Industrie und freiem Beruf. Die folgende Dokumentation umfasst über 40 Namen, einschließlich mehrerer ehemaliger Dozenten.

Hartmut Seeger

Kapitel 11. Ausgewählte Lehr- und Forschungsprojekte an internationalen Designhochschulen

Von den über 40 Alumni in dieser Dokumentation (ohne HfG-Dozenten) waren 28 Dozenten, d. h. HochschullehrerHochschullehrer und InstitutsleiterInstitutsleiter, Honorar-ProfessorenHonorar-Professor und Professur-VertreterProfessur-Vertreter sowie LehrbeauftragteLehrbeauftragter, an 23 Schulen von AhmedabadAhmedabad, Indien bis UlmUlm (Liste). Mehrere Kollegen waren an zwei Designschulen aktiv.

Hartmut Seeger

12. Der Fan

Um die gesteckten Ziele eines umweltfreundlichen Flugtriebwerkes, einen möglichst hohen Vortriebswirkungsgrad bei möglichst niedriger Lärmemission zu erreichen, werden immer höhere Bypassverhältnisse realisiert. Dieser Trend wird auch in naher Zukunft anhalten, um die politischen Vorgaben zu erfüllen. So strebt die EU-Kommission „European Aeronautics: Visio 2020“ in Kooperation mit dem „Advisory Council for Aeronautics Research in Europe" (ACARE) eine Halbierung der Lärm- und CO2-Emission, sowie eine Absenkung der NOx-Werte um 80 % an.

Franz Joos

2. Grundlagen der Aerodynamik

Zur Berechnung der Hauptbetriebsdaten der Strömungsmaschinen werden die aus der Strömungsmechanik bekannten Bilanzen

Franz Joos

Kapitel 6. Neue Fertigungstechnologien und Automatisierung

Die vierte industrielle Revolution verfolgt unter anderem das Ziel, mittels einer flexiblen Großserienfertigung zunehmend stärker individualisierte Produkte herzustellen. Einen zentralen Faktor stellt die fortschreitende Automatisierung dar, die mittels Integration moderner Produktionstechnik erreicht wird. Es kommen vermehrt technische Einrichtungen zum Einsatz, die menschliche Tätigkeiten sinnvoll ergänzen oder ersetzen. Ein höherer Automatisierungsgrad durch geeignete Lösungen führt dazu, dass die Prozesse auf Shopfloor-Ebene noch effizienter gestaltet werden können. Die Technologien Smarte und kollaborative Robotik, Additive Fertigung und Fahrerlose Transportsysteme verkörpern aktuelle Trends im Bereich der Produktionstechnik.

Johannes Pistorius

Funktions- & Gestaltoptimierung der Pedalerie eines Elektrofahrzeuges für SLM

In der Formula Student, einem Konstruktionswettbewerb für Studenten, gewinnt das Thema Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Mit geringerer Masse sind die konstruierten Rennwagen wettkampftauglicher. Daher bietet sich das Selektive Laserstrahlschmelzens an, um für den Anwendungsfall optimierte Geometrien zu erzeugen, welche mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht herstellbar sind. Eine geringe Teilezahl innerhalb von Baugruppen ist dabei vorteilhaft, um den Fertigungs- und Montageaufwand gering zu halten. In diesem Beitrag wird eine Methode zur Teilezahlreduktion, unter Anwendung der Funktionsintegration, entwickelt. Diese wird beispielhaft an der Pedalerie eines Formula Student Rennwagens durchgeführt. Basierend auf dieser Auswahl wird eine neue Geometrie ermittelt und mit Hilfe der Topologieoptimierung in iterativen Schritten das Gewicht optimiert. Die Geometrie wird mittels einer FE-Analyse validiert und das fertige Modell aus der Aluminiumlegierung ALSI10Mg gefertigt.

Henrik Müller-Wilderink, Renan Siqueira, Bastian Lippert, Roland Lachmayer

Chapter 2. Die Bedeutung des Onboardings für Ihren Erfolg als Führungskraft

Ihr Erfolg als Führungskraft hängt entscheidend davon ab, wie es Ihnen gelingt die richtigen Mitarbeiter an Bord zu holen und diese erfolgreich in das Team zu integrieren.

Doris Brenner

Kapitel 10. Harmonie und migrantische Mehrsprachigkeit – Conclusio

Willkommen in der Wohlfühlzone! Der entspannende Duft der Demokratie, die kuschelige Weichheit des Friedens, der himmlische Klang der Gleichheit, das herzerwärmende Knistern der Toleranz und auch – was heißt auch?! –, vor allem der süße Geschmack des Wohlstands. Doch die Wohlfühlzone schrumpft, und das immer schneller. Von heute auf morgen kann sich Mensch wieder draußen vor der Tür finden.

Assimina Gouma

Leadership Skills für den Vertrieb

Top-Leistungen im operativen Vertrieb qualifizieren keinen Verkäufer automatisch für das Management. Studien zeigen, dass erfolgreiche Vertriebsmitarbeiter häufiger befördert werden – dann aber überdurchschnittlich oft enttäuschen. Offenbar gilt das Peter-Prinzip auch im Vertrieb: Gute Verkäufer werden leider häufig bis zur Stufe der eigenen Unfähigkeit befördert. Eine schwache Führungskraft wird jedoch schnell zur Achillesferse der Vertriebsorganisation und begrenzt die Durchschlagskraft des Vertriebs als Speerspitze des Unternehmens. Frisch gebackene Führungskräfte tun daher gut daran, durch systematische Selbstführung zunächst ihre Persönlichkeit weiterzuentwickeln. Auf dieser Basis sind dann weitere Kompetenzen zu erwerben, die für Aufbau, Führung und Entwicklung einer professionellen Vertriebsorganisation ergiebig sind. Dabei handelt es sich insbesondere um die Kompetenzbereiche Auswahl & Training von Mitarbeitern, Motivation & Belohnung des Vertriebsteams und Monitoring & Controlling mittels Erfolgszielen und Vertriebskennzahlen.

Andreas Buhr, Lars Binckebanck

Kapitel 2. Verbrennungsmotoren

Das Ziel dieses Kapitels ist, kurz Grundlagen der Verbrennungsmotoren einzuführen und Hinweise auf die in der Entwicklung interessanten Messgrößen sowie auf sonstige Eigenschaften zu geben, die für den Betrieb am Prüfstand relevant sind. Nach einer Einordnung des Verbrennungsmotors in die Wärmekraftmaschinen werden unter diesem Aspekt die Gemischbildung, die Verbrennung flüssiger und gasförmiger Kraftstoffe, die Thermodynamik, der Kurbeltrieb, die Abgasnachbehandlung, die Kühlung, die Schmierung und die Elektrik betrachtet. Dies beinhaltet auch die Betrachtung des Luftsystems, der Kraftstoffanlage, z. B. einer Common-Rail-Einspritzung, sowie der Zündung beim Ottomotor. Abschließend wird auf die Besonderheiten von Forschungsmotoren eingegangen.

Kai Borgeest

Kapitel 8. Steuerung, Regelung und Automatisierung

In früheren Zeiten enthielten die Motoren wenig elektronische Komponenten und ein Prüfstand war kein mechatronisches, sondern ein mechanisches System, das weitgehend manuell bedient wurde. Dies ermöglichte zwar einen einfachen Aufbau, erforderte aber viel Handarbeit im täglichen Betrieb und führte zu Ungenauigkeiten bei Messungen. Heute erfolgt die Bedienung bequem und sicher von der Warte, wiederkehrende Aufgaben können automatisiert werden, Messergebnisse verschiedenster Sensoren können mit einem gemeinsamen Zeitstempel zusammengeführt und aufgezeichnet werden. Neben dem Gerät selbst arbeitet auch die Gebäudetechnik zu einem Großteil automatisch. Der Prüfstand kann in die unternehmensweite Informationstechnik eingebunden werden, was z. B. den Zugriff auf zentrale Datenbanken ermöglicht, wenngleich die Anbindung an die Büro-IT auch Risiken birgt. Das Kapitel gibt einen Überblick über die vielen Ebenen, in denen heute am Prüfstand Daten verarbeitet und Funktionen gesteuert werden. Wichtige Themen sind auch die stabile Regelung eines Arbeitspunktes und die statistische Versuchsplanung (DoE).

Kai Borgeest

Kapitel 6. Belastungsmaschinen

Sofern bei einem Fahrzeug nicht der Gang herausgenommen oder die Kupplung getrennt ist, wird der Motor im Fahrbetrieb mit einem Gegenmoment belastet. Einige Untersuchungen am Motor lassen sich am Prüfstand auch unbelastet durchführen, meist ist eine dem Fahrbetrieb ähnliche Belastung erforderlich. Zunächst einmal betrachten wir die im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte am Fahrzeug und Momente am Motor, dann werden wir die Maschinen betrachten, die am Prüfstand diese Belastung erzeugen. Im 19. Jahrhundert entwickelte W. Froude Wasserbremsen (Abschn. 6.1), um Schiffsantriebe definiert zu belasten. Diese Bremsen konnten sich später auf Prüfständen durchsetzen. Da Wasserbremsen vergleichsweise träge sind, wurden später Wirbelstrombremsen (Abschn. 6.2) eingeführt, ohne die Wasserbremsen, die sich durch ihre hohe Leistungsdichte auszeichnen, vollständig zu verdrängen. Mit dem Fortschritt der Leistungselektronik wurden gut regelbare, hochdynamische elektrische Maschinen (Abschn. 6.3) erschwinglich, die nicht nur als Bremse, sondern auch als Antrieb benutzt werden können. Heute sind elektrische Maschinen bei Pkw-Prüfständen am stärksten verbreitet. Auf Prüfständen, welche die Vorteile elektrischer Maschinen nicht ausnutzen, werden immer noch Wirbelstrombremsen und Wasserbremsen als kostengünstigere Alternative installiert. Auf Prüfständen für Großmotoren dominieren Wasserbremsen, da hier deren noch unübertroffene Leistungsdichte zum Tragen kommt und keine hohen Anforderungen an die Dynamik gestellt werden. Als weitere Alternative ist auf Prüfständen für Kleinstmotoren die Hysteresebremse verbreitet (Abschn. 6.4). In Einzelfällen werden zwei unterschiedliche Belastungsmaschinen zu einer Tandembremse kombiniert (Abschn. 6.5). Neben diesen Typen gibt es noch einige ausgefallene Prinzipien von geringer praktischer Relevanz.

Kai Borgeest

Kapitel 5. Prüfstandsmechanik

Wie bereits in Kap. 3 erläutert, befinden sich auf einer Grundplatte sowohl der Verbrennungsmotor als auch die Belastungsmaschine, beide sind mit einer Welle verbunden. Besonders der Verbrennungsmotor leitet nicht nur im Fahrzeug, sondern auch am Prüfstand störende Schwingungen ein, die wir in Abschn. 5.1 betrachten, deren Nichtbeachtung kann zu Schäden am Prüfling oder am Prüfstand führen, sowie die Umgebung des Prüfstandes stören. In Abschn. 5.2 werden wir kurz auf die Grundplatte eingehen. Während wir bereits bei der schwingungstechnischen Betrachtung in Abschn. 5.1 auf die Lagerung des Motors eingehen, werden wir das Thema in Abschn. 5.3 nochmals unter dem Aspekt des schnellen Prüflingswechsels aufgreifen. Recht ausführlich werden wir in Abschn. 5.4 eine nur scheinbar triviale Komponente betrachten, die Welle zwischen Prüfling und Belastungsmaschine. Während wir in Abschn. 5.1 linear gerichtete Schwingungen betrachteten, müssen wir bei der Welle Torsionsschwingungen, die nicht nur hochaufgelöste Messungen beeinträchtigen, sondern auch zur Zerstörung der Welle führen können betrachten. Auch können an der Welle Biegeschwingungen auftreten.

Kai Borgeest

Kapitel 7. Messtechnik

Wir werden uns in diesem Kapitel von den Schnittstellen des Motors in das Innere vorarbeiten (Abb. 7.1). Wir beginnen mit den äußeren Eingangsgrößen des Motors, dem Kraftstoffverbrauch und dem Luftverbrauch (Abschn. 7.1). In diesem Zusammenhang werden weitere Anwendungen der Durchflussmessung am Motor vorgestellt, auch wenn diese keine Eingangsgrößen sind. Äußere Ausgangsgrößen sind v. a. die mechanischen Größen Drehzahl, aktueller Drehwinkel (Abschn. 7.2) und Drehmoment (Abschn. 7.4) sowie die daraus abgeleitete Leistung (Abschn. 7.5). Kräfte und abgeleitete Größen wie Spannungen und Dehnungen sind keine typischen Ausgangsgrößen, sondern motorinterne Größen; da die Drehmomentmesstechnik auf der Kraftmesstechnik basiert, bietet es sich aber an, die Kraftmesstechnik zusammen mit der Messtechnik anderer mechanischen Größen zu behandeln (Abschn. 7.3). Neben den gewünschten mechanischen Ausgangsgrößen gibt es unerwünschte Eigenschaften des Motors, die ebenfalls an seinen Schnittstellen zur Außenwelt gemessen werden, nämlich Lärm (Abschn. 7.6), elektromagnetische Abstrahlung und die Empfindlichkeit gegenüber Einstrahlung (Abschn. 7.7) und Abgase (Abschn. 7.8). Wenn wir weiter ins Innere des Motors vorstoßen, so interessieren uns v. a. die thermodynamischen Zustandsgrößen Druck und Temperatur (Abschn. 7.9). Auch das Volumen ist eine wichtige Zustandsgröße der Thermodynamik, das aktuelle Volumen im Zylinder wird aber nicht gemessen, sondern aus dem Kurbelwellenwinkel berechnet. Andere, konstante Volumina im Motor (z. B. eines Einlasskrümmers) lassen sich aus Konstruktionsdaten berechnen. Neben Volumina sind auch Volumenströme und Massenströme wichtig. Diese werden in Abschn. 7.1 behandelt, weil sie v. a. an den Schnittstellen des Motors interessieren. Die letzte Stufe sind schließlich die Vorgänge im Herzen des Motors: die Strömung, Gemischbildung und Verbrennung im Zylinder. Die hierfür verwendete Messtechnik ist Gegenstand von Abschn. 7.10.

Kai Borgeest

Kapitel 12. Kraftstoffverbrauchsmessung

Mittels speziell für den Prüfstandsbetrieb mit rauen Umgebungsbedingungen ausgelegter Messgeräte wird der KraftstoffverbrauchKraftstoffverbrauch in der Fahrzeug- und Motorenentwicklung gemessen. Das Messgerät wird dazu in die Vorlaufleitung der Kraftstoffversorgung des Motors eingebunden. In der Motoren-, Getriebe- und Nebenaggregateentwicklung stellt die möglichst exakte Ermittlung des Kraftstoffverbrauches ein sehr wichtiges Werkzeug dar.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 15. Motorenprüfstand

Je nach verwendeterMotorprüfstand BelastungseinrichtungBelastungseinrichtung (Bremse) kann in Motorenprüfstände für stationäre oder transiente Messungen unterschieden werden. Dabei versteht man unter stationären Messungen diskrete Betriebspunkte des Motors, die nacheinander angefahren und bis zum Stationärwerden aller Temperaturen, Drücke usw. gehalten werden. Haben sich stationäre Verhältnisse eingestellt, wird der sog. Kennfeldpunkt gemessen. Transiente Messungen umfassen z. B. das Fahren diverser Zyklen, z. B. NEFZ , WLTC , Kundenverbrauchszyklen , Rennstreckensimulationen usw.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 6. Temperaturmessung

Das Messen von TemperaturenTemperatur ist wohl nahezu jedem aus der alltäglichen Anwendung bekannt, z. B. beim Ablesen der Raumtemperatur an einem dekorativen Thermometer oder von Werten der Wetterstation. Meist arbeiten die beiden Geräte mit unterschiedlichen Messverfahren, die nach verschiedenen Gesichtspunkten ausgewählt werden. In der Fahrzeugmesstechnik sind die Vielfalt der Messobjekte und die Anforderungen deutlich breiter als im alltäglichen Leben.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 8. Druckmessung

In Serienfahrzeugen gibt es meist mehrere DruckmessstellenDruck in verschiedenen Anwendungen, wie folgende, nicht vollständige Liste zeigt: Reifenluftdruck Öldruck im Hauptkanal der Ölversorgung des Motors Umgebungsluftdruck Saugrohrdruck Ladedruck Flüssigkeitsdruck in Bremsen, Kupplungen, Getrieben Gasdruck in Federn bei Luftfedersystemen.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 16. Rollenprüfstand

Auf RollenprüfständenRollenprüfstand können die Längskräfte der Straßenfahrt simuliert werden. Das dient zur Applikation und Zertifizierung von gesetzlich vorgeschriebenen Abgaszyklen, zur Leistungsmessung, zur Simulation von Höhenfahrten, zur Dauerlaufuntersuchung, für NVH- und EMV-Untersuchungen und seit einigen Jahren auch zur Appllikation der Klimatisierung, KühlungKühlung, VereisungVereisung, SchneebewurfSchneebewurf und Regenfahrt, wenn der Rollenprüfstand Teil eines KlimawindkanalsWindkanal ist.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 3. Analyse von Umwelt- und ökonomischen Merkmalen von grünem Wasserstoff

Wie bereits in Kapitel 1.4.2 diskutiert sind die ökologischen Auswirkungen durch den heutigen Einsatz von fossilen Energieträgern auf der ganzen Erde zu spüren. Sie reichen von extremen Wetterphänomenen durch Klimaerwärmung und Meeresspiegelanstieg über Artensterben (Diaz 2019), Umweltverschmutzungen durch fossile Energieträger und volkswirtschaftliche Abhängigkeiten von Rohstoffen und Energieressourcen bis hin zu Krisen, Kriegen und Auseinandersetzungen um Energieressourcen, um nur einige Konfliktherde hier zu nennen (Nerem et al. 2018; Masson und Delmotte 2018; Baier 2015; Hutter 2018; Kropp A. 2019; Tol 2018).

Robert Staiger, Adrian Tanțǎu

Kapitel 6. Analyse von Mobilitätsanwendungen mit grünem Wasserstoff

Im Energiesektor Mobilität werden heute über 25 % des Primärenergiebedarfs weltweit benötigt (IRENA 2019; Buck 2019; Svilengatyin 2018; BP 2019). Die Tendenz ist durch Länder wie China und Indien stark steigend. 40 % der heutigen CO2-Emissionen werden in diesem Bereich verursacht (WEC 2019; IEA 2019) Zusätzlich werden weitere toxische Gase (wie NOx) und Feinstaub emittiert.

Robert Staiger, Adrian Tanțǎu

Kapitel 7. Sichere Produkte entwickeln

Sie kennen die Begriffe Sicherheit, Risiko, Grenzrisiko, Zuverlässigkeit und Schaden. Weiterhin können Sie diese voneinander abgrenzen. Sie können die Grundregel Sicher und ihre Wirkung auf den Produktlebenslauf erläutern. Sie wissen in welchen Phasen der Produktentwicklung eine Sicherheitsbetrachtung stattfinden soll und können die wichtigsten Schritte benennen. Sie kennen die drei Prinzipien der Sicherheitstechnik, die damit verbundenen Voraussetzungen und können deren Umsetzung beschreiben. Sie wissen um die Rangordnung der Prinzipien im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit der Vermeidung von Gefahren und Schäden und können für einen konkreten Fall ein geeignetes Prinzip angeben. Sie können für jedes Sicherheitsprinzip Beispiele nennen und die Prinzipien für einfache Aufgaben anwenden. Sie können den Begriff der funktionalen Sicherheit erläutern, Beispiele nennen und Besonderheiten aufzeigen.

Eckhard Kirchner

Kapitel 8. Produktkosten verstehen und beeinflussen

Sie kennen die Bedeutung des Themas Kosten für die Produktentwicklung und können den bewussten Umgang mit Kosten als Bestandteil der Produktentwicklung erklären. Sie kennen die Grundlagen der Kostenentstehung im Produktlebenslauf sowie typische Kostenrechnungsarten und können diese auf Beispiele anwenden. Sie können Produktkosten nach der Methode der differenzierenden Zuschlagskalkulation bestimmen, wissen, wie Produktkosten beeinflusst werden und können dafür Beispiele angeben. Sie können die drei Strategien des Produktkostenmanagements – Kosten senken, Wertanalyse und Zielkostenentwicklung – erklären und können situationsabhängig die richtige Strategie anwenden.

Eckhard Kirchner

Kapitel 3. Produkte definieren

Sie wissen, dass es sich bei dem Projektdefinitionsprozess um den Entwicklungsschritt mit der größten Tragweite für das Entwicklungsergebnis und für den Projekterfolg handelt. Sie kennen die Methoden zum Klären der Aufgabe und können diese selbstständig auf beispielhafte Aufgaben anwenden. Sie können eine Anforderungsliste erstellen und die notwendigen Methoden anwenden. Sie wissen, dass die Projektdefinition zwar wesentlich durch die Produktentwicklung initiiert und getragen wird, die Verantwortung für das erarbeitete Ergebnis allerdings bei allen Unternehmensbereichen liegt, die im Rahmen der Produktentwicklung zusammenarbeiten. Sie wissen auch, dass bei der Projektdefinition einerseits mit unscharfen Informationen gearbeitet wird, die getroffenen Festlegungen andererseits aber Basis für Entscheidungen mit erheblicher Tragweite im Entwicklungsprozess bis hin zum Projektabbruch sein können und Sie können diesen Zusammenhang an einem Beispiel erklären.

Eckhard Kirchner

Kapitel 9. Produktvarianten

Sie können die Grundbegriffe Komplexität und Variantenvielfalt erklären und voneinander abgrenzen. Sie können unterschiedliche bauelement- und baugruppenorientierte Bauweisen erläutern und diese auf Systeme anwenden. Sie können Methoden zur Entwicklung von Baukästen und zu verschiedenen Modularisierungstechniken erläutern und an Systemen anwenden.

Eckhard Kirchner

Kapitel 4. Projekte definieren und managen

Sie kennen die Motivation einer Entwicklung nach geregelten Prozessen und können die notwendigen Voraussetzungen nennen, welche in der Planungsphase für eine erfolgreiche Produktentwicklung zu erfüllen sind. Sie kennen grundlegende Werkzeuge des Projektmanagements zur Verfolgung des Entwicklungsfortschritts und zur Ressourcenplanung. Sie können Maßnahmen zur Reduktion der Entwicklungszeit identifizieren und die notwendigen Voraussetzungen der Maßnahmen nennen. Sie können die Folgen später Fehlererkennung erklären und daraus Argumente für eine strukturiere Entwicklung ableiten. Sie können die Arbeitsschritte in den Phasen definieren und eine Abschätzung der erforderlichen Zeiten und Kapazitäten vornehmen und prüfen.

Eckhard Kirchner

Kapitel 6. Produktqualität sicherstellen

Sie kennen die Bedeutung des Qualitätsbegriffs und wissen, welche Rolle Qualität in der Produktentwicklung als Zielgröße spielt. Sie kennen das Organisations- und Managementkonzept des Total Quality Management als übergreifende Leitlinie zur Optimierung und Absicherung der Qualität von Produkten und Prozessen. Sie kennen die Bedeutung der frühzeitigen Fehlererkennung und -behebung im Entwicklungsprozess und können diese Bedeutung an Beispielen erklären. Sie wissen, wie man Fehlerursachen und Fehlerfolgen systematisch ermittelt und können dies eigenständig an einfachen Beispielen durchführen. Sie können eine Risikobetrachtung mit der Methode FMEA an einfachen Beispielen durchführen und das Risiko durch gezielte Maßnahmen senken. Sie kennen die Grundlagen des Konzepts der kontinuierlichen Verbesserung. Sie können die Quellen der wichtigsten Qualitätsnormen benennen.

Eckhard Kirchner

Kapitel 10. Prototypen entwickeln und einsetzen

Sie wissen, dass eine wirkungsvolle Nutzung von Prototypen als Entwicklungswerkzeug die Festlegung spezieller Anforderungen an die Prototypen erfordert. Sie können Prototypen hinsichtlich mehrerer Kategorien klassifizieren und den beabsichtigten Verwendungszweck in generischer Form aus der Klassifikation ableiten. Sie können die Grenzen zwischen virtuellen und physischen Prototypen und ihre Schnittstellen zueinander beschreiben und die notwendigen Koppelsysteme angeben. Sie kennen verschiedene Fertigungsverfahren zur Herstellung von Prototypen und können die Auswirkungen dieser Verfahren auf die Entwicklung und Herstellung von Prototypen beschreiben. Sie können die Anforderungen an Prototypen aus deren Einsatzzweck in der Produkt- oder Prozessentwicklung ableiten. Sie kennen die Einsatzgrenzen von Prototypen.

Eckhard Kirchner

Kapitel 5. Neue Produkte entwickeln

Sie können die Grundbegriffe der Modell- und Systemtheorie erklären. Sie können die verschiedenen Variationsarten voneinander abgrenzen. Sie kennen ausgewählte Methoden zur Fokussierung der Produktentwicklung. Sie kennen Methoden zur Priorisierung von Entwicklungstätigkeiten. Sie kennen die Grundbegriffe der Produktgenerationsentwicklung und deren Annahmen. Sie verstehen die Methoden zum Ermitteln der Produktfunktionen sowie zum Festlegen der Teilfunktionen grundlegend und können diese anwenden. Sie können eine prinzipielle Gesamtlösung synthetisieren und die Methoden zur Auswahl und Bewertung von Lösungsalternativen anwenden. Sie kennen die Arbeitsschritte der Phasen der Produktentwicklung, verstehen die notwendigen Methoden und können deren Prinzipien wiedergeben. Sie kennen die Schritte beim Gestalten und Ausarbeiten. Sie haben verinnerlicht, dass meist die Kombination von methodischen und kreativem Arbeiten zum optimalen Ergebnis führt.

Eckhard Kirchner

7. Lösungshinweise

Lösungshinweise bzw. ausführliche Berechnungen zu den Aufgaben Kapitel 1 ... 5.

Klaus-Dieter Arndt, Joachim Ihme, Heinrich Turk

7. Hierarchie und Redundanz potenzieller Führung

Es gibt zwei Arten von Hierarchie: Eine gründet auf Status und Macht, die andere auf der Relevanz von Information. Wenn die hierarchiefreie Organisation propagiert wird, vergisst man diese zweite Art von Hierarchie oder man verwechselt sie mit der ersten. Das beste Steuerungssystem der Natur, das die Evolution in vier Milliarden Jahren hervorgebracht hat, zeigt uns, dass es immer sowohl eine horizontale Steuerungsachse braucht, die autonom und mit hohen Freiheitsgraden operiert, wie auch eine vertikale Steuerungsachse, die Kohäsion sicherstellt und dazu die Freiheit des Einzelnen einschränkt. Die Frage ist also nicht, ob wir Hierarchie brauchen, sondern aus welchem Grund, wo und wie viel. Diese Frage kann immer nur für ein bestimmtes Unternehmen zu einem bestimmten Zeitpunkt beantwortet werden. In einer dynamischen Umwelt muss deshalb jedes Unternehmen mit dem Wechselspiel zwischen autonomem Handeln und hierarchischem Steuern umgehen können. In einer Notsituation kann es sein, dass das Steuer sofort herumgerissen werden muss oder dass es zusätzliche Führungspower braucht. Damit die Kompetenz rechtzeitig zur Verfügung steht, wird die „Redundanz potenzieller Führung“ aufgebaut. Die Führungskräfte erfüllen dabei verschiedene Aufgaben auf verschiedenen Ebenen. Sie tragen mehrere Hüte und müssen lernen, damit umzugehen.

Martin Pfiffner

Kapitel 13. Elektrisch betriebene PkwElektrisch betriebene Pkw

Verschiedene Antriebskonzepte elektrisch betriebener Pkw werden zusammengestellt. Angaben zur maximalen Reichweite und der installierten Batteriekapazität werden nach Pressemitteilungen und der Literatur ausgewertet. Es besteht näherungsweise ein linearer Zusammenhang. Die spezifische Reichweite beträgt etwa 6,6 km/kWh und der spezifische Verbrauch ca. 15 kWh/100 km ohne Klimatisierung und sonstige Verbraucher. Es wird der Einfluss der Klimatisierung auf die Reichweite abgeschätzt. Diese wird im Sommer- und insbesondere im Winterbetrieb erheblich reduziert. Der Mehrverbrauch beträgt in Deutschland im Jahresmittel ca. 3,8 kWh/100 km. Der scheinbar niedrige Verbrauch von Plug-in-Hybriden wird mit Beispielen belegt. Die instationäre Aufheizung des Fahrgastraums von BEV ist mit PTC-WT effizienter als bei Pkw mit Verbrennungsmotoren. Von Hochvolt-Wärmeübertragern werden Anordnungen, Heiztechnologien und Regelungen beschrieben. Diskutiert werden eine bedarfsgerechte Lüftung mit Heizungen in BEV und Besonderheiten bei der Auslegung einer HVAC (Heating Ventilation Air ConditioningHeating Ventilation Air Conditioning (HVAC) ). In Tabellen werden einige passive und aktive Maßnahmen für den Sommer- und Winterbetrieb genannt, mit welchen die Reichweitenreduktion minimiert werden kann. Optimale Ergebnisse können nur durch Kombination verschiedener Maßnahmen erreicht werden.

Holger Großmann, Christof Böttcher

3. Kinetik

Ortsvektor: r,

Werner Hauger, Christian Krempaszky, Wolfgang A. Wall, Ewald Werner

5. Das digitale Technologierad der nächsten Generation

Um ihr Geschäftsmodell weiterhin erfolgreich zu betreiben, benötigen Unternehmen deutlich ausgeprägtere Technologiekompetenzen als seit in den vergangenen 20 Jahren. Noch nie gab es so viele unterschiedliche, miteinander kombierbare Technologien und damit ein so schwer zu durchschauendes, branchenumwälzendes Feld wie heute. Für die Chefetage birgt diese rasch voranschreitende Entwicklung von Technologien Chancen und Risiken zugleich. Als Business Technologies verstandene Technologien werden zum sicheren Wachstumsmotor, wenn sie bei richtigem Einsatz Effizienzreserven ausschöpfen, Unternehmen zum besseren „Kundenversteher“ befähigen und Innovationen ermöglichen. Sie werden zur Bedrohung, wenn sie sich in der eigenen Branche schneller als erwartet ausbreiten und den Wettbewerbs- und Anpassungsdruck erhöhen. Im Transformationskontext sprechen wir insbesondere von 20 Zukunftstechnologien, bei denen eine als Supertechnologie im Zentrum vor allen anderen steht: Künstliche Intelligenz. Die universell integrierbare Supertechnologie kann jede andere Technologie in ihrer Leistungsfähgikeit verbessern und ökonomisch veredeln. Damit wird KI zum größten Effizienz- und Innovationstreiber des digitalen Zeitalters. Im hier vorgestellten Technologierad der nächsten Generation werden alle 20 Technologien in einem Modell zusammengeführt. Aufgeteilt in Basis-, Schlüssel- und Schrittmachertechnologien umspannen sie einen ganzheitlich aufgefächerten Bezugsrahmen, der Unternehmen zur Verfügung steht, um eine robuste und zukunftsfähige Marktsituation zu entwickeln. Wenden Unternehmen KI und weitere Technologien richtig an, sind sie dem Wettbewerb weit voraus, begeistern ihre Kunden, steigern ihren Unternehmenwert und ihre Profitabilität und können kontinuierlich in weitere Technologien, Wettbewerbsvorteile und Innovationen investieren.

Michael Wolan

Kapitel 15. Anlage: Eine Reminiszenz Stahl

Kein anderer Werkstoff hat die menschliche Zivilisation so geprägt wie Eisen in Form von Stahl. Wobei zwei neue Technologien in der Mitte des 20. Jahrhunderts die Stahlproduktion in der Produktivität und Qualität maßgebend beeinflussten.

Hansgerd Kämpfe

Kapitel 5. Der schützende Autoritarismus: Die Herrschaft der absoluten Alleinherrscher

Im fünften Kapitel des Buches „Normative Theorien autoritärer Herrschaft“ werden die Rechtfertigungsdiskurse eines „schützenden Autoritarismus“ (Machiavelli, Bodin, Hobbes, Schmitt) einer vergleichenden Analyse unterzogen. Das normative Ziel aller dieser Diskurse ist der Schutz und die Sicherheit der Bürger in einem gefährdeten Gemeinwesen durch autoritäre Herrschaft. Als Herrscherfigur erscheint der für die Zeit des Absolutismus charakteristische „absolute Alleinherrscher“, dessen Machtmonopol uneingeschränkt gilt. Die Legitimität dieser Herrscher beruht auf der Erfüllung des impliziten Versprechens auf Schutz und Sicherheit. Ein Versagen in Bezug hierauf diskreditiert den Herrschaftsanspruch. Die Rolle der Bürger ist die des Untertanen, der auf seinen Anspruch auf Selbstbestimmung freiwillig verzichtet hat.

Dietmar Braun

Kapitel 5. Stationäre Emissionsmessung

Der für die Messung der Partikelkonzentration eingesetzte Micro-Soot-Sensor der Firma AVL List GmbH, der auch eine direkte Messung im Abgasstrang ermöglicht, besitzt für diesen Zweck eine Verdünnungseinheit, die für eine Anwendung mit hohem Abgasgegendruck ausgelegt ist. Von der AVL List GmbH wurde eine schräg geschnittene Leitung mit einem Innendurchmesser von 8 mm vorgesehen, die im Abgas senkrecht zum Gegenstrom und mit der Öffnung des Schnittes gegen Stromrichtung positioniert werden muss. Dies wird hauptsächlich gefordert, um soviel Abgas wie möglich entnehmen zu können, sodass auch die trägsten Partikel abgefangen werden.

Massimiliano Sosio

Kapitel 6. Instationäre Emissionsmessung

In diesem Kapitel werden spezielle Messungen im instationären Bereich dargestellt.

Massimiliano Sosio

Kapitel 4. Elektrische Antriebe

Die Elektromobilität ist im Zusammenhang mit Verkehrsfluss, Treibhausgas-, Schadstoff- und Geräuschemissionen die bisher konkurrenzlose Alternative für die Mobilität in urbanen Ansiedlungen. Wie im Kapitel 1 dargestellt, sind jedoch diese Alleinstellungsmerkmale von deutlichen Nachteilen bezüglich Herkunft der Elektroenergie (Bild 4) und ihrer Speicherung an Bord (Bild 17) beeinträchtigt.

Cornel Stan

Kapitel 5. Kombinationen von Antriebssystemen, Energieträgern, -wandlern und -speichern

Die Bewertung der Antriebssysteme für Automobile nach Energiebedarf und -ressourcen, sowie nach ökologischen, technischen und wirtschaftlichen Kriterien führt zu der Schlussfolgerung, dass eine universell einsetzbare Konfiguration als optimale Form nicht realistisch ist. Vielmehr sprechen spezifische Vorteile für anpassungsfähige Kombinationen, auf Basis kompatibler Funktionsmodule. Die Entwicklungstrends lassen folgende Merkmale erkennen.

Cornel Stan

Kapitel 1. Mobilität – Bedingungen, Anforderungen, Szenarien

Die Erde beherbergt derzeit 7,73 Milliarden Menschen und 1,3 Milliarden Automobile (März 2020). Der überwiegende Teil der Weltbevölkerung lebt in Städten, dabei nimmt die Anzahl der Mega-Metropolen mit mehr als 10 Millionen Einwohnern rasant zu. Bild 1 stellt Beispiele zum aktuellen Stand dar.

Cornel Stan

Kapitel 2. Thermische Antriebe

Die Umsetzbarkeit und die Grenzen thermodynamischer Prozesse zur Umwandlung von Wärme in Arbeit werden zunächst im Einklang mit den Entwicklungsszenarien innerhalb eines Energiemanagements gemäß Kap. 1.3 betrachtet – wonach Wärmekraftmaschinen als Direktantriebe, als Antriebsmodule oder als Energiewandler zur Elektroenergie einsetzbar sind. In dieser Weise wird die Effizienz einer Wärmekraftmaschine als Baustein in einem Antriebssystem bewertet, unabhängig von Leistungs- oder Drehzahlbereich, der nur für Direktantriebe gelten.

Cornel Stan

1. Einführung in NX

NX ist ein leistungsfähiges CAx-System, welches zur Unterstützung des gesamten Produktentwicklungs- und Fertigungsprozesses dient. Das System ist aus der Zusammenführung von I-DEAS und Unigraphics hervorgegangen, wurde von Siemens PLM Software übernommen und stetig weiterentwickelt.

Andreas Wünsch, Fabian Pilz

4. Konstruktion eines Getriebes

In diesem Kapitel wird ein zweistufiges Getriebe modelliert. Der Fokus liegt dabei auf der Vermittlung von Fertigkeiten mit dem CAx-System NX. Viele Einzelteile sind aus diesem Grund stark vereinfacht oder abgewandelt. Weiterhin ist es das Ziel, ein möglichst breites Spektrum an Funktionen zu verwenden. Daher werden teilweise ähnliche Bauteile auf verschiedene Wege modelliert.

Andreas Wünsch, Fabian Pilz

5. Baugruppen

Wird bei der Erstellung einer neuen Datei die Vorlage Baugruppe gewählt, wird eine prt-Datei erzeugt und das Register Baugruppen automatisch aktiviert.

Andreas Wünsch, Fabian Pilz

Kapitel 14. Grundlagen des Produktionsmanagements

Das Produktionsmanagement befasst sich im engeren Sinne mit der Fertigung von Halb-und Fertigfabrikaten durch die Be- und Verarbeitung von Rohstoffen. Im weiteren Sinne befasst sich das Produktionsmanagement mit jeglichem Leistungserstellungsprozess und schließt damit auch die Ausführung von Dienstleistungen mit ein. Das Sachziel des Produktionsmanagements ist die Bereitstellung der für den Vertrieb benötigten Güter und Dienstleistungen. Formal zielt das Produktionsmanagement auf eine hohe Wirtschaftlichkeit der Produktion. Sie soll dabei schnell sein, um die vertraglich zugesagten Liefertermine einzuhalten und sich gleichzeitig flexibel an geänderte Umweltbedingungen anpassen können. Zunehmend an Bedeutung gewinnt die nachhaltige Produktion, die die Lebensgrundlage nachfolgender Generationen nicht zerstört.

Jean-Paul Thommen, Ann-Kristin Achleitner, Dirk Ulrich Gilbert, Dirk Hachmeister, Svenja Jarchow, Gernot Kaiser

Kapitel 5. Der Prozess zum Corporate Purpose

In diesem Kapitel wird dargestellt, wie ein Unternehmen einen Corporate Purpose für sich definieren, entwickeln und in der Organisation implementieren kann. Corporate Purpose gilt dabei als ein für alle Bereiche des Unternehmens verbindliches Konstrukt. Die Schritte im Prozess sind: Dekodierung und Definition des Purpose, die Schaffung von Mehrwert innerhalb und außerhalb des Unternehmens, die Verankerung in der Wertschöpfungskette sowie die Sicherstellung einer langfristigen Verfolgung des Corporate Purpose.

Annette Bruce, Christoph Jeromin

Kapitel 4. Aktuelle Entwicklungslinien der OMU-Theorie

In diesem Hauptabschnitt werden die in der jüngeren Vergangenheit entwickelten Organisations-, Management- und Unternehmensführungstheorien behandelt. Diskutiert werden im Einzelnen der Informationsverarbeitungsansatz, die Neue Institutionenökonomische Theorie, die Evolutionstheorie, die Selbstorganisationstheorie, der Gestaltansatz, der Interpretationsansatz, der Institutionalistische Ansatz, der Ressourcenbasierte Ansatz, die Pfadabhängigkeitstheorie sowie die Netzwerktheorie. Bei jeder Theorie werden die grundlegende Argumentation erläutert sowie Varianten und das zu Grunde liegende Menschenbild präsentiert. Außerdem werden sie gegenüber anderen Theorien abgegrenzt sowie einer detaillierten kritischen Würdigung unterzogen. Zahlreiche Praxisbeispiele unterstützen die Argumentation.

Joachim Wolf

7. Differenziale (Ausgleichsgetriebe) Differentials

Differenziale sind ein essenzielles, aber oftmals viel zu wenig beachtetes Subsystem eines Rennwagens. Ein Differenzial ist erforderlich, da bei Kurvenfahrt das kurvenäußere Rad der Antriebsachse eine um Δv größere, das kurveninnere Rad eine um Δv kleinere Geschwindigkeit aufweist als der Mittelpunkt der Antriebsachse. Ein Ausgleich ist folglich erforderlich. Ohne Differenzial (Ausgleichsgetriebe) würde sich eine kaum tolerierbare Belastung der Achsantriebswellen und Gelenke einstellen, die letztendlich zum Ausfall des Antriebs – und damit des Fahrzeugs – führen kann (eine Differenz erfordert ein Differenzial).Es werden die Auswirkungen offener und Sperdifferenziale erläutert und der Einfluss des Sperrwertes S auf die Zugkräfte am langsamsten und schnellsten drehenden Rad berechnet und bewertet. Ebenso wird die Funktion eines Differenzials anhand von während eines Rennens aufgezeichneten Daten diskutiert. Schließlich wird noch auf die Differenzialwirkung bei elektrischen Einzelradantrieben eingegangen.

Ralph Pütz, Ton Serné

9. Testfahrten Test Drives

Wieso sind Testfahrten überhaupt erforderlich, da doch alles in der Theorie erfasst und vorausberechnet werden kann? Dies ist die grundsätzliche Frage, die immer wieder gestellt wird, und die wie folgt beantwortet werden kann:Erstens spielt der Faktor Mensch hinter dem Lenkrad, der Rennfahrer eine entscheidende Rolle. Zweitens beeinflussen die Reifen und Aerodynamik die Rundenzeiten hochsignifikant, weit vor der Motorleistung. Es sind jedoch noch immer keine Rechenmodelle verfügbar, die die Reifen und Aerodynamik zu 100 % genau berechnen können, daher müssen immer Tests zur Verifikation durchgeführt werden. ‚Tracktime ist teuer‘, deshalb soll die Zeit auf der Strecke optimal genutzt werden. Dieses Kapitel beschreibt, wie Teams ihre Tests auf der Rennstrecke optimal durchführen können. Mehrere Arten von Tests werden beschrieben, z. B. für die Dämpfer, den Gewichtstransfer, die Lastverteilung, den Rollwiderstand, die Aerodynamik und Reifen. Nicht nur Tests für professionell ausgestattete Teams, sondern auch für die ambitionierten Teams in Amateurbereich werden erläutert.

Ralph Pütz, Ton Serné

8. Aerodynamik Aerodynamics

Die Anwendung und kontinuierliche Weiterentwicklung aerodynamischer Maßnahmen an Rennwagen hat während der vergangenen fünfzig Jahre eine entscheidende Rolle gespielt, um die Rundenzeiten signifikant zu verbessern. So nimmt heute die Aerodynamikoptimierung eine Schlüsselrolle ein, der sich nahezu alle Baugruppen eines Rennwagens unterordnen müssen.Hauptziel ist dabei die Erhöhung der Radlasten auf den Reifen durch Abtrieb („Downforce“), um höhere Kurvengeschwindigkeiten zu erreichen. Dies führt jedoch umgekehrt zum Negativeffekt eines höheren Luftwiderstands („Drag“), der die Maximalgeschwindigkeit und das Beschleunigungsvermögen reduziert. Aus diesem Grund müssen alle aerodynamischen Maßnahmen zu einem Kompromiss als Optimum führen, der als „aerodynamischer Kompromiss“ bezeichnet wird. Dieser Kompromiss zwischen Anpressdruck und Luftwiderstand ist für jede Rennstrecke individuell zu ermitteln.Die Basis bilden strömungstechnische Grundlagen wie Kontinuitätsgleichung (Massenerhalt) und Bernoulli-Gleichung (Energieerhalt) mit den daraus folgenden Größen wie statischer und dynamischer Druck und Reynoldszahl, welche laminare und turbulente Strömungen abgrenzt. Die Charakteristika von Flügelprofilen, inklusive Gurney-Flaps, Winglets und Flügelanzahl, werden vorgestellt, ebenso die Applikation von Turbolatoren, Splittern und Diffusoren sowie des Golfball-Effektes. Ebenso werden Abtrieb und Luftwiderstand aus aufgezeichneten Renndaten bewertet.

Ralph Pütz, Ton Serné

5. Geometrie Geometry

Die Geometrie beschreibt die Konfiguration und Anordnung von Systemlinien und Drehpunkten an einer Radaufhängung. Damit bestimmt die Geometrie, wie die Kräfte der Reifen über die Räder und die Radaufhängung auf die Aufbaumasse des Fahrzeugs übertragen werden. Wenn die Kraftübertragungskinematik nicht vollständig verstanden wird, können bei falscher Geometriewahl Probleme entstehen, deren geometriebedingter Ursache man sich sogar oft nicht bewusst ist. Das Ergebnis in diesen Fällen ist dann meist, dass Probleme wie z. B. zu viel Rollen, Nicken oder unerwünschte Eigenlenkung beim Einfedern (Bumpsteer) fälschlicherweise mit Federungs- und Stabilisator-Einstellungen beseitigt werden, die i. d. R. viel zu hart für das Auto sind.Ausführlich werden hier beschrieben: Zusammenhang zwischen Spreizung und Nachlaufwinkel, Vorspur und Nachspur, Rollzentrum und Nickzentrum, Geometrie der Radaufhängung und der Spurstangenmechanismus, das Kräftespiel in Längs- und Querrichtung, das Ackermannprinzip sowie die analytische Ermittlung der Bewegung einer Doppelquerlenker-Radaufhängung Radaufhängung.

Ralph Pütz, Ton Serné

1. Vermessung des Setups Measurement of Setup

Oberstes Ziel im Rennsport ist die ständige Verbesserung der Rundenzeiten. Bevor jedoch überhaupt Optimierungsansätze hinsichtlich der Fahrdynamik eingesetzt werden können, ist zunächst die Kenntnis des aktuellen „Setups“ zwingend erforderlich, d. h. die Kenntnis der: Gewichtsverteilung und Abmessungen aktuellen Einstellwerte des Fahrwerks aerodynamischen Einstellparameter. Als Ausgangsbasis für Optimierungen sind Schwerpunktslage, statische Radlasten, Massenträgheitsmoment um die Hochachse sowie die Einstellwerte für Sturz, Spur, Nachlauf und Spreizung zu ermitteln. Ergänzt werden diese Werte durch die Bestimmung des Luftwiderstandsbeiwertes und des Rollwiderstandsbeiwertes anhand eines Ausrollversuchs.Oftmals nutzen Rennteams, insbesondere Amateure, ein schon bestehendes Auto anstelle eines selbst konstruierten Rennwagens. Deshalb ist es wichtig, das existierende Auto vermessen zu können, um anschließend darauf aufbauend die wichtigsten Berechnungen, die in diesem Buch vorgestellt werden, durchführen zu können.

Ralph Pütz, Ton Serné

10. Simulation der Fahrdynamik

In Kap. 1 wurde die effiziente Durchführung von Testfahrten beschrieben, die jedoch immer einer gründlichen Vorbereitung bedarf, um keine teure „Track Time“ zu vergeuden. Zur Vorbereitung der Testfahrten mit dem Ziel der Identifikation eines zielführenden Fahrzeug-Setups für die jeweilige Rennstrecke eignen sich insbesondere auch kommerzielle, fahrdynamische Simulationsprogramme. Diese ermöglichen es, komplexe Fahrzeugsysteme zu modellieren und Einflüsse von Einstellungsänderungen auf das Fahrzeug-Setup durch Parametervariationen vorab zu analysieren und damit den Testaufwand signifikant zu minimieren.

Ralph Pütz, Ton Serné

7. Antriebsauslegung

Typische elektrische Antriebssysteme bestehen aus Motor, Umrichter, Getriebe und Zwischenkreis. Diese Komponenten werden von einer Vielzahl technischer Parameter bestimmt. Eine Antriebsauslegung soll diese Parameter so festlegen, dass ein gefordertes Lastfallkollektiv „fahrbar“ wird. Zusätzlich liegen restriktive Randbedingungen vor, wie zum Beispiel Grenzwerte für Wärmeverluste, Zwischenkreisspannung und -strom, Getriebeeingangsdrehzahl sowie Controller-Strom. Außerdem sollen potenzielle Entwurfsfreiheitsgrade wie Drehzahl- oder Drehmomentreserven, sowie eine reduzierte Geräuschbelastung genutzt werden. Dies resultiert in ein komplexes Optimierungsproblem.Hierfür ist es heute immer noch gängige Praxis, alle möglichen Kombinationen der Parameter in Simulation und Experiment „durchzuprobieren“. Falls damit überhaupt eine Lösung gefunden wird, so ist sie zeit- und kostenintensiv. Um dies zu vermeiden, wird unter Nutzung von Modellwissen ein systematisches Auslegungsverfahren in kleinen Schritten hergeleitet, in einer rezeptartigen Prozessanweisung zusammengefasst und an Beispielen detailliert erläutert.

Jörg Mareczek

8. Regelung

Bei Manipulatoren wird Regelung hauptsächlich dafür eingesetzt, Gelenke einer kommandierten Bahn folgen zu lassen und dabei unempfindlich gegenüber Störeinflüssen zu sein. Für eine Mehrzahl der in der Automatisierung eingesetzten Manipulatoren werden hierfür seit jeher dezentrale, antriebsseitige PD-Regler mit Gewichtsaufschaltung und Bahnvorsteuerung erfolgreich verwendet. PD-Regelung zählt zu den einfachsten Regelungskonzepten. Wendet man dieses relativ einfache Regelungskonzept auf die stark nichtlineare und verkoppelte Regelstrecke eines Manipulators an, so ergibt sich ein äußerst komplexes Verhalten. Eine erfolgreiche Reglerauslegung erfordert ein tiefgreifendes Verständnis der dabei zugrundeliegenden Zusammenhänge. Diese werden – gestaffelt nach anwachsender Komplexität – in drei Stufen detailliert hergeleitet. Kleine Herleitungsschritte, ein reduzierter mathematischer Abstraktionsgrad sowie umfangreiche erläuternde Beispiele erleichtern dabei das Verständnis. Die Herleitungen münden in einen rezeptartigen Regler-Auslegungsprozess, der auch reale Einflüsse berücksichtigt, wie Stellgrößenbeschränkungen, Quantisierungsrauschen, Resonanzen und Perturbationen.

Jörg Mareczek

1. Einführung

Die Geschichte der Robotik hängt nicht nur vom technologischen Fortschritt ab. Vielmehr lieferten gesellschaftliche Entwicklungen die zentralen Impulse und führten sogar zur Prägung des Kunstworts Roboter. Diese Zusammenhänge werden von den Anfängen der Robotik gegen Ende des Mittelalters bzw. zu Beginn der Renaissance mit den berühmten Bewegungsmaschinen von Leonardo da Vinci bis zur heute existierenden großen Vielfalt an Robotern aufgezeigt. Das Zugpferd der Robotik stellt aber der Industrieroboter dar. So wird dessen Geschichte, Bauformen mit Einsatzszenarien sowie wirtschaftliche Prognosen detailliert dargestellt. Außerdem wird analysiert, wie sich der mechatronische Charakter von Robotern auf die Zusammensetzung von Entwicklungsteams auswirkt und warum agiles bzw. inkrementelles Projektmanagement einen wichtigen Erfolgsfaktor darstellt.Schließlich wird die Kategorie des Roboter-Manipulators erläutert sowie interessante Aufgabenstellungen und ein Lesekompass aufgeführt.

Jörg Mareczek

22. Ausblick: Expandieren

Für ein Startup gibt es nach dem erfolgreichen Markteintritt verschiedene Zukunftsoptionen. Insbesondere in der Hightech-Branche sollte sich ein Unternehmen ambitionierte Wachstumsziele setzen, denn nur diese halten das Unternehmen und den Unternehmer in Bewegung. Technologische Führerschaft reicht oftmals nicht, um eine top erfolgreiche Firma zu werden. Gerade auch im Softwarebereich ist die Liste von Unternehmen lang, die mit einer top Software bzw. einer erstklassigen App auf den Markt gekommen sind und dennoch nach einiger Zeit von einem der großen etablierten Unternehmen rechts überholt wurden, um anschließend in der Versenkung zu verschwinden. Technologisch großartige Produkte erzeugen nicht automatisch Weltklasse-Unternehmen. Um ein Unternehmen auf einen anhaltenden Wachstumskurs zu bringen, spielen weitere Faktoren wie das Management und die Organisation eine wichtige Rolle.

Christian Demant

4. Partnersuche

In Kap. 4 wird die große Bedeutung des Gründerteams für den zukünftigen Erfolg des Unternehmens diskutiert. Für einen Gründer ist es eine zentrale Frage, ob er eine Unternehmensgründung alleinverantwortlich oder zusammen mit Partnern angehen soll. Gründen im Team bringt für unerfahrene Erstgründer überwiegend Vorteile. Führungsteams vergrößern den Angebotsumfang des Unternehmens und geben den Kunden zusätzlich Vertrauen und Sicherheit. In Führungsteams kann allerdings die Entscheidungsfindung schwierig werden und Konflikte über die Verteilung der Arbeitslasten sind an der Tagesordnung.

Christian Demant

30. Sichere Softwarelizenzierung

Eine sichere Lizenzierung ist Voraussetzung, um als Anbieter mit Software Geld zu verdienen. In Kap. 30 beschreibt der Autor mögliche Methoden zur Softwarelizenzierung. Ausgehend vom Stand der Technik wird erläutert, welche unterschiedlichen Aspekte bei der Implementierung einer entsprechenden Unternehmensstrategie von den Gründern eines Software-Startups zu berücksichtigen sind.

Christian Demant

27. User Interfaces im Smartphone-Zeitalter

Mit dem iPhone wurde die Ära des Mobile Computings eingeläutet. In Kap. 27 wird diskutiert, welche Auswirkungen die mobilen Geräte und deren Bedienbarkeit auf sämtliche Bereiche der interaktiven Anwendung von Computersystemen haben. Auch ein kleines IT-Unternehmen kann Produkte mit gutem Design und guter Usability liefern. Die Verantwortlichen müssen nur die strategische Bedeutung dieser Produktmerkmale verstehen und entsprechend im Unternehmen handeln.

Christian Demant

8. Ein Modell zur Gestaltung der Digitalen Transformation

Quer durch alle Branchen und Märkte herrscht weithin Ratlosigkeit über die Implikationen der „digitalen Revolution“. Die wenigsten Unternehmen wissen, wie und wo sie einsteigen sollen. Das hier vorgestellte Konzept eines einfachen Modells stellt eine „Landkarte“ für die Bedarfserfassung dar: statt zu fragen, was man mit all den neuen Technologien im Unternehmen anfangen könnte, wird der konkrete Optimierungsbedarf im Unternehmen ermittelt. Das Modell dient als Leitfaden für Strategie und Struktur, als Kommunikationsgrundlage für die Digitalisierungsplanung und ermöglicht eine ganzheitliche und nachhaltige Vorgehensweise, indem es drei Digitalisierungsbereiche unterscheidet: kundenspezifische, organisationsspezifische und geschäftsmodellspezifische Digitalisierung. Durch die einfache und konkrete Definition der Anforderungen und Ziele von Digitalisierungsmaßnahmen wird eine Einbindung aller Mitarbeiter ermöglicht. Dies hat automatisch Auswirkungen auf die Unternehmenskultur, ist es doch letztlich diese, die den Erfolg determiniert.

Thomas Mohr

3. Strategisches Personalmanagement als Verbindung

Was macht strategisches Personalmanagement strategisch?

Das strategische Personalmanagement als die Schnittstelle zwischen der Unternehmensstrategie und dem Personalmanagement gestaltet sich meist schwierig. Kap. 3 zeigt, dass eine saubere Definition der Schnittstelle möglich ist, wenn wir – unternehmensspezifisch – Antworten auf vier Fragen finden. Erstens eine Antwort auf die Frage, welches Humankapital zur Umsetzung der Unternehmensstrategie benötigt wird. Zweitens müssen wir die Frage beantworten, wie das Personalmanagement ausgerichtet werden soll, um das benötigte Humankapital möglichst effizient bereitstellen zu können. Drittens die Frage, wie sich die HR-Funktion organisiert, damit sie in der Lage ist, die Antwort aus Frage zwei umzusetzen. Viertens suchen wir eine Antwort auf die Frage, wie aktiv das Humankapital in die Strategieentwicklung eingebunden ist. Ein Blick in die Literatur zeigt, dass die verschiedensten Modelle existieren, um eine oder mehrere Fragen zu beantworten, es aber kein Modell gibt – und auch kaum geben kann –, das alle vier Fragen auf einmal beantwortet. Dafür ist die Schnittstelle zu komplex.

Christian Lebrenz

1. Einführung

In der politischen Tagesrhetorik wird heute überwiegend der Begriff Digitalisierung verwendet. Tatsächlich wird aber digitalisiert, seit Computer erfunden wurden. Der Öffentlichkeit wird suggeriert, dass die flächendeckende Verfügbarkeit von Breitband bzw. 5G-Netzen die Lösung aller digitalen Problemstellungen wäre. In der Praxis ist das aber leider so nicht der Fall, denn Breitband und 5G sind nur – wenn auch fortgeschrittene – Übertragungstechnologien. Das erste Kapitel beschäftigt sich mit den beiden Begriffen Digitalisierung und digitaler Transformation, denn in der Praxis tragen sie große Unterschiede in sich. Die digitale Transformation einer Verwaltungsaufgabe ist jedenfalls viel umfassender, denn sie betrachtet die gesamte Prozesskette vom Kunden (Antragsteller) bis zur zuständigen Behörde und wieder zurück zum Antragsteller. Die Problemstellungen dabei sind ungleich höher, als bei der Digitalisierung, wo es hauptsächlich um Daten oder singuläre Softwarelösungen in öffentlichen Organisationen geht.

Hans Werner Streicher

1. Planung von verfahrenstechnischen Anlagen

Zunächst wird beschrieben, was man unter Basic- oder Detail-Engineering und Projektmanagement versteht. Dann wird gezeigt, wie man die Aufgabenstellung für ein Projekt formuliert und welche Informationen für die Planung erforderlich sind und welche Vorschriften einzuhalten sind. Nach der verfahrenstechnischen Auslegung werden Aufstellungs- und Terminpläne erstellt. Es folgt die Kostenschätzung und die Wirtschaftlichkeitsüberptüfung. Die Genehmigung wird beantragt und es werden die Anfrage-Spezifikationen für die Apparate und Maschinen erstellt.

Manfred Nitsche

6. Rührbehälteranlagen

Für die vielfältigen Rühr-Aufgaben werden sehr unterschiedliche Rührertypen eingesetzt. Es werden die Kriterien für die Rührerauswahl diskutiert und es wird erläutert, wie man den Leistungsbedarf von Rührern ermittelt, wie man den Wärmeübergang im Rührbehälter und in der Außenbeheizung berechnet, wie man die Zeiten für das instationäre Aufheizen und Abkühlen ermittelt.

Manfred Nitsche

Kapitel 6. Ergebnisse: Die Anerkennungsarena Amt aus Sicht der Beschäftigten

Individuelle Verwaltungsakteur/ innen und ihre Sicht auf das Amt als Anerkennungsarena bildeten den Schwerpunkt der rekonstruktiven Auswertungsarbeit. Aussagen zur quantitativen Verteilung entsprechender Fälle sind anhand des Materials nicht möglich (und auch nicht intendiert). Es geht vielmehr um die Bestimmung eines Möglichkeitsraums der subjektiven und handlungspraktischen Aneignungen der gegenwärtigen organisationalen Anerkennungskonfiguration der Ambivalenz seitens der befragten Frontline-Beschäftigten des hoheitlichen Kernbereichs der öffentlichen Verwaltung.

Kathrin Englert

Kapitel 6. Empirischer Teil – Leitfadengeführte Interviews

Nach der theoretischen Vorarbeit erfolgt in diesem Abschnitt eine auf diesen Grundlagen fußende empirische Untersuchung. Dabei basieren die forschungsleitenden Fragen auf dem explorativen Forschungsfeld, das in Abbildung 17 grafisch dargestellt wurde.

Christoph Körting

Kapitel 5. Erfassungs- und Entwicklungskonzepte individueller und organisationaler Kompetenzen

Kompetenzen und deren Entwicklung stellen für die Wettbewerbsfähigkeit von Organisationen eine besondere Bedeutung und Herausforderung dar. Dies wurde in den verschiedenen Perspektiven, die in dieser Arbeit vorgestellt wurden, herausgearbeitet.

Christoph Körting

Kapitel 7. Ergebnis und Handlungsempfehlung

Im Kapitel 7.1 erfolgt zunächst eine Zusammenfassung der theoretischen und empirischen Erkenntnisse dieser Arbeit. Mit den in Kapitel 7.2 vorgestellten Handlungsempfehlungen wird diese Arbeit abgeschlossen.

Christoph Körting

Kapitel 7. Anhang

Die Scheinleistung S, die Wirkleistung P, die Blindleistung Q(Der Stern bedeutet konjugiertkomplex). 7.1 $$ \underline{S}=P+\text{j}Q=\underline{U} \cdot {{\underline{I}}^{*}}$$ 7.2 $$ P=\operatorname{Re}\{\underline{S}\}=\underline{U} \cdot {{\underline{I}}^{*}}\cos \varphi $$ 7.3 $$ Q=\operatorname{Im}\{\underline{S}\}=\underline{U} \cdot {{\underline{I}}^{*}}\sin \varphi $$An der Spule eilt der Strom der Spannung um 90° nach $$ \underline{S}=U \cdot {{(I \cdot {\text{{e}}^{-\text{j}90^\circ }})}^{*}}=U \cdot I \cdot {{\text{e}}^{+\text{j}90^\circ }}=U \cdot I \cdot \text{j}.$$Die Scheinleistung ist rein imaginär, besteht also nur aus Blindleistung.Die Blindleistung ist somit $$ Q=U \cdot I$$ eine positive reelle Größe.Bei der grafischen Darstellung ist darauf zu achten, dass die Maßstäbe der Abszisse (x-Achse) und der Ordinate (y-Achse) gleich groß gewählt werden, damit man zu jedem Punkt der Ortskurve den entsprechenden komplexen Zeiger nach Betrag und Phase korrekt ablesen kann.

Gerhard Babiel

Kapitel 5. Modellierung und Analyse mechanischer Systeme

Grundlagen der Modellierung, Analyse und Simulation von mechanischen Systemen, deren Mechanismen sich in einer Ebene oder in parallelen Ebenen bewegen, vermittelt dieses Kapitel. Eingegangen wird dabei auf die Festlegung der Systemparameter, die Methoden der Modellierung, die Grundgesetze der Dynamik, die Anwendung der Lagrangeschen Bewegungsgleichungen 2. Art und die Berechnung von Torsionsschwingungen mit der Methode der Übertragungsmatrizen.

Rolf Müller

Kapitel 9. Ausgewählte Beispiele

Beispiele aus unterschiedlichen Teilgebieten der Elektrotechnik und Mechanik sind in diesem Kapitel zusammengefasst. Sie sind komplexer, als die einführenden Beispiele in den vorangegangenen Kapiteln, vertiefen damit den Einblick in die Probleme der Modellierung, Analyse und Simulation und stellen auch weitere Möglichkeiten der Programmiersprache Maple dar.

Rolf Müller

Kapitel 7. MapleSim und das MapleSim-API

MapleSim ist ein Werkzeug zur objekt- bzw. komponentenorientierten multidisziplinären Modellierung und Simulation physikalischer und technischer Systeme. Es basiert auf Modelica und stützt sich auf die symbolischen und numerischen Fähigkeiten von Maple. Unter MapleSim setzt der Anwender seine Systemmodelle aus einzelnen Bausteinen (Objekten, Komponenten) zusammen, die MapleSim in Bibliotheken zur Verfügung stellt. Auf die Bibliothekskomponenten wird über grafische Symbole zugegriffen, die in Gruppen auf Paletten zusammengefasst sind. Anhand von Beispielen aus der Elektrotechnik und der Antriebstechnik wird eine Einführung in MapleSim gegeben und die Analyse von MapleSim-Modellen unter Maple beschrieben.

Rolf Müller

Kapitel 4. Rundenzeitsimulation mit Motormodellen

Die Minimierung der Rundenzeit gilt in der Entwicklung von Rennfahrzeugen als übergeordnetes Ziel. Die Bewertung des Fahrzeugpotentials anhand der geringsten möglichen Rundenzeit erfolgt im Entwicklungsprozess in verschiedenen Phasen. Bei weit fortgeschrittenem Entwicklungsstand bieten Streckentests die Möglichkeit unter Einsatzbedingungen die Fahrleistung zu bewerten.

Simon Malcher

Kapitel 2. Erfolgreiche Unternehmen von morgen

Im vorherigen Kapitel haben wir betrachtet, wie die Welt sich in den letzten Jahren verändert hat. Volatile, ungewisse, komplexe und mehrdeutige Gegebenheiten sind die größten Herausforderungen (fast) jeden Unternehmens. Wir möchten Ihnen zeigen, wie es Organisationen schaffen, dennoch erfolgreich zu sein. Mehr noch: Unternehmen, die es schaffen, aufgrund dieser Gegebenheiten so erfolgreich zu werden und zu sein und was diese Unternehmen ausmacht.

Jens Kröger, Stefanie Marx

4. Torsion – möglichst geschlossene Profile verwenden

Im Alltag begegnen wir ständig Bauteilen, die einer Torsionsbelastung ausgesetzt sind. Zum Beispiel beim Öffnen einer Trinkflasche mit Drehverschluss, beim Betätigen der Türklinke oder die Achsen unserer Fahrzeuge. Bei der Konstruktion ist zu beachten, dass das entstehende Torsionsmoment nicht unnötig groß wird. Durch ein geeignetes Profil können die entstehenden Spannungen und Verformungen unter Kontrolle gehalten werden. In den meisten Fällen ist eine hohe Torsionssteifigkeit gefordert, die durch den Einsatz von geschlossenen Profilen erreicht wird. In der Praxis ist dies aber nicht immer umsetzbar.Beim Anwendungsbeispiel wird gezeigt, wie das Schließen eines Getriebegehäuses mittels eines Deckels die Torsionssteifigkeit markant erhöht.

Michael Brand, Kevin Baur, Severin Brunner, Christof Gebhardt

Kapitel 3. Werkzeugmaschinen

In diesem Kapitel wird ein Überblick über Eigenschaften und Aufbau von Werkzeugmaschinen gegeben. Die einzelnen Komponenten (Gestell, Führungen, Antriebe, Getriebe, Messsysteme, Spanneinrichtungen) und deren Ausführungsvarianten werden detailliert besprochen. Je nach Art des Formgebungsprozesses sind die Einsatzbedingungen und somit Anforderungen an Werkzeugmaschinen unterschiedlich.

Peter Hehenberger

Kapitel 2. Wer bezieht Stellung bei der Produktion von eLearning?

Das Kapitel gibt im ersten Teil einen Überblick zu den wichtigsten Phasen der eLearning-Produktion und den jeweils damit verbundenen Anforderungen. Im zweiten Teil werden all jene Projektbeteiligten vorgestellt, die maßgebliche Aufgaben beim Erstellen einer eLearning-Anwendung übernehmen.

Daniela Modlinger

10. Energieeffiziente elektrische Antriebe in Industrie und Gewerbe

Auf elektrisch angetriebene Systeme entfielen in Deutschland im Jahr 2015 fast drei Viertel des Stromverbrauchs der Industrie und des produzierenden Gewerbes: Elektrische Antriebe haben bei der Drucklufterzeugung, bei Pumpen, bei der Bereitstellung sonstiger mechanischer Energie sowie bei der Bereitstellung von Klimatisierungskälte und von Prozesskälte eine herausragende Bedeutung (vgl. Tab. 10.1; [1]). Deshalb sind Fragen der Energieeffizienz bei Elektromotoren – mit Blick auf Gesichtspunkte der Energie- und Kosteneinsparung sowie auf die Erfordernisse des Klimaschutzes – von besonderer Bedeutung.

Martin Dehli

13. Lufttechnische Anlagen in Industrie und Gewerbe

Die Lufttechnik wird von zahlreichen Unternehmen in Industrie und Gewerbe für die unterschiedlichsten Aufgaben eingesetzt; dabei sind die verwirklichten technischen Lösungen auf die jeweiligen Erfordernisse zugeschnitten (Abb. 13.1). Lufttechnische Anlagen haben eine Reihe von versorgungstechnischen Grundkonzepten sowie technische Bausteine gemeinsam. Im folgenden Abschnitt werden die Grundlagen hierzu dargelegt und die Prozesse daraufhin untersucht, welche Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz dabei erschlossen werden können. Bei zahlreichen umgesetzten Konzepten konnten erhebliche Erfolge bei der Energieeinsparung erzielt werden, wobei bei den meisten Effizienzmaßnahmen sehr geringe Amortisationszeiten von unter drei Jahren und hohe Kapitalrenditen erreicht wurden. Eine Bestandsaufnahme zeigt, dass in vielen Betrieben durch geeignete Verbesserungsmaßnahmen bei der Energieoptimierung von lufttechnischen Systemen auch in Zukunft ähnliche Erfolge möglich sind [1].

Martin Dehli

6. Energieeffizienter Einsatz industrieller und gewerblicher Wärmeversorgungssysteme

In Deutschland wies der Sektor der Industrie im Jahr 2015 mit insgesamt 2581,4 TJ einen hohen jährlichen Energieverbrauch auf: Für die Bereitstellung mechanischer Energie wurden 692,3 TJ, für die Bereitstellung von Prozesswärme 1713,4 TJ, für die Bereitstellung von Raumwärme 159,4 TJ und für die Bereitstellung von Warmwasser 14,4 TJ benötigt. Dabei überwog die Bereitstellung von Prozesswärme mit einem Anteil von etwa zwei Dritteln die Bereitstellung von mechanischer Energie, von Wärme für die Heizung und für die Trinkwassererwärmung bei Weitem.

Martin Dehli

14. Energieeffiziente Kältetechnik und Wärmepumpen in Industrie und Gewerbe

Zahlreiche Unternehmen des produzierenden oder weiterverarbeitenden Gewerbes nutzen die Kältetechnik für die unterschiedlichsten Anwendungen. Wie in vielen anderen Technikbereichen eröffnen sich auch hier bedeutende Potenziale zur Erhöhung der Energieeffizienz: Schätzungen gehen davon aus, dass sich der Stromverbrauch für kältetechnische Anlagen – je nach Ansatz – im Mittel um 5–30 % senken lässt [1]. Bei der Umsetzung solcher Effizienzmaßnahmen kann in vielen Fällen mit Amortisationszeiten von weniger als drei Jahren gerechnet werden.

Martin Dehli

11. Pumpen und Pumpensysteme in Industrie und Gewerbe

In den technischen Anlagen der Industrie spielen Pumpen und Pumpensysteme bei den verschiedensten Anwendungen eine bedeutende Rolle; daneben werden Pumpen beispielsweise auch in Anlagen der Wasserversorgung und in der Gebäudetechnik – dort insbesondere in Heizungsanlagen – eingesetzt. Dabei bestehen in diesen Bereichen zum Teil sehr erhebliche Potenziale zur Verbesserung der Energieeffizienz, zur Stromeinsparung und damit auch zur Kostensenkung. Viele Effizienzmaßnahmen in Pumpensystemen führen zu Amortisationszeiten von wenigen Jahren und können deshalb als wirtschaftlich sehr interessant gelten.

Martin Dehli

Digitale Rechtsdurchsetzung

Ist der Rechtsstaat automatisierbar?

Die Erwartungen an den Gesetzgeber, das „Effizienzministerium“ und zeitgleich den „Knight Rider des 21. Jahrhunderts“, den Algorithmus, sind groß. Die technologischen Entwicklungen einerseits und die sie anwendenden Gedanken andererseits sind allerdings zu weit voraus, um sie als Legislative und Exekutive demnächst einholen zu können. Schnelligkeit ist also nicht zu erwarten. Hat der starke und tolerante Rechtsstaat unter diesen Umständen also zu tolerieren, dass die Durchsetzung von Recht und Gesetz vorverlagert und in die „Hände“ von Privaten und gar Algorithmen gelegt wird? Kann auch darin die geforderte Konsequenz des Rechtsstaates liegen? Oder bedeutet diese Entwicklung sogar die Aufweichung der Gewaltenteilung und damit des Rechtsstaates selbst? Dieses Kapitel geht diesen und anderen Fragen zur digitalen Rechtsdurchsetzung nach.

Claudia Otto

5. Konstruktion

Das verabschiedete Produktkonzept mit den aufgezeigten Realisierungsmöglichkeiten für Form und Design sowie die Funktionen des Produktes wird mittels Konstruktion durch Ingenieure, Techniker und Produktdesigner als in Serie herstellbarer Gegenstand entwickelt. Dabei wird ein fertiger und gebrauchsfähiger Zustand festgelegt, der die technischen und gesetzlichen Anforderungen erfüllt.

Jürgen H. Kaiser

4. Konzepterarbeitung

Bei komplexeren neuen Produkten oder tief greifenden neuen Anforderungen an die Eigenschaften bestehender Produkte müssen die Realisierungsmöglichkeiten für das Produkt selbst sowie seine Herstellung und seinen Vertrieb näher betrachtet und dafür Konzepte erarbeitet werden. Mit dieser Konzepterarbeitung werden die Weichen für den Erfolg des neuen Produktes gestellt, weshalb die Verabschiedung der Konzepte und Festlegung der Partner für die Produktentstehung in der Regel durch die Geschäftsleitung erfolgt.

Jürgen H. Kaiser

3. Planung

Die Produkte eines Unternehmens sind sein Kapital und damit die wichtigste Grundlage für den Unternehmenserfolg. Deshalb ist eine permanente Pflege des Produktportfolios erforderlich. Kurzfristig auftretenden Handlungsbedarfen kann in vielen Fällen auch kurzfristig durch Änderung der betroffenen Produkte entgegnet werden. Dies bringt jedoch oft erheblichen Aufwand mit sich und birgt darüber hinaus noch Risiken für die eingespielte Produktion in sich. Zur Minimierung dieser Risiken sowie zur Sicherstellung des erwarteten Nutzens erfolgt eine Planung der Produktänderungen im Rahmen eines Änderungsprozesses (Abschn. 3.1).

Jürgen H. Kaiser

Kapitel 2. Spiritualität

Spiritualität ist vielleicht das bedeutungsvielfältigste Wort im Kontext von Palliative Care. Es fordert zum Verstehen heraus und beschreibt doch gerade einen Bereich menschlicher Erfahrung, der jedes Verstehen übersteigt. Wie andere Dimensionen, die sich direkter sinnlicher Wahrnehmung entziehen (wie die Zeit), aber als Erfahrung sozial und kulturell geteilt werden, ist ein Diskurs darüber nicht einfach und verlangt von den Teilnehmer*innen die Fähigkeit, reflexiv und kommunikativ eine anschlussfähige Übersetzung zu versuchen.

Carmen B. Birkholz

Schienenverkehrstechnik 4.0

Der Begriff Industrie 4.0, der 2011 von deutschen Wissenschaftlern erfunden wurde, hat den Zenit seiner Nutzung fast schon überschritten. In den letzten Jahren wurde der Ausdruck, der ursprünglich aus der Produktionstechnik stammt, von vielen Branchen übernommen. So tauchen auch im Bereich des Schienenverkehrs Schlagwörter wie Mobilität 4.0 und Schiene 4.0 auf. Auch wenn aktuell das Schlagwort Digitalisierung gegenüber X 4.0 die Oberhand gewinnt, so ist doch allen Begriffen gemeinsam, dass damit der Beginn der vierten industriellen Revolution durch Digitalisierung und Vernetzung von technischen Systemen gemeint ist. Die Möglichkeiten und Anwendungsbeispiele von technischen Neuerungen im Sektor Schiene, welche eine oder mehrere Eigenschaften von Industrie 4.0 aufweisen, werden in diesem Buchkapitel vorgestellt und diskutiert.

Christian Schindler

2. Mitarbeiterbegeisterung: Das Vorgehen

Wie begeistert sind Deutschlands Mitarbeiter?

Was Mitarbeiter begeistert mitarbeiten lässt – dazu gibt es viele Meinungen, die zusammengenommen viele Einflussfaktoren propagieren. Eine belastbare Antwort verlässt sich nicht auf Meinungen, sondern auf eine wissenschaftliche Basis. Im vorliegenden Fall auf eine Studie in drei Stufen, deren Design und Vorgehen im Kapitel erläutert wird. Aus einer qualitativen ersten Stufe mit der Befragung von HR-Experten und ermittelten 80 Einflussgrößen auf die Mitarbeiterbegeisterung werden in einer zweiten Stufe mit einer erneuten Befragung und einer Faktorenanalyse jene 22 Faktoren, welche die Mitarbeiterbegeisterung am stärksten in die Höhe treiben. Für diese wurde in einer dritten Stufe ihre jeweilige Wichtigkeit durch Regressionsanalyse ermittelt.

Ingo Hamm, Wiebke Köhler

3. Mitarbeiterbegeisterung: Die Ergebnisse

Wie es um die Begeisterung in Deutschland bestellt ist

Hier werden die Ergebnisse der repräsentativen Marktforschungsstudie zur Mitarbeiterbegeisterung vorgestellt, erläutert und diskutiert. So beträgt die Mitarbeiterbegeisterung repräsentativ für Deutschland im Durchschnitt lediglich 64,2 Prozent; wobei Führungskräfte nur unwesentlich begeisterter bei der Arbeit sind als ihre Mitarbeiter. Die mangelnde Begeisterung zeigt sich auch im erhöhten Kündigungsrisiko: Wer weniger begeistert ist, wechselt eher. Das Kapitel präsentiert und erläutert die acht stärksten Treiber für Begeisterung und welche Faktoren nur schwach begeistern. Und es diskutiert die Besonderheiten bei der Begeisterung von Führungskräften.

Ingo Hamm, Wiebke Köhler

Elektromobilität – Trends und Herausforderungen der zukünftigen Großserienproduktion

Entgegen der allgemeinen Wahrnehmung, die „Elektromobilität“ sei eine Erfindung des 21. Jahrhunderts, reichen die Anfänge dieser bereits zurück bis in das 19. Jahrhundert, als der Amerikaner Thomas Davenport das erste batteriebetriebene Elektrofahrzeug entwickelte.

Achim Kampker, Kai Kreisköther, Patrick Treichel, Tom Möller, Yannick Boelsen

Geschichten: Der Stoff, aus dem Organisationen sind

Menschen sind „Storytelling Animals“, sei es in der Art, wie sie Erlebnisse erinnern und anderen mitteilen oder wie sie Veränderungen denken. Damit helfen Geschichten uns, aus der Vergangenheit zu lernen, sind das Baumaterial für die Konstruktion unserer Identität und geben uns Orientierung für das eigene Handeln und unsere Vorstellungen von der Zukunft.Soziale Systeme und damit auch Organisationen bestehen aus der Summe der Geschichten, die über sie erzählt werden. Unternehmen sind also per se immer schon erzählende bzw. narrative Systeme – ob das Unternehmen dies weiß oder nicht. Organisationen mit dem Selbstbild als Maschine oder als Körper sehen im Gegensatz zu Organisationen, die sich als soziales oder gar als narratives System betrachten, nur einen Bruchteil der verborgenen Anteile, die die Koordination, die Kommunikation und die Sinnstiftung in einer Organisation beeinflussen.

Christine Erlach, Michael Müller

Aufs Ganze gesehen

Aufschließende Überlegungen zu einer kommenden Integrierten Forschung

Die Integrierte Forschung hat sich bis heute im Wesentlichen aus Bedürfnissen und Erkenntnissen im Bereich der ELSI-Forschung für die Mensch-Technik-Interaktion entwickelt. Ihr ›Sitz im Leben‹ ist ein Forschungsprogramm, das durch Technikentwicklung den Menschen Lasten abnehmen, ihr Leben angenehmer, sicherer, gesünder machen soll, den sozialpolitischen Forderungen nach einem selbstbestimmten Leben und gesellschaftlicher Teilhabe Rechnung tragen und nicht zuletzt dem Wirtschafts- und Technologiestandort Deutschland in einem globalen und kompetitiven Markt eine Spitzenposition bescheren soll.

Arne Manzeschke, Bruno Gransche

Kapitel 14. Strömungsmaschinen

Den wesentlichen Inhalt des Kapitels stellen die notwendigen Kenntnisse zur Auswahl von Strömungs- und Verdrängungsmaschinen dar, wobei der Schwerpunkt auf die Strömungsmaschinen gelegt wird. Dies umfasst die Erklärung der Funktionsweise dieser Maschinen, deren Charakterisierung und die Darstellung verbreiteter Bauformen. Als zentraler mathematischer Zusammenhang wird die Eulersche Hauptgleichung der Strömungsmaschinen hergeleitet. Darauf basierend erfolgt mittels theoretischer Überlegungen die Ableitung des grundsätzlichen Verlaufs der Kennlinien von Kreiselmaschinen. Die Pumpenauswahl wird anhand der Betriebspunkte von einzelnen und verschalteten Strömungsmaschinen im Zusammenspiel mit einer Anlagenkennlinie erläutert.

Matthias Kraume

Kapitel 18. Mischen und Rühren

Das Kapitel befasst sich mit der Darstellung und Quantifizierung der physikalischen Gesetzmäßigkeiten von ein- und mehrphasigen Mischvorgängen. Dabei spielen die Leistungseinträge für das Aufrechterhalten zweiphasiger Zustände, ein ausreichender Energie- bzw. Stofftransport sowie erforderliche Mischzeiten oder -längen eine wesentliche Rolle. Apparativ wird das Hauptaugenmerk wegen seiner branchenübergreifenden, hohen Bedeutung auf den Rührbehälter gelegt. Daneben werden auch noch statische Mischer und Mikromischer bezüglich ihrer wesentlichen Eigenschaften charakterisiert. Die Mischung von Feststoffen wird ebenso wenig behandelt wie das Homogenisieren von hochviskosen Substanzen (z. B. Polymerschmelzen).

Matthias Kraume

9. Möglichkeiten, Grenzen und Herausforderungen der Ablaufsimulation hinsichtlich der Gestaltung moderner Motorenmontagekonzepte

Das Kapitel beschreibt die Anwendung der Simulation im Rahmen der Planung und Gestaltung von Powertrain-Montagesystemen. Zuerst werden Montageprinzipien sowie verwendete Technologien vorgestellt. Aufbauend auf den planerischen Fragestellungen werden unterschiedliche Modellierungsansätze für die Montagesimulation erläutert sowie deren Anwendungsfälle und Grenzen aufgezeigt. Für die spätere Auswertung der Ergebnisse eines Simulationsmodells der Montage spielt auch die Festlegung der in solchen Systemen vorkommenden Zustände eine elementare Rolle. Daher werden die in diesem Zusammenhang relevanten Zustände diskutiert.Des Weiteren wird die Simulation von Personal in Montagesystemen thematisiert; in diesem Zusammenhang werden die tatsächlich anfallenden Personalaufgaben in einer Montage sowie die Möglichkeiten ihrer Abbildung in einem Simulationsmodell diskutiert. Die Festlegung des zu modellierenden Personalumfangs wird dabei stets mit den planerischen Fragestellungen und den zur Verfügung stehenden Eingangsdaten abgestimmt.

Jasmin Pennicke, Thomas Strigl

Kapitel 6. Praxisbeispiele multisensualer Markenführung

Marken werden in der Markenkommunikation oftmals nur mit der Ansprache von ein oder zwei Sinnen kommuniziert. Unternehmen, die ihre Marken mit der gezielten Ansprache von mehreren Sinnen den Kunden näherbringen, sind in der Minderheit. Markenplattformen wie Markenerlebniswelten, Museen, Roadshows etc. stellen dabei ein nützliches Marketinginstrument dar, um den Konsumenten ein größeres Spektrum an multisensorischer Gestaltung bieten zu können.

Paul Steiner

Kapitel 2. Der Mensch im System

Der Mensch interagiert und kooperiert mit dem Fahrzeug sowie mit dem Verkehrsumfeld, das heißt mit Fußgängern, Fahrradfahrern sowie den Fahrern anderer Fahrzeuge. Zwar ist der Mensch in der Lage, komplexe Aufgaben zu lösen (Wahrnehmung, Handlungsplanung, Handlungsausführung), stößt aber auch an verschiedene Grenzen. Dieses Kapitel beschreibt Aspekte, welche die menschliche Leistungsfähigkeit aus ingenieurpsychologischer Sicht beschreiben und erklären können.

Prof. Dr. Meike Jipp, Dr. Lars Schnieder

1. Warum sich Führung ändern muss

Viele Menschen sind den beruflichen Anforderungen nicht mehr gewachsen und erkranken; nicht nur Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, sondern auch Führungskräfte. Einer der Gründe hierfür ist, dass sie sich nicht als Person respektiert fühlen, sondern wie ein Rädchen im Getriebe angesehen und behandelt werden. Das Wichtigste scheint hierbei zu sein, dass sie im Unternehmensinteresse zu funktionieren haben. Personalität versus Funktionalität heißen die Schlagworte. Einer zunehmenden Funktionalisierung entziehen sich aber die Mitarbeitenden. Hinzu kommt, dass manche Führungskräfte noch nicht realisiert haben, dass nicht nur Produkte, die nicht wettbewerbsfähig sind, eine Ursache für das Dilemma sein können, sondern auch sie selbst Mitverursacher sind; durch ihr Verhalten, durch Führungsfehler, durch ihre Einstellung oder ihren Kommunikationsstil.

Peter Hügelmeyer, Anne Glöggler

Kapitel 9. Brouwers Theorie der reellen Zahlen

In den letzten drei Kapiteln haben wir Gedankengebäude aufgeführt, die einen doch am Ende ein wenig schwindlig werden ließen. Wir wollen zum Schluss, uns an den Gebrauch der griechischen Tragiker anlehnend, dieser kapitalen Trilogie ein Kapitel folgen lassen, das zu all dem einen entschiedenen Kontrapunkt darstellt, indem wir wieder ganz von vorn, sozusagen beim mathematischen Nullpunkt anfangen und zusehen, wie weit wir mit den „einfachsten“ Mitteln kommen. Denn wir haben, wenn man genau hinsieht, doch sehr viel in die Axiome gesteckt.

Ernst Kleinert

5. Positive Energie, oder: Pinke Flamingos im Büro

Warum positive Anker extrem motivieren und etwas mehr Kinderzimmerattitüde auch im Büro gut tut, davon handelt dieses Kapitel.

Frank Behrendt, Bertold Ulsamer

6. Neue Rollen, oder: Eis in Nora Tschirners Schatten

Warum wir nicht nur als Kinder immer wieder Neues ausprobieren sollten, um gemäß unserer Neigungen und Talente einen glücklichen Weg zu gehen, davon handelt dieses Kapitel.

Frank Behrendt, Bertold Ulsamer

Kapitel 1. Einführung

Die Geoinformatik ist ein junges, interdisziplinäres Fachgebiet. Entstehung, Definition, Inhalte und Fragestellungen der Geoinformatik sowie die Bedeutung von „GIS“ als „GI-Science“ werden erläutert. An einer Planungsaufgabe wird aufgezeigt, wie Geoinformatik zur Lösung einer planungsrelevanten Fragestellung beitragen kann. Ferner werden aktuelle Themen und schließlich ethische Herausforderungen der Geoinformatik benannt.

Prof. Dr. Norbert de Lange

Kapitel 1. Einführung in die Hydraulik

Die Hydraulik ist eine Antriebstechnologie, die mechanische Leistung über ein flüssiges Betriebsmedium überträgt. Ausgehend von der Einordung und Abgrenzung des Fachgebiets werden Wirkungsweise und Architektur hydraulischer Kreisläufe erläutert. Für Ingenieurinnen und Ingenieure wichtigen Zeichen zur Darstellung in technischen Dokumenten werden an einem Beispiel vorgestellt.

Jürgen Weber, Tobias Radermacher

Kapitel 11. Systemanalyse und Regelung hydraulischer Systeme

Eine mathematisch-physikalische Systembeschreibung ist die Grundlage für den Entwurf von Regelkreisen. Die Behandlung der komplexen Systemzusammenhänge von ventil- und verdrängergesteuerten Systemen erfordert Methoden mit denen das Verhalten vereinfacht und interpretierbar, gleichzeitig jedoch hinreichend genau beschrieben werden kann. Die Methode der Linearisierung erlaubt die Anwendung allgemein gültiger Verfahren der linearen Regelungstheorie, mit denen das Systemverhalten interpretiert sowie stabile Steuerungen und Regelungen entworfen werden können. Mit nichtlinearen Erweiterungen kann die Qualität der Regelung deutlich verbessert werden.

Tobias Radermacher

Kapitel 4. Hydraulikpumpen und -Motoren

Zu den hydraulischen VerdrängermaschinenVerdrängermaschine (Hydromaschinen) gehören Pumpen und Motoren. Beide arbeiten nach dem Verdrängerprinzip und haben in der Regel den gleichen konstruktiven Aufbau. Pumpen können als Motoren arbeiten und umgekehrt, wenn der Flüssigkeitsstrom entsprechend gesteuert wird. Durch den Unterschied in der Wirkungsrichtung gilt für Hydropumpen, dass sie mechanische in hydraulische Leistung umwandeln und Hydromotoren hydraulische Leistung in mechanische Leistung zurückwandeln. Beide sind gekennzeichnet durch das geometrische Verdrängungsvolumdrängungsvolumen $$ V $$.

Norbert Gebhardt

Kapitel 2. Druckflüssigkeiten für Hydraulikanlagen

Dass eine Flüssigkeit zu den Grundkomponenten eines hydraulischen Antriebes gehört, ergibt sich aus dem physikalischen Wirkungsprinzip der hydraulischen Leistungsübertragung. Die Druckflüssigkeit muss als Konstruktionselement der Hydraulikanlagen betrachtet werden. Über die mit der Druck- und Bewegungsübertragung verbundene Leistungsübertragung hinaus müssen die Druckflüssigkeiten weitere funktionswichtige Aufgaben erfüllen.

Dieter Herschel, Sven Osterland

Kapitel 10. Systemarchitekturen und Anwendungsgebiete

Die hydraulische Antriebstechnik bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, hydraulische Leistung bereitzustellen und zu steuern. Je nach Aufgabenstellung, Anwendungsgebiet und Leistungsklasse kommen dabei unterschiedliche Systemarchitekturen zum Einsatz. Das vorliegende Kapitel liefert der Leserin/dem Leser einen Überblick über die wichtigsten Systemarchitekturen, die in stationär- und mobilhydraulischen Anlagen und Maschinen anzutreffen sind und leistet Hilfestellung bei der Bewertung und Auswahl von Hydrauliksystemen. Im Zuge einer Systematisierung werden vier Grundstrukturen definiert, die sich hinsichtlich der Art ihrer Leistungssteuerung und der Art ihres Systemdruckverhaltens unterscheiden. Für jede Grundstruktur werden typische Aufbauten, Einsatzgebiete, statische Betriebsgrößen sowie das dynamische und energetische Verhalten beleuchtet. Ein Ausblick auf die technologische Weiterentwicklung von Ventilsteuerungen mithilfe von getrennten Steuerkanten wird am Ende des Kapitels gegeben.

Sebastian Michel, Jan Lübbert, André Sitte, Jürgen Weber

Kapitel 3. Erste Schritte für die Finanzplanung

Eine individuelle Finanzplanung beginnt damit, den Status quo zu analysieren: Die Glaubenssätze, die wir mit uns herumtragen sowie unser Netto-Vermögen. Dieses Kapitel legt die Grundlagen für den Umgang mit unseren Finanzen im Alltag. Nach der Betrachtung des Status quo werden konkrete Vorschläge entwickelt. Von einem Haushaltsbuch über Budgetvorschläge, den Aufbau eines Notgroschens sowie den Umgang mit Schulden und Finanzen in der Beziehung bietet dieses Kapitel viele konkrete Empfehlungen und Schritte, um die Finanzen in die eigenen Hände zu nehmen.

Claudia Müller

Denken heißt selber denken

Content Marketing ist eine recht alte Disziplin – gemessen an der Digitalisierung. Gemessen am Marketing ist sie jedoch noch recht jung, und gemessen an der Geschichte der Kommunikation und Information sogar ungeheuer jung. Diese drei Blickwinkel können bei näherer Betrachtung Aufschluss darüber geben, wie „Inhalt“ in seiner Weitläufigkeit eine einzelne Spezies ausbilden konnte, die einen eigenen Namen und spezifischen Charakter zu Markte tragen kann: Content Marketing. Was ist Content Marketing, wo befinden wir uns mit dem Thema und wohin soll Content Marketing führen?

Sabine Fischer

Kapitel 2. Machining Systems/Bearbeitungssysteme/Sistemi di lavorazione

CIRP

Kapitel 3. Stromerzeugung und -speicherung

Elektrizität oder umgangssprachlich „Strom“ ist ein wichtiger Endenergieträger, dessen Bedeutung mit Fortschreiten der Energiewende weiter zunehmen wird. Wie wird der elektrische Strom gewonnen? Für die Bereitstellung von elektrischer Energie sind einige Umwege zu gehen, da die Energieformen nicht beliebig ineinander umwandelbar sind. So wird in einem Kohle- oder Gaskraftwerk aus der im Brennstoff gebundenen chemischen Energie über den Umweg der thermischen Energie zunächst mechanische und dann im Generator elektrische Energie gewonnen. Dieser klassische Kraftwerksprozess und seine klimaschädigenden Folgen sollen zu Beginn dieses Kapitels ausführlich beschrieben werden. In Kernkraftwerken macht man sich Kernbindungskräfte durch Kernspaltung oder -fusion zunutze, um thermische Energie und daraus mit einem konventionellen Kraftwerksprozess elektrische Energie zu gewinnen. Trotz erprobter Kraftwerkstechnik und hoher Sicherheitsstandards besteht jedoch ein Restrisiko für große Unfälle, wie zuletzt die Katastrophe von Fukushima belegt. Gibt es eine sichere nukleare Energieerzeugung? Löst die Kernfusion unsere Energie- und Klimaprobleme? Mit diesen Fragen beschäftigt sich dieses Kapitel ebenso wie mit der nach dem Verbleib des Atommülls.Regenerative Energien wie Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und Biogas sind ebenso Ausgangspunkt von Energiewandlungsketten, die zu Elektrizität führen: aus Solarenergie gewinnen Photovoltaik-Anlagen die Elektrizität direkt und solarthermische Kraftwerke (CSP) über den Umweg thermischer Energie. Windenergieanlagen nutzen die kinetische Energie des Windes, Wasserkraftwerke die kinetische oder potenzielle Energie von Wasser.Auch aus Biomasse und Biogas wird über den Zwischenschritt der Verbrennung elektrische Energie gewonnen, im Gegensatz zu den mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerken aber CO2-neutral. Bei Geothermie-Kraftwerken wird die thermische Energie zum Antrieb des Kraftwerksprozesses nicht durch Verbrennung gewonnen, sondern den Tiefen des Untergrunds entnommen.Die Brennstoffzelle wandelt die chemische Energie von Wasserstoff, Methan oder Methanol durch eine sog. kalte Verbrennung mit Luftsauerstoff direkt in elektrische Energie um. Diese Technologie könnte in einem zukünftigen Energiesystem große Bedeutung erlangen. Die Elektrischen Energiespeicher beenden das Kapitel. Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien wird den Bedarf an Energiespeichern innerhalb der Systeme zur Strom- und Wärmebereitstellung aufgrund des volatilen bzw. saisonalen Angebots zukünftig erheblich erhöhen. Energiespeicher sind keine Energiewandler, die aus einer Form von Primärenergie (fossil, nuklear oder regenerativ) Endenergie erzeugen. Die Aufgabe von elektrischen Energiespeichern besteht vielmehr darin, bereits erzeugten, aber nicht benötigten Strom zu lagern, bis wieder ein Bedarf entsteht. Die Speicherung der elektrischen Energie kann direkt in Kondensatoren oder Spulen und indirekt als chemische Energie in Batterien und Akkumulatoren sowie als mechanische Energie in Schwungradspeichern erfolgen. Die in der Diskussion stehenden Power-to-X-Technologien schließen diesen Abschnitt ab.

Thomas Schabbach, Viktor Wesselak
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