Diese Seite dient als Übersicht über die verschiedenen Themenbereiche des Maschinenbaus, seine Geschichte, seiner Vernetzung und seiner Entwicklung. Darüber hinaus bietet das Portal eine Möglichkeit zur Mitarbeit an maschinenbauverwandten Themen.
ÜbersichtBearbeiten
Der Maschinenbau ist eine klassische Ingenieurdisziplin. Die Arbeitsgebiete des Maschinenbaus erstrecken sich auf Forschung und Entwicklung, Konstruktion und Produktion von Maschinen im weiteren Sinne. Der Industriezweig Maschinenbau entstand aus dem Handwerk der Metallbearbeitung durch Mühlenbauer, Schmiede und Schlosser. Die Ingenieurdisziplin Maschinenbau bildete sich durch systematischen wissenschaftlichen Bezug auf die klassische Physik, insbesondere auf die klassische Mechanik, heraus.
Bis zum 21. Jahrhundert hat der Maschinenbau erheblich an Komplexität gewonnen und lässt sich in viele Fachrichtungen, die durch eine hohe Vernetzung untereinander gekennzeichnet sind, unterteilen. Dazu gehören die Technische Mechanik, Thermodynamik, Strömungsmechanik und Werkstoffwissenschaft. Konstruktionslehre und Fertigungstechnik befassen sich mit Konstruktion bzw. Produktion. Weitere Gebiete sind die Mess- und Regelungstechnik sowie die Antriebstechnik und Fahrzeugtechnik. mehr
Geschichte des MaschinenbausBearbeiten
Der Maschinenbau als institutionalisierte Wissenschaft entstand im Laufe der Industrialisierung. Manche theoretischen und praktischen Erkenntnisse sind allerdings viel älter: Erste Vorläufer der Fertigungstechnik sind so alt wie die Menschheit. Wichtige Meilensteine waren dabei neben vielen weiteren die Kupferzeit, in der das Schmelzen, Schmieden und Gießen (Metall) entdeckt wurden, die Mechanik der Antike mit ihren richtungsweisenden Erfindungen, die Entwicklung einfacher Maschinen in der Renaissance, der Bau der ersten Dampfmaschine durch Thomas Newcomen zu Beginn des 18. Jahrhunderts, die Entwicklung des Maschinenbaus als akademische Fach- und Forschungsrichtung an Polytechnischen Schulen und Technischen Universitäten, die Entwicklung von Verbrennungsmotoren bis hin zur Digitalisierung und der Industrie 4.0. mehr
GrundlagenBearbeiten
Die Grundlagen im Maschinenbau bilden folgende Gebiete:
- Statik: Kräftesystem • Lager • Schnittkraft • Schwerpunkt • Fachwerk • Haftung • Reibung
- Festigkeitslehre: Festigkeit • Mechanische Spannung • Elastizitätsmodul • Biegung • Knickung • Abscheren • Torsion
- Dynamik: Kinematik • Kinetik • Schwingung • Maschinendynamik
- Grundbegriffe: Temperatur • Druck • Volumen • Wärmekapazität • Wärme • Mechanische Arbeit • Innere Energie • Entropie
- Zustandsänderungen: Isochor • Isobar • Isotherm • Isentrop • Polytrop
- Kreisprozesse: Carnot-Prozess • Otto-Prozess • Diesel-Prozess • Clausius-Rankine-Prozess
- Wärmeübertragung: Wärmeleitung • Wärmestrahlung • Konvektion
Strömungsmechanik: Fluidstatik • Fluiddynamik • Ähnlichkeitsmechanik • Stromfadentheorie • Potentialströmung
Werkstofftechnik: Korn • Diffusion • Legierung • Eisen-Kohlenstoff-Diagramm • Korrosion • Verschleiß • Tribologie • Werkstoffprüfung
- Metalle
- Kunststoffe: Elastomere • Duroplaste • Thermoplaste
- Keramik • Glas • Holz
- Metallgitter: Gitterfehler • Elementarzelle • Kaltverfestigung
Konstruktionslehre: Technisches Zeichnen • Toleranzen • Passung • Maschinenelemente
FertigungsverfahrenBearbeiten
In der Fertigungstechnik geht es um die Herstellung von Bauteilen mit geometrisch definierter Gestalt. Von besonderer Bedeutung sind die Fertigungsverfahren sowie folgende Gebiete:
Fertigungsplanung und -steuerung • Fertigungsmesstechnik • Fertigungsmittel (Werkzeuge, Werkzeugmaschine, Messmittel, Prüfmittel,Vorrichtungen) • Fertigungstyp • Qualitätsmanagement • Computerintegrierte Fertigung (CIM)
Die hier genannten Artikel bilden nur eine kleine Auswahl der im Maschinenbau genutzten Fertigungsverfahren ab. Alle Artikel zu Fertigungsverfahren finden sich in der Kategorie:Fertigungsverfahren.
Urformen: Gießen • Formgießen • Stranggießen • Druckgießen • Sintern • 3D-Druck • additive Fertigungsverfahren
Umformen: Walzen • Freiformen • Gesenkformen • Tiefziehen • Kragenziehen • Innenhochdruckumformen • Biegen
Trennen: Zerteilen • Zerspanen (Bohren • Drehen • Fräsen • Hobeln • Honen • Läppen • Räumen • Reiben • Sägen • Schleifen • Stoßen • Strahlspanen) • Funkenerodieren • Elektrochemisches Abtragen • Thermisches Trennen • Laserschneiden
Fügen: An- und Einpressen • Clinchen • Kleben • Löten • Nieten • Schweißen • Textiles Fügen • Verschrauben
Beschichten: Auftragschweißen • Emaillieren • Flammenbeschichten • Galvanisieren • Lackieren • Phosphatieren • Schmelztauchen • Spritzen • Sputtern • Verzinken
Stoffeigenschaftsändern: Anlassen • Auslagern • Glühen • Härten • Vergüten mehr
FördertechnikBearbeiten
Die Fördertechnik befasst sich mit dem Bewegen von Gütern oder Personen über begrenzte Entfernungen, etwa innerhalb einer Fabrik.
Anlagentechnik:
- Stetigförderer: Rollenförderer • Pneumatischer Förderer • Rutschförderer • Becherwerke • Bandförderer • Schneckenförderer • Kettenförderer • Kreisförderer
- Unstetigförderer: Krane • Hängebahnen • Regalförderzeuge • Flurfördergerät • Gabelhubwagen • Fahrerloses Transportsystem • Aufzug
- Rangiertechnische Anlagen (RTE) • Rangiertechnik • Gleisbremsen • Wagenförder- und Beidrücktechnik
Komponententechnik: Antrieb • Getriebe • Bremse • Hebezeug
Systemtechnik:
MaschinenelementeBearbeiten
Maschinenelemente sind Bauteile, die in gleicher oder zumindest ähnlicher Form in technischen Gebilden enthalten sind.
Achse • Welle • Kupplung • Bremse
Verbindungselemente: Niet • Schraube • Bolzen • Stift • Sicherungselemente (Sicherungsring, Splint, Achshalter) • Schweißverbindung • Klebverbindung • Lötverbindung • Passfeder
Federn:
- Zug- oder druckbeanspruchte Federn: Zugstab • Ringfeder
- Biegebeanspruchte Federn: Blattfeder • Drehfeder • Spiralfeder • Tellerfeder
- Torsionsbeanspruchte Federn: Drehstabfeder • Schraubenfeder
Wälzlager: Wälzlager Kugellager • Tonnenlager • Nadellager • Zylinderrollenlager
Getriebe: Riemengetriebe • Kettengetriebe • Zahnradgetriebe
Dichtungen:
- Statische Dichtungen (zwischen Ruhenden Teilen): Muffendichtung • Flachdichtung • Formdichtung • FIP-Dichtung • CIP-Dichtung • O-Ring • Delta-Ring • Keilring • Linsendichtung • Faltenbalg • Membran
- Dynamische Dichtungen (zwischen bewegten Teilen):
- Berührende Dichtungen: Wellendichtring • Filzring • Nilos-Ring • V-Ring • Gleitring • Stopfbuchse • Nutring • Manschette • Kompaktdichtring • Kolbenring • PTFE-Ring
- Berührungslose Dichtungen: Spaltdichtung • Rillendichtung • Labyrinthdichtung
Zahnräder: Stirnrad • Kegelrad • Evolventenverzahnung
Arbeits- und KraftmaschinenBearbeiten
Kraftmaschinen erzeugen aus elektrischer, thermischer oder sonstiger Energie, mechanische Antriebsenergie. Arbeitsmaschinen nutzen sie um mechanische Arbeit zu verrichten. Wichtige theoretische Grundlagen sind – je nach Maschine – die Thermodynamik, die Strömungsmechanik und die Elektrotechnik.
Kraftmaschinen:
- Wärmekraftmaschinen: Dampfmaschine • Dampfturbine • Verbrennungskraftmaschinen (Ottomotor • Dieselmotor • Gasturbine)
- Wasserkraftmaschinen: Wasserrad • Wasserturbinen • Wassermotor • Wasserkraftschnecke
- Windkraftmaschinen: Windkraftanlage • Windmühle
- Elektromotoren
Arbeitsmaschinen: Pumpen (Kolbenpumpen, Kreiselpumpen) • Verdichter (Kolbenverdichter, Kreiselverdichter) • Werkzeugmaschinen
FahrzeugtechnikBearbeiten
Die Fahrzeugtechnik befasst sich mit den verschiedenen Fahrzeugen.
Kraftfahrzeugtechnik: Fahrzeugbau • Fahrdynamik
- Kraftfahrzeuge: Kraftrad • Personenkraftwagen • Lastkraftwagen • Kraftomnibus
- Aufbau: Karosserie • Fahrzeuginnenraum • Scheibenwischer
- Fahrwerk: Rad • Radaufhängung (Federung, Stoßdämpfer) • Lenkung • Bremse
- Antrieb: Motor (Dieselmotor, Ottomotor) • Kupplung • Getriebe • Triebstrang • Allradantrieb • Achsantrieb • Differentialgetriebe
- Fahrzeugelektronik: Beleuchtung • Bordnetz • Fahrzeugbatterie • Lichtmaschine • Zündanlage • Fahrerassistenzsystem
- Schienenfahrzeuge: Lokomotive • Waggon • Draisine
- Fahrwerk: Spurführungstechnik • Eisenbahnrad • Radsatz • Neigetechnik
- Aufbau: Rohbau • Klimaanlage • Türen • Fenster • Führerraum
Schiffstechnik: Schiffbau • Elektrische Energieversorgung • Schiffsrumpf
- Schiffs- und Bootstypen: Rettungsboot • Schnellboot • Segelboot • U-Boot • Yacht • Frachtschiff • Segelschiff • Katamaran • Trimaran • Luftkissenfahrzeug
- Schiffsantrieb: Schiffsmaschine • Segel • Schiffsschraube • Schaufelrad
Luftfahrttechnik: Flugphysik • Avionik • Flugzeugbau
- Luftfahrzeuge: Hubschrauber • Flugzeug • Ballon • Luftschiff
- Flugtriebwerke: Turboprop • Turbofan • Turbojet • Staustrahltriebwerk • Wellenleistungstriebwerk • Propeller • Raketentriebwerk • Rotor
- Flugzeugrumpf: Druckkabine • Cockpit • Flugsteuerung • Flugnavigationsgerät
- Flugzeugzelle: Tragwerk • Leitwerk • Steuerwerk • Fahrwerk
VerfahrenstechnikBearbeiten
Die Verfahrenstechnik befasst sich mit der Umwandlung von Stoffen.
Mechanische Verfahrenstechnik: Zerkleinern • Agglomerieren • Granulieren • Trennen • Mischen • Lagern
Thermische Verfahrenstechnik: Absorbieren • Rektifizieren • Extrahieren • Verdampfen • Kristallisieren • Adsorbieren • Trocknen • Membrantrennverfahren
Chemische Verfahrenstechnik: Chemische Reaktionstechnik
Apparatetechnik: Apparatebau • Rohrleitung • Flansch • Druckbehälter • Reaktor • Gaswäscher • Ventil • Dichtung • Absorber • Destillator • Kolonne • Brüdenkondensator • Ofen • Wärmeübertrager • Kondensator
Zerspanen oder Spanen ist der Sammelbegriff für eine Gruppe von Fertigungsverfahren, die Werkstücken eine bestimmte geometrische Form geben, indem von Rohteilen überschüssiges Material auf mechanischem Weg in Form von Spänen abgetrennt wird. In der Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 zählt es daher unter anderen mit den Gruppen Zerteilen und Abtragen zur Hauptgruppe des Trennens und ist innerhalb dieser Hauptgruppe bezüglich der industriellen Bedeutung die wichtigste Gruppe.
Das Verfahrensprinzip des Spanens beruht im Unterschied zum Zerteilen und Abtragen darauf, dass eine Schneide des Zerspanungswerkzeuges in das Werkstück eindringt und so Späne abtrennt. Die bei der Bearbeitung wirksamen Teile des Werkzeugs werden als Schneidkeil bezeichnet.
Die spanenden Verfahren werden ihrerseits in zwei Gruppen unterteilt: Beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide sind die Anzahl und die Geometrie der Schneiden bekannt. Dazu zählen vor allem Drehen, Bohren und Fräsen. Beim Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide hingegen müssen weder die Anzahl noch die Geometrie der Schneiden bekannt sein. Zum letzteren zählt vor allem das Schleifen, bei dem die Werkzeuge aus zahlreichen Körnern bestehen, deren Kanten die Schneiden bilden und Späne im Mikrometerbereich abtrennen.
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