Modellierung und Simulation in der Mechanik
Im Vordergrund der Modellierung und Simulation steht die Entwicklung neuer physikalisch-mathematischer Modelle, die reale Materialien, Strukturen und technologische Prozesse zutreffend und angemessen abbilden. Numerische Simulationen auf der Grundlage solch adäquater Modelle liefern realistische Vorhersagen über das tatsächliche Verhalten von technischen Systemen und verwendeten Werkstoffen. Darauf basierend ist es zum Beispiel möglich, zahlreiche Crash-Tests im Automobilbau durch entsprechende Computer-Simulationen zu ersetzen. Ein weiteres typisches Anwendungsbeispiel, für das sowohl strukturmechanische Eigenschaften des Produktes selbst als auch die spezifischen Materialeigenschaften von zentraler Bedeutung sind, ist die Simulation von Fertigungsprozessen in der Umformtechnik. Dabei erweisen sich bestehende Simulationsmethoden zum Teil als ineffizient oder ungeeignet in Bezug auf neu entwickelte Modelle. Dies motiviert den Bedarf an Verbesserungen von vorhandenen sowie die Entwicklung neuer Simulationsmethoden.
Die Modellierung und Simulation trägt somit entscheidend dazu bei, das Verhalten von Strukturen und Werkstoffen aber auch die Eigenschaften von herzustellenden Produkten zu prognostizieren, vor ihrer Realisierung zu optimieren, und so den Anteil der in der Regel kostenintensiven "trial and error"-Arbeitsweise bei der Entwicklung neuer Produkte und Verfahren zu reduzieren. Die grundlegende Herausforderung besteht folglich darin, ein zutreffendes physikalisches Modell zu entwickeln (Modellierung), dieses in ein mathematisches Modell zu überführen und letzteres schließlich mittels eines geeigneten numerischen Verfahrens zu lösen (Simulation). Das Simulationsergebnis sollte im Anschluss mit einem realen Experiment, Bauteil oder Prozess verglichen werden (Verifikation des Modells) und des Weiteren untersucht werden, ob das Modell ebenso auf andere Versuche und Bauteile übertragen werden kann (Validierung). Darüber hinaus können auf der Grundlage der Modellierung und Simulation auch Strukturen und Materialien untersucht werden, die in dieser Form noch gar nicht hergestellt wurden. Dies ist ein wesentlicher Baustein, um neue innovative funktionale Materialien zu entwickeln.
Das Profil setzt sich aus dem Pflichtkatalog, dem Wahlkatalog A sowie dem Wahlkatalog B des Profils zusammen. Nähere Beschreibungen der wählbaren Module entnehmen Sie bitte dem Modulhandbuch Master Maschinenbau.
Kompetenzen und Berufsfelder
Die typischen Tätigkeitsbereiche von Ingenieuren mit fundiertem Grundlagenwissen in Modellierung und Simulation sind:
- Forschung und Entwicklung sowie der Bereich der Berechnung,
- Auslegung und Optimierung
- Consulting
- Interdisziplinäre Bereiche, die über den Maschinenbau und klassische Ingenieurwissenschaften hinausgehen