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2023 | Buch

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Technologie

Systemdenken und interdisziplinäres Ingenieurwesen

verfasst von: Horst Czichos

Verlag: Springer International Publishing

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Dieses prägnante Lehrbuch führt einen Systemansatz in die Technik ein und beschreibt tribologische, mechatronische und cyber-physikalische Systeme sowie das technologische Konzept der Industrie 4.0 für Studierende verschiedener technischer Fachrichtungen. "Technologie" bezieht sich in diesem Buch auf die Gesamtheit der vom Menschen geschaffenen, nutzenorientierten Produkte, die auf technischen Kombinationen von Material, Energie und Information basieren. Dr. Czichos untersucht Technologie in diesem Band im Kontext des Systemdenkens im Hinblick auf die folgenden Haupttechnologiebereiche:

Technische Systeme mit "interagierenden Oberflächen in Relativbewegung", insbesondere im Maschinenbau, in der Produktion und im Transportwesen; einschließlich der Analyse von reibungsbedingten Energieverlusten und verschleißbedingter Materialdissipation. Technische Systeme, die eine Kombination aus Mechanik, Elektronik, Steuerung und Computertechnik für die Bedürfnisse von Industrie und Gesellschaft erfordern. Technische Systeme mit einer Kombination aus Mechatronik und Internetkommunikation. Cyber-physikalische Systeme für die Digitalisierung der Industrie im Entwicklungsprojekt Industrie 4.0.Betrachtet Technik als Kombination aus der physischen Welt und der digitalen virtuellen Welt der Information und Kommunikation.Beschreibt den Produktzyklus von technischen Systemen und die Eckpfeiler der Technik: Material, Energie und Information.Stellt eine ganzheitliche Betrachtung von Technik und Engineering dar.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Umfang der Technologie

Zusammenfassung

Das Kapitel gibt einen aktuellen Überblick über die Technologie. Es beschreibt den Lebenszyklus von technischen Produkten und die „Eckpfeiler“ der Technologie, nämlich Material, Energie und Information. Bei der Betrachtung der größten technischen Errungenschaften des zwanzigsten Jahrhunderts wird festgestellt, dass die Technologie heute eine Kombination aus der „realen physischen Welt“ technischer Objekte und der „virtuellen Welt der digitalisierten Information“ ist. Das Kapitel unterstreicht, dass fast alle Lebensbereiche von der modernen Technologie geprägt sind.

Horst Czichos

Kapitel 2. Das Systemkonzept

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden auf der Grundlage der allgemeinen Systemtheorie die Merkmale technischer Systeme vorgestellt, einschließlich funktionaler Aufgaben, konstruierten Strukturen, physikalischen Zustandsvariablen und Prozesselementen. Darüber hinaus werden die Modellierung und das Design technischer Systeme beschrieben. Schließlich werden Methoden zur Überwachung der Strukturgesundheit und zur Leistungskontrolle technischer Systeme skizziert.

Horst Czichos

Kapitel 3. Tribologische Systeme

Zusammenfassung

Das Kapitel bietet eine umfassende Darstellung der Tribologie – die Wissenschaft und Technologie von interagierenden Oberflächen in relativer Bewegung – die sich mit der Optimierung von technischen Systemen aus der Untersuchung von Reibung und Verschleiß befasst. Die tribologischen Grenzflächenprozesse, die zu reibungsbedingter Energieverlust und verschleißbedingter Materialverschlechterung führen, werden analysiert und Prinzipien und Methoden zur Zustandsüberwachung, zur Prüfung von Tribosystemen und zur Darstellung von Tribodaten werden beschrieben.

Horst Czichos

Kapitel 4. Mechatronische Systeme

Zusammenfassung

Das Kapitel stellt die interdisziplinären Prinzipien der Mechatronik vor. Es hebt die Schlüsselrolle von Sensoren und Aktuatoren hervor und veranschaulicht die Mechatronik-Technik mit prominenten Beispielen, einschließlich Automobil- und Smartphone-Mechatronik, CD-Playern und Druckern, Robotern und Windenergieanlagen. Die Miniaturisierung von mechatronischen Systemen wird mit mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) beschrieben, Nanoskalen-Mechatronik wird mit der Rasterkraftmikroskopie veranschaulicht.

Horst Czichos

Kapitel 5. Cyber-physische Systeme und Industrie 4.0

Zusammenfassung

Das Kapitel gibt eine prägnante Einführung in das technologische Konzept der Cyber-physischen Systeme (CPS), die mechatronische Systeme mit Internetverbindung, Möglichkeiten des Cloud-Computing und digitalen Dienstleistungen sind. Es führt auch das technologische Konzept von Industrie 4.0 ein, das ein ingenieurtechnischer Ansatz zur Anwendung von CPS in Branchen wie Fertigung, Automobil, Energie, Luft- und Raumfahrt sowie im Gesundheitswesen ist.

Horst Czichos

Kapitel 6. Systemdenken in der Gesundheitstechnologie

Zusammenfassung

Das Kapitel führt einen systemischen Ansatz zur Gesundheitstechnologie ein. Es berücksichtigt Körperfunktionen und Bio-Signale, die mit tragbaren oder eingebetteten Bio-Sensoren erfasst werden können. Die Bio-Sensoren liefern die Eingabe für medizinische Geräte, deren Ausgabe einem Arzt Bio-Daten und Symptominformationen für Diagnostik, Überwachung und Rehabilitation liefert. Darüber hinaus wird die Bio-Stimulation, d. h. die Anwendung von mechanischen oder elektrischen Reizen zur Verbesserung der Funktionalität menschlicher Organe, skizziert.

Horst Czichos

Titel: Technologie
verfasst von: Horst Czichos
Verlag: Springer International Publishing
Electronic ISBN: 978-3-031-44243-8
Print ISBN: 978-3-031-44242-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-44243-8

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