Mechatronik

Die Mechatronik beschäftigt sich interdisziplinär mit dem Zusammenwirken mechanischer, elektronischer und informationstechnischer Elemente und Module in mechatronischen Systemen.

Der Begriff Mechatronik (Mechanical Engineering-Electronic Engineering) ist ein Kunstwort. Er wurde ab 1969 von der japanischen Firma Yaskawa Electric Cooperation geprägt und findet seinen Ursprung in der Feinmechanik. Später kam die Informatik als neue Kerndisziplin hinzu. Der Begriff Mechatronik hat sich in den letzten Jahren in der Technik weltweit eingeführt. Er steht aufgrund seiner allgemeinen Bedeutung heute mit folgender Definition im Brockhaus:

Mechatronik: Interdisziplinäres Gebiet der Ingenieurwissenschaften, das auf Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik aufbaut. Im Vordergrund steht die Ergänzung und Erweiterung mechanischer Systeme durch Sensoren und Mikrorechner zur Realisierung teilintelligenter Produkte und Systeme.

Das mechatronische System

Die Mechatronik soll Mechanik, Elektronik und Informatik miteinander verschmelzen und anstelle von mehreren Modellen ein mechatronisches Gesamtsystem beschreiben. Mechatronische Systeme haben die Aufgabe, mit Sensorik, Prozessorik, Aktorik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik (sowie anderer funktionell erforderlichen Technologien) Energie, Stoff (Materie) und/oder Information umzuwandeln, zu transportieren und/oder zu speichern.

Mechatronische Systeme können somit in Funktionsgruppen unterteilt werden, die meist Regelkreise bilden und aus Modulen mit mechanisch-elektrisch-magnetisch-thermisch-optischen Bauelementen, Sensorik zur Erfassung von Messgrößen des Systemzustandes, Aktorik zur Regelung und Steuerung sowie Prozessorik und Informatik zur Informationsverarbeitung bestehen.

Beispiele: • Automatisierte Getriebe • Fluidtronische Feder-Dämpfer-Module • Handhabungs/Roboter-Systeme • Werkzeugmaschinen-Module • Digitalkameras • Elektronische Waagen • CD/DVD-Player • Computer-Festplattenlaufwerke • Anti-Blockiersysteme • Elektronische Fahrzeug-Stabilitätsprogramme • Windkraftanlagen.

Mechatronik in der Makro/Mikro/Nano-Technik

Das Aufgabengebiet der Mechatronik in der Technik betrifft heute technische Systeme, deren Dimensionen mehr als 10 Größenordnungen umfassen. Die Mechatronik in der Makro-, Mikro- und Nanotechnik kann stichwortartig wie folgt gekennzeichnet werden (Czichos, Mechatronik, Grundlagen und Anwendungen technischer Systeme, Vieweg 2006):

Makrotechnik mit cm/m-Dimensionen ist die Technik der Geräte, Apparate, Maschinen und technischen Anlagen. Kennzeichnend für die Mechatronik ist die Erweiterung der klassischen Elektromechanik durch elektronische Schaltkreise und datenverarbeitende Module sowie der Ersatz mechanischer Energie- und Informationsflüsse durch Elektrik, Elektronik, Magnetik, Optik, z.B. Brake-by-wire Bremsanlagen, Fly-by-wire“ Flugzeugtechnik, Sensor-Aktor-Regeltechnik, speicherprogrammierbare Steuerungstechnik.

Mikrotechnik mit mm/µm-Bauteilabmessungen ist das Gebiet der Feinwerktechnik und Mikrosystemtechnik. Ein Mikrosystem vereint mit Mikro-Fertigungstechnik und miniaturisierter Aufbau- und Verbindungstechnik Funktionalitäten aus Mikromechanik, Mikrofluidik, Mikrooptik, Mikromagnetik, Mikroelektronik.

Nanotechnik nutzt nanoskalige Effekte der Physik, Chemie und Biologie. Die Nanowissenschaft wurde 1960 durch Feynman (Physik-Nobelpreisträger 1965) begründet. Beispiele der nano-mechatronischen Gerätetechnik sind das Rastertunnelmikroskop und das Rasterkraftmikroskop. Sie ermöglichen durch mechatronische Piezo-Aktor-Module die Darstellung von Materialoberflächen im atomaren Maßstab und die Bestimmung nanoskaliger Kräfte, z.B. zur Optimierung magnetischer Datenspeicher und elektronischer Mikrochips.

Ausbildung

Berufsausbildung

Seit 1998 gibt es den anerkannten Ausbildungsberuf Mechatroniker/Mechatronikerin mit einer Regel-Ausbildungsdauer von 42 Monaten. Der Beruf kann sowohl im Handwerk als auch in der Industrie erlernt werden.

In Österreich gibt es den Lehrberuf Mechatroniker seit 1999. In der Österreichischen Gewerbeordnung gibt es vier Handwerke aus dem Bereich der Mechatronik (§ 94 Zif. 49 GewO): Mechatroniker für Maschinen- und Fertigungstechnik, für Elektronik, Büro- und EDV-Systemtechnik, für Elektromaschinenbau und Automatisierung und für Medizingerätetechnik.

Höhere Technische Lehranstalten

In Österreich besteht die Möglichkeit, an vielen Höheren Technischen Lehranstalten (HTL) den Ingenieurgrad (5 Jahre) oder den Techniker (4 Jahre) zu erwerben.

Studium

Seit 1990 gibt es in Österreich (Universität Linz) und seit 1994 (Fachhochschule Bochum) auch in Deutschland die Möglichkeit, Mechatronik zu studieren. Aktuell bieten über 25 deutsche Hochschulen den Studiengang zum Diplom-Ingenieur oder Bachelor/Master für Mechatronik an. Daneben gibt es Mechatronik auch als interdisziplinäre Vertiefungsrichtung.^[1] Regelstudienzeit für das Diplom an Universitäten ist zehn Semester, an Fachhochschulen acht, für Bachelor/Master Studiengänge sechs oder sieben Semester (Bachelor) bzw. zwei bis vier Semester zusätzlich für den Master. An Berufsakademien erlangt man innerhalb einer Studiendauer von sechs Semester den Bachelor of Engineering im Studiengang Mechatronik ^[2].

Das fundierte Basiswissen aus den Ingenieurbereichen Maschinenbau, Elektrotechnik und aus der Informatik befähigt den diplomierten Mechatroniker, die Entwicklung neuer High-Tech-Produkte maßgeblich mitzugestalten. Auch in leitenden Positionen ist das fachübergreifende Verständnis eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung, Produktion oder den Vertrieb mechatronischer Produkte.

Die Fachhochschulen in Bochum, Bocholt, Friedberg, Heilbronn und Zittau bieten darüber hinaus auch eine Kombination aus Lehre und Studium, genannt KIA (Kooperative Ingenieurs Ausbildung) an (weitere Informationen: www.kia-studium.de). Außerdem bietet die Fachhochschule Esslingen am Standort Göppingen und die Hochschule Offenburg MechatronikPlus an. Ebenfalls ein Verbund von Ausbildung und Studium. Das Studium der Mechatronik ist darüber hinaus auch an Berufsakademien möglich.

An der Fachhochschule München ist seit dem WS06/07 innerhalb der Fakultät 06 (Fakultät für Feinwerk- und Mikrotechnik/Physikalische Technik) ein Bachelorstudiengang Mechatronik/Feinwerktechnik eingeführt worden. (Bisher Diplomstudiengang Feinwerktechnik / Mechatronik). Dieser Bachelorstudiengang umfasst 7 Semester, inklusive 1 Praxissemester im 5. Semester und eine abschließende Bachelorarbeit im 7. Semester. Ab dem 4. Semester kann zwischen den Studienrichtungen Medizintechnik und Gerätetechnik gewählt werden.^[3]

An der Hochschule Coburg besteht seit einigen Jahren die Möglichkeit eines spezialisierten Studiums im Bereich der Mechatronik. Der Studienverbund Automotive Technology and Management^[4] bietet die Abschüsse Automotive Mechatronics (Fahrzeugmechatronik) und Automotive Mechatronics and Management (Wirtschaftsingenieur mit Schwerpunkt Mechatronik) an. Nach sieben Semestern wird der Bachelorgrad verliehen, es besteht die Möglichkeit zu einem vertiefenden Masterstudium.

Quellen

Siehe auch

Weblinks

[1] ttp://www.tu-braunschweig.de/zsb/studienangebot/studiengaenge-einzeln/mechatronik

[2] ttp://www.ba-stuttgart.de/995.0.html

[3] FH München Fakultät 06

[4] ttp://www.fh-coburg.de/atm

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