Praxis-Grundlagen für Elektrotechniker und Mechatroniker: Anforderungen im industriellen Umfeld

In diesem Buch werden Themen dargestellt, die in einem Studium meist kaum zur Sprache kommen, da dort die theoretische Basis im Vordergrund steht. Daran orientiert sich auch die veröffentlichte Literatur zu Grundlagen. Der in der Industrie tätige Ingenieur muss aber neben theoretischen auch manche praktischen Aufgaben lösen, die zunächst vielleicht banal erscheinen mögen, ohne die aber die Arbeitsabläufe in einer Firma nicht funktionieren können. Dazu gehören beispielsweise normgerechte Dokumentationen oder die Berücksichtigung nicht idealer Eigenschaften von Materialien und Bauteilen bei Entwicklung und Fertigung.

Die vorliegende Themenauswahl spiegelt die Erfahrung vieler Jahre Tätigkeit sowohl in der Entwicklung als auch in der Fertigung von elektronischen Baugruppen wider. Früher konnte man viele Darstellungen anwendungstechnischer Themen auch in Katalogen der Hersteller finden, was heute leider nur noch selten der Fall ist. Auch auf solche Quellen greift der Autor zurück.

Autorentext
Wolf-Dieter Schmidt, geb. 1951 in Bergisch-Gladbach, schloss sein Studium der Elektrotechnik Fachrichtung Nachrichtentechnik an der RWTH Aachen im Jahre 1978 mit dem Abschluss Dipl.-Ing. ab. In 12 Jahren Arbeit als Entwicklungs-Ingenieur war der Autor in erster Linie für Hochfrequenz-Leistungsverstärker verantwortlich. Anschließend war er im Industrial Engineering tätig. Dort hatte er die Funktion als Bindeglied und Vermittler zwischen Entwicklung und Konstruktion einerseits und Fertigung andererseits inne. Dabei fungierte er auch als firmeninterner Gutachter bei Fehleranalysen. Daneben war der Autor einige Jahre als Lehrbeauftragter an der Hochschule in Pforzheim im Grundstudium sowie mit einem Wahlfach tätig.

Leseprobe
Textprobe:
Kapitel 1, Einleitung:
Dieses Buch ist aus einem Vorlesungsskript für die Hochschule in Pforzheim entstanden. Die Idee war, den Studenten schon zu Beginn des Studiums neben den rein theoretischen Grundlagen auch Kenntnisse z.B. über Bauteile und Materialien, technische Zeichnungen und anderes, was man zum Aufbau elektronischer Schaltungen benötigt, zu vermitteln. In diesem Buch ist das Thema noch etwas weiter gefasst als das im begrenzten Zeitrahmen der Hochschule der Fall sein konnte.
Alles, was hier dargestellt ist, findet sich verstreut in diverser Fachliteratur, dort meist wesentlich umfangreicher und tiefgründiger dargestellt, in Zeitschriftenartikeln, Datenbüchern und Applikationsschriften von Herstellern. Das aber ist für den Einsteiger in die Technik schwer greifbar und daher werden hier viele Themen in einem Buch zusammengefasst und in der Übersicht dargestellt - dazu gibt es am Ende auch Literaturhinweise.
So setzt sich der Inhalt aus einem Teil allgemeiner technischer Grundlagen, Einführungen in die Werkstoff- und Bauelementekunde und ein paar Grundgedanken zum Layout zusammen. Weiterhin wird auf die für die Elektronik unverzichtbare Löttechnik eingegangen. Bei allem wird auf der Basis von Schulwissen aus den Bereichen Mathematik und Physik aufgebaut. Für die Bauteile heißt das z.B., dass nur ihre physikalische Grundfunktion dargestellt werden kann. Dazu kommen Informationen über typische Bauformen und auch Schaltsymbole für die Erstellung von Schalt-bildern (andere übliche Bezeichnung hierfür: Stromlaufplan). Ergänzt wird der Inhalt durch ein paar Überlegungen zu Randthemen, die nicht direkt die Technik sondern das industrielle Umfeld betreffen.
6.2, Werkstoffe:
Drei grundverschiedene Werkstofftypen kommen im Zusammenhang mit den elektromechanischen Bauteilen zur Anwendung: Metalle für die leitenden Teile, für feststehende und bewegliche, starre und federnde; Isolationsmaterialien (weitestgehend Kunststoffe der verschiedensten Art); Konstruktionsmaterialien für Gehäuse, Tasten usw. (teilweise Metalle, vielfach Kunststoffe).
Die Kunststoffe für Isolation und Gehäuse bestimmen vor allem die Spannungsfestigkeit und die Temperaturstabilität. Letztere ist in Hinsicht auf Fertigungsprozesse (löten) und den Einsatztemperaturbereich zu beachten.
Das ideale Metall für derartige Anwendungen sollte gleichermaßen gut leitend und unempfindlich gegen Umwelteinflüsse (Korrosion) sein. Weiterhin sollte es billig und einfach zu verarbeiten sein. Bisher gibt es kein Material, welche alle diese Eigenschaften in sich vereint. Daher kommen in der Regel Metallkombinationen, meist aus einem Trägermaterial und einer Oberflächenbeschichtung, zum Einsatz. Im Gegensatz zu einer Lötverbindung, die ein gewisses Materialvolumen aufweist und daher bei einer oberflächlichen Korrosion immer noch voll funktionsfähig bleibt, weisen Schalter und Steckverbinder offene Kontaktflächen auf, die nur zeitweise verbunden und in der restlichen Zeit den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Da die wenigsten Kontakte unter Schutzgas verkapselt sind, kann mehr oder weniger Korrosion angreifen. Unter Korrosion versteht man die Zerstörung von Metall durch chemische oder elektrochemische Reaktion mit seiner Umgebung (aus der Brockhaus multimedial ). Im einfachsten Fall ist das eine die Oberfläche vor weiterer Veränderung schützende Oxidschicht (z.B. bei Kupfer und Aluminium), es kann aber ein das Material völlig zerstörender Prozess stattfinden (z.B. Rost bei Eisen).
Während in Drähten und Litzen bzw. für die Leiterbahnen auf Leiterplatten fast ausschließlich Kupfer verwendet wird, kommen bei den mechanisch höher beanspruchten Kontaktteilen härtere und z.T. federnde Materialien zum Einsatz. Bei hochwertigen Schaltern und Steckverbindern finden Edelmetalle als Oberfläche für den Kontaktbereich Verwendung - z.T. als mehrschichtig aufgebaute komplizierte Systeme. Bei der Materialwahl spielen nicht nur

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