Entwicklung des Berufes Maschinenbauingenieur

Bis ins 19. Jahrhundert hinein lagen für die Herstellung mechanischer Erzeugnisse die ingenieurmäßige Denkleistung und die handwerkliche Ausführung in einer Hand: Uhrmacher, Waffentechniker, Schiffsbauer sind die Vorgänger des Maschinenbauers. Die Erfindung von krafterzeugenden Maschinen löste eine ungeheure Welle von Folgeerfindungen aus, überwiegend mit dem Ziel der Arbeitserleichterung für den Menschen und der rationelleren Umsetzung von Kräften, Bewegungen und Signalen. Die Kompliziertheit der technischen Zusammenhänge erforderte nach und nach eine weitgehende Trennung der Denkleistung von der Fertigungsausführung.

Es entstanden der Ingenieurberuf einerseits und die fabrikmäßige Fertigung andererseits. Für Ingenieuraufgaben mit mehr wissenschaftlich-forschender, theoretischer Ausrichtung formte sich das Berufsbild des Ingenieurs (TH, UNI), für Ingenieuraufgaben mit unmittelbarem Praxisbezug formte sich das Berufsbild des Ingenieurs (BA/FH).

Während die technische Entwicklung in der Vergangenheit von einer immer stärkeren Spezialisierung und Arbeitsteilung geprägt wurde, führen neuere Entwicklungen wieder mehr zu umfassenden und integrierenden Betrachtungsweisen hin.

Nach Phasen der Mechanisierung von Vorgängen und Abläufen befinden wir uns heute in einer Zeit, die immer stärker geprägt wird durch Automatisierung, Mikroelektronik und Nutzung modernster Datenverarbeitungssysteme. Das aber führt zu komplexeren und disziplinübergreifenden Arbeitsabläufen und Ingenieurtätigkeiten.

Das heißt, die daten- und informationstechnische Verknüpfung der Vorgänge und Abläufe stellt die Grundlage dar für weitere Rationalisierungen. Für den Maschinenbauingenieur bedeutet dies, dass auch er sich in verstärktem Maße mit anderen Fachdisziplinen beschäftigen und auseinandersetzen muss. In einer Zeit, die "schlanke" Hierarchien und Produktionsformen betont (lean management, lean production), wird gerade der kompetente, verantwortungsbewusste und -bereite, über die Grenzen des eigenen Fachgebiets hinausschauende und damit in größeren Zusammenhängen mitdenkende Mitarbeiter gesucht.

Was ist Maschinenbau?

Allgemeine Tätigkeiten eines Maschinenbauingenieurs

Der Maschinenbauingenieur der Studienrichtung Konstruktionstechnik stellt in Entwürfen und Zeichnungen Ideen dar, die entweder die Neuentwicklung eines Produkts oder die Weiterentwicklung eines bereits bestehenden Produkts betreffen. Um die geforderte Funktionalität und die gewünschten Produkteigenschaften konstruktiv realisieren zu können, muss der Konstruktionsingenieur die physikalischen Gesetzmäßigkeiten in Theorie und Praxis beherrschen, das Zusammenwirken der Konstruktionselemente kennen, die äußeren Bedingungen (Temperaturen, Korrosion, Verschleiß usw.) und die ansprechende Gestaltung des Produkts beachten. Neben diesen technischen Aspekten hat er jedoch auch die Wirtschaftlichkeit des Produkts zu berücksichtigen. Diese drückt sich zum einen in den Herstellkosten aus, denn durch Formgebung und Materialauswahl beeinflusst der Konstrukteur die Fertigungs- und Montagekosten ganz wesentlich mit. Zum anderen drückt sich die Wirtschaftlichkeit eines Produkts jedoch auch in den späteren Betriebskosten aus, d. h. den während der gesamten Nutzungsdauer des Produkts anfallenden Kosten für Betrieb, Instandhaltung etc. Die Konkurrenzfähigkeit der Maschinenbauprodukte wird am stärksten von der Konstruktion beeinflusst, da sie auch schon weitgehend die Fertigungs- und Montageverfahren als auch die späteren Betriebseigenschaften wie Verbrauchswerte und erforderliche Instandhaltungsaufwendungen festlegt. In den Bereichen der Produktplanung und -gestaltung kommt also dem Konstruktionsingenieur eine zentrale Funktion zu.

CAD / CAP / CAM / CAE

Das traditionelle Handwerkszeug des Konstrukteurs - Zeichenbrett, Bleistift, Radiergummi - und damit das Erstellen von Zeichnungen am Zeichenbrett verliert im modernen Berufsbild des Ingenieurs heute immer mehr an Bedeutung. An einem modernen Ingenieurarbeitsplatz steht als Handwerkszeug heute ein Computer-Software-System zur Verfügung, das zudem meist noch mit den anderen Abteilungen vernetzt ist.

Der Ingenieur verleiht seinen Ideen über das rechnerunterstützte Konstruieren (CAD - Computer Aided Design) Gestalt und Form. Dabei werden vom CAD-System und ergänzenden Software-Tools heute außer der Zeichnungserstellung und -ausgabe vielfach auch schon konstruktive Berechnungen sowie die Stücklistenerstellung übernommen. Zudem macht sich in immer mehr Konstruktionsabteilungen der Trend zu solchen CAD-Systemen bemerkbar, die - anstelle des 2D-Zeichnens - das dreidimensionale Modellieren und Zusammenfügen von Bauteilen am Bildschirm erlauben. Über entsprechende Schnittstellen können die so erzeugten Datensätze an andere Computer-Software-Systeme weitergegeben werden, auf deren Basis heute vielfach schon die automatische Programmierung von NC-Werkzeugmaschinen und die Arbeitsplanerstellung für die sich anschließenden Fertigungsvorgänge (CAP - Computer Aided Planing) erfolgt.

Begriffe wie CAM (Computer Aided Manufacturing) und CAE (Computer Aided Engineering) spiegeln die immer stärker werdende datentechnische Verknüpfung wieder. Auch die Konstruktion wird immer mehr in den rechnergestützten Informationsfluss innerhalb des Unternehmens oder auch zwischen Unternehmen eingebunden. Im immer globaler werdenden Markt ist für manche Unternehmen ein "24-hours-engineering" oder "sunrise development" bereits keine Utopie mehr. Mit Datenaustausch im Internet kann an Konstruktions- und Entwicklungsaufgaben an rund um den Globus verteilten Standorten auch rund um die Uhr gearbeitet werden.

Die Entwicklung und der Einsatz moderner Produktionsmittel und -methoden in den Industriebetrieben sind gegenwärtig gekennzeichnet durch das Bestreben, den Produktplanungs- und Konstruktionsprozess, den Fertigungsprozess, die Produktionsplanung und -steuerung sowie andere Aufgaben der indirekten technischen Bereiche immer weiter EDV-technisch zu unterstützen. Das Resultat dieser Rationalisierungen sind einschneidende Veränderungen in der herkömmlichen Produktionstechnik durch den integrierten EDV-Einsatz insbesondere im Produktionsbereich von Unternehmen (CIM - Computer Integrated Manufacturing). Kennzeichnend für die moderne Fabrik ist der durchgängige Informationsfluss, bei dem die elektronische Datenverarbeitung in einem bereichsübergreifenden Informationssystem alle mit der Produktion zusammenhängenden Betriebsbereiche miteinander verbindet, von Entwurf des Produktes über seine Herstellung, den Versand zum Kunden bis zum After-Sales-Service.

Konstruktion & Computer

An die Stelle des Informationsträgers Papier treten zunehmend elektronische Datenträger, zentrale Datenbanksysteme oder das Arbeiten im Netz, dies sowohl unternehmensintern (Intranet) als auch zwischen Unternehmen (Internet). Die Tätigkeit des Konstruierens wird so mit den nachfolgenden Prozessen der Arbeitsvorbereitung und Fertigung viel direkter verknüpft als bisher. Für den Ingenieur bedeutet dies, dass für ihn manche Routinearbeiten (insbesondere das Zeichnen) entfallen und er stattdessen am Bildschirm stärker als früher systematisierte und standardisierte Konstruktions- und Entwicklungsprozesse sowie Produktionsorganisations- und Produktionsüberwachungsprozesse ausführt. Das kreative Gestalten konstruktiver Lösungen unter gleichzeitiger Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen wird jedoch auch weiterhin die zentrale Aufgabe des Konstruktionsingenieurs sein und bleiben.

In das Aufgabenfeld des Maschinenbauingenieurs der Studienrichtung Konstruktionstechnik fällt auch die Dimensionierung der Maschinen und Anlagen aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Dazu sind u.a. weitreichende Kenntnisse in der höheren Mathematik, der technischen Mechanik, Festigkeitslehre und Maschinendynamik sowie über das Verhalten und die Eigenschaften der Werkstoffe erforderlich. Routinemäßig auszuführende Berechnungen werden immer stärker in CAE-Systemen integriert und dort mehr oder weniger automatisch ausgeführt. Anspruchsvollere Aufgabenstellungen erfordern jedoch eine wesentlich umfangreichere Problemanalyse und zu ihrer Lösung vielfach wesentlich komplexere Berechnungsmethoden z. B. FEM - (Finite-Elemente-Methode). Bei Berechnungen solcher Art sind dem Konstruktionsingenieur EDV-Anlagen zum unentbehrlichen Hilfsmittel geworden.