Matematyka – 120 h
Podstawy geometrii analitycznej. Algebra macierzy. Rozwiązywanie układów algebraicznych równań liniowych. Liczby zespolone. Rachunek różniczkowy i całkowy funkcji jednej zmiennej. Szeregi liczbowe. Różniczkowanie i całkowanie
funkcji wielu zmiennych. Równania różniczkowe zwyczajne. Elementy logiki matematycznej. Funkcje, relacje i zbiory. Kombinatoryka i rekurencja. Elementy rachunku wektorowego, tensorowego i operatorowego. Matematyczne podstawy
planowania eksperymentu. Statystyka matematyczna.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
ścisłego formułowania problemów i posługiwania się metodami matematycznymi przy analizie problematyki technicznej.
Fizyka – 60 h
Zasady dynamiki układów punktów materialnych. Elementy mechaniki relatywistycznej. Podstawowe prawa elektrodynamiki i magnetyzmu. Zasady optyki geometrycznej i falowej. Elementy optyki relatywistycznej. Dyfrakcja, interferencja i polaryzacja fal. Spójność światła. Fizyka laserów Podstawy akustyki. Mechanika kwantowa i budowa materii Promieniowanie rentgenowskie.
Promieniotwórczość. Fizyka jądrowa. Elementy fizyki ciała stałego i fizyki metali. Metale i półprzewodniki.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
pomiaru wielkości fizycznych, analizy zjawisk fizycznych i rozwiązywania zagadnień technicznych w oparciu o prawa fizyki.
Chemia – 60 h
Budowa pierwiastków i związków chemicznych. Elementy chemii nieorganicznej. Kwasy, zasady, sole. Typy reakcji – reakcje utleniania i redukcji. Elementy chemii organicznej. Węglowodory, ropa naftowa. Polimery. Elementy chemii fizycznej. Stany skupienia materii. Elementy termodynamiki chemicznej. Termochemia. Równowaga chemiczna. Kinetyka chemiczna. Równowagi fazowe. Elektrochemia. Elementy spektroskopii. Elementy chemii procesowej i podstawy metalurgii.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia przemian chemicznych i ich znaczenia w wytwarzaniu i kształtowaniu własności materiałów inżynierskich.
Informatyka – 60 h
Architektura systemów komputerowych. Podstawy algorytmiki. Bazy danych i relacyjne bazy danych. Kompilatory i języki programowania. Programowanie proceduralne i obiektowe. Wybrany język programowania wysokiego
poziomu. Techniki multimedialne. Oprogramowanie i narzędzia internetowe: tworzenie stron WWW, tekst, grafika, animacja, dźwięk na stronach internetowych. Systemy komputerowego wspomagania prac inżynierskich w inżynierii materiałowej i technice.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
korzystania z komputerowego wspomagania do rozwiązywania zadań technicznych.
Nauka o materiałach
Materia i jej składniki. Oddziaływania międzyatomowe i międzycząsteczkowe. Struktura faz skondensowanych. Sieć krystaliczna, elementy krystalografii i krystalochemii. Defekty struktury krystalicznej. Optyczne, elektryczne i magnetyczne własności materiałów. Sprężystość i plastyczność. Monokryształy, polikryształy, materiały wielofazowe, granice rozdziału. Zjawiska powierzchniowe. Własności powierzchni fazowych, adsorpcja, adhezja. Fazy, równowaga fazowa, polimorfizm. Dyfuzja i prawa dyfuzji. Procesy strukturalne i przemiany fazowe. Procesy umocnienia materiałów. Odkształcenie plastyczne i procesy aktywowane cieplnie. Przemiany fazowe w stanie stałym, przemiany dyfuzyjne i bezdyfuzyjne. Pokrycia i warstwy powierzchniowe. Struktura i własności materiałów amorficznych i nanostrukturalnych. Zależność pomiędzy strukturą i własnościami materiałów inżynierskich. Kryteria doboru materiałów inżynierskich i kształtowania ich własności. Warunki pracy i mechanizmy zużycia i dekohezji materiałów (pękanie, zmęczenie, pełzanie, korozja, zużycie trybologiczne). Znaczenie nauki o materiałach i jej tendencje rozwojowe.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doboru materiałów inżynierskich i metod kształtowania ich struktury i własności do zastosowań technicznych.
Materiały inżynierskie
Podstawowe grupy materiałów inżynierskich, ich struktura i własności oraz technologie ich kształtowania i zasady ich doboru do zastosowań na produkty techniczne: metale i ich stopy, materiały polimerowe, ceramiczne i kompozytowe. Stale i inne stopy żelaza, ich klasyfikacja i oznaczanie. Struktura i własności stali niestopowych. Rola domieszek, zanieczyszczeń i wtrąceń niemetalicznych w stalach niestopowych oraz pierwiastków stopowych w stalach stopowych. Struktura i własności stali stopowych. Nadstopy. Odlewnicze stopy żelaza – staliwa i żeliwa: niestopowe i stopowe. Metale nieżelazne i ich stopy, ich klasyfikacja i oznaczanie oraz struktura i własności. Materiały ceramiczne. Ceramika: inżynierska i porowata. Cermetale inżynierskie. Materiały ceramiczne o specjalnych zastosowaniach. Szkła i ceramika szklana. Materiały węglowe. Fullereny i nanorurki węglowe. Materiały spiekane i wytwarzane metodami metalurgii proszków. Spiekane i supertwarde materiały narzędziowe. Materiały polimerowe, ich klasyfikacja i oznaczanie. Materiały kompozytowe o osnowie: polimerowej, metalowej, ceramicznej i węglowej oraz warstwowe. Materiały: funkcjonalne, półprzewodnikowe, nadprzewodzące, o szczególnych własnościach magnetycznych. Intermetaliki. Stopy metali o małej rozszerzalności cieplnej. Materiały: porowate, amorficzne i nanostrukturalne. Inżynierskie materiały inteligentne. Materiały: biomedyczne i biomimetyczne. Porównanie podstawowych własności mechanicznych, technologicznych, eksploatacyjnych i fizyko-chemicznych oraz uwarunkowań ekonomicznych i
zastosowania różnych grup materiałów inżynierskich. Znaczenie materiałów inżynierskich w postępie cywilizacyjnym i perspektywy ich rozwoju.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
charakteryzowania własności fizykochemicznych, technologicznych i eksploatacyjnych materiałów inżynierskich, doboru materiałów inżynierskich do zastosowań technicznych w zależności od struktury, własności, warunków użytkowania oraz doboru procesów technologicznych ich wytwarzania i przetwórstwa, oceny uwarunkowań ekonomicznych stosowania materiałów inżynierskich.
Projektowanie materiałowe i komputerowa nauka o materiałach
Zasady doboru materiałów inżynierskich. Rola projektowania materiałowego w projektowaniu inżynierskim produktów i procesów ich wytwarzania. Czynniki funkcjonalne i zagadnienia jakości wytwarzania i produktów oraz czynniki socjologiczne, ekologiczne i ekonomiczne w projektowaniu inżynierskim. Metodyka projektowania materiałowego. Komputerowe wspomaganie projektowania
materiałowego CAMD (Computer Aided Materials Design). Zależności projektowania materiałowego i technologicznego produktów i ich elementów. Podstawowe czynniki uwzględniane podczas projektowania technologicznego. Źródła informacji o
materiałach inżynierskich. Informatyczne bazy danych o materiałach inżynierskich. Podstawy komputerowej nauki o materiałach. Wybrane metody numeryczne symulacji zjawisk i procesów fizycznych oraz predykcji własności materiałów. Metody obliczania
wykresów równowagi fazowej. Zastosowanie komputerowego wspomagania w badaniach struktury i własności materiałów. Numeryczna analiza danych pomiarowych. Wykorzystanie metod sztucznej inteligencji do modelowania, symulacji i predykcji
struktury i własności materiałów inżynierskich.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania materiałowego produktów o założonej strukturze i własnościach użytkowych oraz stosowania metod komputerowej nauki o materiałach w projektowaniu inżynierskim oraz w badaniach
struktury i własności materiałów inżynierskich.
Badanie materiałów
Mikroskopia świetlna w badaniach materiałów. Metalografia. Stereologia. Analiza obrazu. Promieniowanie rentgenowskie i jego własności. Dyfrakcja promieni rentgenowskich. Budowa dyfraktometrów. Rentgenowska analiza strukturalna. Spektrometria rentgenowska. Wiązka elektronów i jej własności. Dyfrakcja elektronów. Mikroskopia elektronowa transmisyjna. Budowa mikroskopu elektronowego transmisyjnego. Mikroskopia elektronowa odbiciowa, mikroskop skaningowy. Fraktografia. Spektroskopia elektronowa, Augera i fotoelektronów. Budowa spektrometrów. Analiza cieplna materiałów. Metody badania materiałów oparte o pomiary rezystywności elektrycznej, własności magnetycznych, akustyczne tarcia wewnętrznego i jądrowe. Spektroskopia efektu Moesbauera. Neutronografia. Zastosowanie promieniowania synchrotronowego do badania materiałów. Badania własności mechanicznych statycznych, dynamicznych, w próbach udarowych. Badania ciągliwości metodami mechaniki pękania. Pomiary twardości i mikrotwardości. Badania zmęczeniowe, w warunkach pełzania, korozji i zużycia trybologicznego. Metodyka badania cienkich pokryć i powłok. Badania defektoskopowe. Próby technologiczne i odbiorcze materiałów. Metody komputerowego wspomagania badań materiałoznawczych. Systemy zarządzania jakością w badaniach materiałów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
organizacji badań i stosowania metodyki badania materiałów inżynierskich, obsługi specjalistycznej aparatury naukowo-badawczej, oceny błędów pomiarowych oraz interpretacji wyników badań z wykorzystaniem metod komputerowego wspomagania.
Technologia procesów materiałowych
Technologie wytwarzania metali i stopów. Metalurgia proszków. Technologie wytwarzania materiałów nanostrukturalnych, szkieł metalicznych, cienkich warstw, materiałów polimerowych, ceramicznych i kompozytowych. Technologie przetwórstwa metali i ich stopów – odlewnictwo, obróbka plastyczna na zimno i na gorąco, obróbka cieplna, obróbka cieplno-plastyczna, technologie spawania, zgrzewania i lutowania, obróbka skrawaniem i zaawansowane technologie obróbki ubytkowej, metody inżynierii powierzchni i nanoszenia powłok. Technologie przetwórstwa materiałów polimerowych i modyfikacji ich powierzchni. Kontrola jakości produkowanych materiałów. Ochrona środowiska naturalnego przy różnych technologiach materiałowych. Metody recyklingu, pozyskiwania i przekształcania odpadów. Możliwości wykorzystywania przetworzonych odpadów. Podstawy
komputerowego wspomagania wytwarzania CAM (Computer Aided Manufacturing).
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania technologii procesów materiałowych w celu kształtowania produktów, ich struktury i własności oraz wdrażania metod recyklingu materiałów.
Mechanika techniczna i pękanie oraz wytrzymałość materiałów
Redukcja dowolnego układu sił. Równowaga układów płaskich i przestrzennych – wyznaczanie wielkości podporowych. Analiza statyczna belek, słupów, ram i kratownic. Elementy teorii stanu naprężenia i odkształcenia. Układy liniowo-sprężyste. Naprężenia dopuszczalne. Hipotezy wytężeniowe. Analiza wytężenia elementów maszyn. Elementy kinematyki i dynamiki punktu materialnego, układu punktów materialnych i bryły sztywnej. Podstawy teorii drgań układów mechanicznych. Elementy mechaniki pękania. Elementy mechaniki płynów. Przepływy laminarne i turbulentne, przez kanały zamknięte i otwarte. Podobieństwa zjawisk przepływowych. Elementy mechaniki komputerowej. Kryteria doboru materiałów na podstawie modeli mechaniki technicznej, mechaniki pękania i wytrzymałości materiałów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozwiązywania problemów technicznych w oparciu o prawa mechaniki oraz wykonywania analiz wytrzymałościowych elementów maszyn i układów mechanicznych
Projektowanie inżynierskie i grafika inżynierska
Projektowanie obiektów i procesów. Holistyczne ujęcie procesu projektowania. Układy techniczne (maszyny, urządzenia, infrastruktura i procesy) w ujęciu systemowym. Podstawy maszynoznawstwa. Elementy maszyn. Formułowanie i analiza problemu, koncepcje rozwiązania, metody i techniki wspomagające. Kształtowanie wybranych charakterystyk obiektów technicznych – obliczenia inżynierskie. Spełnianie wymagań i ograniczeń. Metody oceny i wyboru wariantów rozwiązania. Modelowanie i optymalizacja oraz bazy danych i wiedzy w projektowaniu inżynierskim. Podstawy komputerowego wspomagania projektowania CAD (Computer Aided Design). Znaczenie doboru materiałów i projektowania materiałowego w projektowaniu inżynierskim. Geometryczne podstawy i główne formy zapisu graficznego: rzutowanie, przekroje, wymiarowanie. Schematy złożonych układów technicznych. Zapis konstrukcji maszyn, urządzeń i układów technicznych oraz opis ich budowy i działania. Procesy i systemy eksploatacji, niezawodność i bezpieczeństwo, elementy diagnostyki technicznej maszyn i urządzeń oraz znaczenie własności eksploatacyjnych materiałów inżynierskich.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania inżynierskiego obiektów technicznych z uwzględnieniem grafiki inżynierskiej oraz z zastosowaniem komputerowego wspomagania.
Termodynamika techniczna
Zasady termodynamiki. Równania termiczne i kaloryczne. Przemiany termodynamiczne odwracalne i nieodwracalne. Gazy doskonałe, półdoskonałe i rzeczywiste Mieszanie dławienie i skraplanie gazów. Obiegi termodynamiczne i ich sprawność. Egzergia, bilanse egzergetyczne. Podstawowe mechanizmy wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie ciał stałych i gazów. Podstawowe zagadnienia energetyczne – rodzaje energii, bilanse energetyczne, nośniki energetyczne. Spalanie, rodzaje paliw i ich własności, ciepło spalania i wartość opałowa. Kinetyka spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych. Wymienniki ciepła. Niekonwencjonalne źródła energii. Elementy termodynamiki materiałów inżynierskich. Urządzenia energetyczne w inżynierii materiałowej i obróbce materiałów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania termodynamiki do opisu zjawisk fizycznych i modelowania matematycznego wymiany ciepła w procesach technologicznych.
Elektrotechnika i elektronika
Podstawy elektrostatyki i elektromagnetyzmu. Obwody elektryczne prądu stałego i przemiennego. Moc i energia w obwodach jednofazowych i trójfazowych. Transformator. Maszyny prądu stałego oraz przemiennego. Silniki i napęd elektryczny. Przyrządy półprzewodnikowe. Diody, tranzystory, wzmacniacze mocy i operacyjne w układach liniowych i nieliniowych. Sposoby wytwarzania i generatory drgań elektrycznych. Układy prostownikowe i zasilające. Układy dwustanowe i cyfrowe. Arytmetyka cyfrowa i funkcje logiczne. Wybrane półprzewodnikowe układy cyfrowe. Architektura mikrokomputerów i elementy techniki
mikroprocesorowej. Zastosowania materiałów w elektrotechnice i elektronice.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wykorzystywania znajomości zjawisk elektrycznych i ich zastosowań w technice oraz doboru materiałów na urządzenia elektrotechniczne i elektroniczne.
Systemy zarządzania
Podstawy teorii zarządzania. Cykl produkcyjny i zasady organizacji pracy. Jakość pracy i produktu. Metody i techniki zarządzania jakością. Standardy systemów zarządzania jakością: ISO z serii 9000, bezpieczeństwa produktu, dobrej praktyki, zarządzania bezpieczeństwem pracy. Systemy oceny zgodności. Procesy decyzyjne. Motywacyjne techniki zarządzania. Bezpieczeństwo i higiena pracy. Prawne podstawy ochrony pracy. Koncepcja zrównoważonego rozwoju. Ochrona środowiska. Ekologia przemysłowa. Systemy zarządzania środowiskowego według ISO serii 14000 i innych norm krajowych i międzynarodowych. Czystsza produkcja jako niesformalizowany system zarządzania środowiskowego. Ekonomiczne i prawne aspekty funkcjonowania systemów zarządzania. Najlepsze dostępne praktyki, techniki i technologie. Projektowanie strategii przedsiębiorstwa i zintegrowane systemy zarządzania jakością, środowiskiem i bezpieczeństwem pracy.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
uwzględniania zasad organizacji pracy i zintegrowanego zarządzania w działaniach technicznych oraz w innej aktywności.
Kształtowanie struktury i własność materiałów inżynierskich
Systematyka, definicje i ogólna charakterystyka podstawowych własności użytkowych materiałów. Krystaliczna struktura materiałów. Teoria elektronowa i pasmowa ciał stałych. Struktura materiałów i jej wpływ na podstawowe własności materiałów. Zjawiska transportu masy w ciałach stałych. Przemiany fazowe. Własności elektryczne, cieplne, magnetyczne, optyczne. Teorie nadprzewodnictwa. Tarcie wewnętrzne. Własności mechaniczne i technologiczne materiałów. Teoria sprężystości i plastyczności. Teoria dyslokacji i umocnienia. Odkształcanie i pękanie materiałów. Nadplastyczność. Zjawiska powierzchniowe, obróbka cieplno-chemiczna, nanoszenie powłok. Zintegrowane procesy technologiczne. Aplikacje technik komputerowych w procesach kształtowania struktury i własności materiałów. Mechanizmy niszczenia materiałów. Czynniki determinujące własności materiałów: skład chemiczny i fazowy, struktura, proces wytwarzania, środowisko pracy.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
kształtowania struktury i własności materiałów inżynierskich przez dobór właściwego procesu technologicznego.
Projektowanie materiałów inżynierskich i technologia procesów materiałowych
Kryteria doboru materiałów inżynierskich do zastosowań technicznych. Projektowanie struktury materiałów inżynierskich w celu zapewnienia wymaganych własności fizyko-chemicznych i eksploatacyjnych wytworzonych z nich produktów. Termodynamiczne, kinetyczne i strukturalne aspekty technologii procesów materiałowych. Kontrola jakości materiałów i metod ich wytwarzania. Aspekty ekonomiczne i ekologiczne projektowania technologii materiałowych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania materiałów inżynierskich i technologii procesów materiałowych w celu zapewnienia wymaganych własności fizyko-chemicznych i użytkowych wytworzonych z nich produktów.
Zaawansowane metody badania materiałów
Badanie własności materiałów w skali nano-, mikro- i makrometrycznej. Zawansowane metody dyfrakcyjne i mikroskopii elektronowej. Metody spektroskopowe, cieplne, badań powierzchni. Zawansowane metody badań własności mechanicznych. Metody badań własności cieplnych, optycznych, elektrycznych i magnetycznych. Kontrola jakości. Aplikacje technik komputerowych w badaniach struktury i własności materiałów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania zaawansowanych metod badania struktury i własności materiałów inżynierskich oraz wykorzystywania specjalistycznej aparatury naukowo-badawczej do oceny skuteczności procesów
technologicznych oraz wpływu warunków pracy.
Komputerowe wspomaganie w inżynierii materiałowej
Elementy komputerowej nauki o materiałach. Systemy komputerowego wspomagania badań w technice. Bazy danych materiałowych i zasady ich wykorzystywania. Zaawansowane systemy komputerowego wspomaganie doboru materiałów CAMS (Computer Aided Materials Selection) oraz komputerowego wspomagania projektowania materiałowego CAMD (Computer Aided Materials Design). Metody sztucznej inteligencji: systemy ekspertowe i hybrydowe, sztuczne sieci neuronowe oraz algorytmy ewolucyjne, w zastosowaniu do projektowania materiałowego. Sieci komputerowe, sprzęt sieciowy i wersje sieciowe oprogramowania użytkowego. Ochrona zasobów w sieciach komputerowych. Zastosowanie narzędzi sztucznej inteligencji oraz oprogramowania sieciowego do komputerowego wspomagania w inżynierii materiałowej i w badaniach materiałów inżynierskich.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
korzystania z narzędzi sztucznej inteligencji i aplikacji sieciowych dla praktycznego rozwiązywania zagadnień projektowych; technologicznych i badawczych w inżynierii materiałowej
Zarządzanie produkcją, usługami i personelem
Logistyczne parametry produkcji i usług. Organizacja przestrzeni produkcyjnej i usługowej. Zasady i metody prowadzenia i zarządzania działalnością produkcyjną i usługową. Podstawy planowania i sterowania produkcją oraz usługami. Systemy zlecania produkcji i usług. Produktywność pracy i przedsiębiorstwa. Polityka i strategia personalna przedsiębiorstwa. Procedury, metody i narzędzia zarządzania personelem. Innowacje, zmiany, konflikt i komunikacja społeczna w organizacji. Kultura organizacyjna. Organizacja służby personalnej. Komputerowe wspomaganie zarządzania produkcją, usługami oraz personelem.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
zarządzania personelem oraz procesem produkcyjnym i usługami z wykorzystaniem narzędzi komputerowego wspomagania.
