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Produktionstechnik I VL 4: Produktkonstruktion Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Technische Universität Berlin Folie 1 2.2 Produktkonstruktion 2.2.1 Grundlagen der Produktkonstruktion 2.2.2 Kostenbetrachtung 2.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der Konstruktionsmethodik - Simultaneous Engineering - integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP) - Computer Supported Cooperative Work 2.2.4 Moderne Konstruktionswerkzeuge - Produktdatenmanagement (PDM) - CAD / CAM / FEM - DMU, VR - RP-Techniken 2 Produkt / Produktentwicklung

2 Produkt / Produktentwicklung - iwf.tu-berlin.de · Produkt-Modell Methodische Konstruktion Werkstatt-orientierte Konstruktion Allgemeine Lehrmethoden Werkstückzeichnung Normen-orientierte

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Produktionstechnik I VL 4: Produktkonstruktion

Institut fürWerkzeugmaschinenund Fabrikbetrieb

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

TechnischeUniversitätBerlinFolie 1

2.2 Produktkonstruktion

2.2.1 Grundlagen der Produktkonstruktion

2.2.2 Kostenbetrachtung

2.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der

Konstruktionsmethodik

- Simultaneous Engineering

- integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP)

- Computer Supported Cooperative Work

2.2.4 Moderne Konstruktionswerkzeuge

- Produktdatenmanagement (PDM)

- CAD / CAM / FEM

- DMU, VR

- RP-Techniken

2 Produkt / Produktentwicklung

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Lehrziele der Vorlesung Produktkonstruktion

Die Vorlesung Produktkonstruktion soll folgende Themen vermitteln:

• Vorgehensweisen in der Produktkonstruktion

• Möglichkeiten die Produktkonstruktion zeitlich zu straffen und

gleichzeitig die Produktqualität zu steigern

• Einfluss der Produktkonstruktion auf die später entstehenden

Produktkosten

• Einsatz von Berechnungs- und Simulationswerkzeuge zur Steigerung

der Produktqualität und gleichzeitiger Verminderung von

Entwicklungskosten und Entwicklungszeit

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System Fabrik

Organisation Qualität Personal Service

Recycling / Kreislaufwirtschaft / Demontage

Produkt-

planung

Produkt-

konstruktion

Produktentwicklung

Arbeits-

planung

Arbeits-

steuerung

Arbeitsvorbereitung

Teile-

fertigungMontage

Fertigung

Produktionstechnik im betrieblichen Umfeld -

Gliederung der Vorlesung

Produktionstechnik 1 Produktionstechnik 2

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Pro

du

kt

pla

ne

n

Von der Produktplanung zur Produktkonstruktion

Markt Umfeld Unternehmen

1 Analysieren der Situation

2 Aufstellen von Suchstrategien

3 Finden von Produktideen

4 Auswählen von Produktideen

5 Definieren von Produkten

6 Klären und Präzisieren

Entwicklung, Konstruktion

Situationsanalyse

Suchfeldvorschlag

Produktideen

Ausgew. Produktideen

Produktvorschlag

Anforderungsliste

Produkt-

konstruktion

Quelle: Pahl/Beitz

VL 3: Produktplanung

VL 4: Produkt-

konstruktion

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2.2 Produktkonstruktion

2.2.1 Grundlagen der Produktkonstruktion

2.2.2 Kostenbetrachtung

2.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der

Konstruktionsmethodik

- Simultaneous Engineering

- integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP)

- Computer Supported Cooperative Work

2.2.4 Moderne Konstruktionswerkzeuge

- Produktdatenmanagement (PDM)

- CAD / CAM / FEM

- DMU, VR

- RP-Techniken

2 Produkt / Produktentwicklung

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Erf

ülle

n u

nd A

np

asse

n d

er

Anfo

rde

run

ge

n

Generelles Vorgehen beim Entwickeln und Konstruieren

Ermitteln von Funktionen

und der Strukturen

Klären und präzisieren

der Aufgabestellung

Suchen nach Lösungsprinzipien

und deren Strukturen

Gliedern in

realisierbare Module

Gestalten der

maßgebenden Module

Gestalten des gesamten

Produktes

Ausarbeiten der Ausführungs-

und Nutzungsangaben

Anforderungs-

liste

Funktions-

strukturen

Prinzipielle

Lösungen

Modulare

Strukturen

Vorentwürfe

Gesamt-

entwurf

Produkt-

dokumentationweitere Realisierung

Itera

tives V

or-

oder

Rückspringen z

u e

inem

oder

mehre

ren

Arb

eitsschri

tten

Quelle: VDI 2221

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Anforderungsliste

Änderung

Anforderungsliste

für Projekt, ProduktBenutzer /

UnternehmenSeite:

F / W Anforderungen Verantw.

Datu

m d

er

Ände

rung

Kenn

zeic

hnung n

ach

Ford

eru

ngen o

. W

ünschen

Vera

ntw

ort

liche

Kon

str

uktion

sgru

ppe

Gegenstände oder Eigenschaften

mit Quantitäts- und

Qualitätsangaben

gegebenenfalls in Teilsysteme

(Funktions- bzw. Baugruppen)

oder nach

Merkmalen

aufgegliedert

Ersetzt Ausgabe vom

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Beispiel einer Anforderungsliste

Änderung

Anforderungsliste

für Leiterplatten-PositioniereinrichtungSiemens

MessgerätewerkSeite: 1/1

F / W Anforderungen Verantw.

1. Geometrie: Maße des Prüflings

Leiterplatte:

Länge = 80 – 650 mm

Breite = 50 – 570 mm

Höhe = 0,1 – 10 mm

Hauptsächlich verlangte Höhe:

Haupthöhe = 1,6 – 2 mm

2. Kinematik:

genauste Positionierung des Prüflings

usw.

Ersetzt 1. Ausgabe vom 21.9.2010

F

F

F

F

W

27.9.2010

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Bilden einer Funktionsstruktur durch Aufgliedern einer

Gesamtfunktion in Teilfunktionen

Gesamtfunktion

Energie

Stoff

Signal

Energie´ Stoff´

Signal´

Teilfunktion

Quelle: Pahl, Beitz

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Suche nach Lösungsprinzipien mit Hilfe des

morphologischen Kasten

Lösungen

Funktionen1 2 3

Karosserie

- Form

Cabrio Limousine Kombi

Karosserie

- Material

Aluminium GFK

Spritzlack Lackfolie Nano - Technologie

Karosserie

- Lackierung

Stahl

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Gliedern in realisierbare Module

Bodengruppe

Dach

2 Seitenteile

Heck

Vorderteil

Motor

Schaltgetriebe

Differentialgetriebe

Hinterachse

Vorderradaufhängung

Cockpit

Bremssystem

etc.

Module

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Gestalten der maßgebenden Module / des gesamten

Produktes

Beachtung von Gestaltungsregeln:

• Normen, Vorschriften

• endgültige Werkstoffauswahl

• genaue Berechnung

• Versuchsergebnissen in die Auslegung einbeziehen

• endgültige Festlegung aller notwendigen Einzelheiten wie Abmaße,

Passungen, Toleranzen, Fertigungsverfahren, Stückzahl

• Integration von Zulieferteilen

Maßgebende Hauptfunktionen hinsichtlich der Gesamtgestaltung nach

Abmessung und Anordnung werden zuerst bearbeitet.

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Zeichnungs-SatzEin Zeichnungs-Satz ist die Gesamtheit aller für einen Zweck

zusammengestellten Zeichnungs-Unterlagen.

Quelle: VDI 2211

• bildliche Darstellung des

Gegenstands

• Bemaßungen

• sonstige Darstellungs-

angaben z. B. Schnittlinien

• Werkstoff- und

Qualitätsangaben

• Behandlungsangaben z. B.

Prüfvorschriften

organisatorischer Inhalt

• sachbezogene Angaben,

z. B. Benennungen und

Sachnummern zur

Identifizierung und

Klassifizierung

• zeichnungsbezogene

Angaben, z. B.

Maßstäbe,

Zeichnungsformat,

Erstellungsdatum

Zeichnungsinhalt nach VDI 2211

technologischer Inhalt

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Schema einer Erzeugnisgliederung

E 1

G 1 G 2 G 3

G 11G 31 G 32

G 311

T 1

T 2 T 3

T 5 T 6 T 7 T 8

T 3 T 4

T 6 T 8 T 2

T 5 T 6 T 7 T 8

E: Erzeugnis

G: Gruppe (Baugruppe)

T: Teil (Einzelteil)

Quelle: Pahl, Beitz

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2.2 Produktkonstruktion

2.2.1 Grundlagen der Produktkonstruktion

2.2.2 Kostenbetrachtung

2.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der

Konstruktionsmethodik

- Simultaneous Engineering

- integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP)

- Computer Supported Cooperative Work

2.2.4 Moderne Konstruktionswerkzeuge

- Produktdatenmanagement (PDM)

- CAD / CAM / FEM

- DMU, VR

- RP-Techniken

2 Produkt / Produktentwicklung

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Kostenfestlegung und Kostenentstehung in den

Unternehmensbereichen

Entwicklung

Konstruktion

Fertigungs-

vorbereitungFertigung Material-

wirtschaft

Zulieferer

Verwaltung

Vertrieb

~70 %

~5 % ~3 %

~18 %

~7 %~5 %

~28 %

~54 %

~10 %

Ko

ste

n in

%

0

50

100

festgelegte Kosten

z.T. beeinflussbar

entstandene Kosten

n. BMW, H. C. Koch

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Änderungskosten im Produktentstehungsprozess

Entwicklung KonstruktionArbeits-

vorbereitungFertigung Produkt-

gebrauch

Än

deru

ng

sko

ste

n

Quelle: Spur

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Kostengerechte Konstruktion

Allgemeine Regeln zur Kostenminimierung

• Geringe Kompliziertheit, d. h. geringe Zahl der Teile und

Fertigungsoperationen, anstreben.

• Möglichst kleine Baugröße wegen geringer Materialkosten vorsehen, da

diese mit der Größe, meist Durchmesser, überproportional ansteigt.

• Hohe Stückzahl (Losgröße) zur Reduzierung von Einmalkostenanteilen

ermöglichen, z. B. wegen Verteilung von Rüstkosten, aber auch wegen

Einsatzes leistungsfähiger Fertigungsverfahren und Nutzung von

Wiederholeffekten.

• Begrenzte Genauigkeitsanforderungen stellen, d. h. möglichst große

Toleranzen und Rauhigkeitswerte zulassen.

In der Konstruktion sind nur die variablen Kosten relevant, weil diese

direkt in der Konstruktion festgelegt werden.

Quelle: Pahl, Beitz

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Gewicht:

Saugleistung

an der Düse:

Filtervolumen:

Teileanzahl Montage:

Montagezeit:

Abmaße Motor:

Drehzahl Motor:

Fertigungskosten:

alt:

6,6 kg

210 W

3,0 l

39

7,5 min

147 mm /

160 mm

ca. 20.000

U/min

ca. 51 €

neu:

4,2 kg

300 W

3,5 l

17

3,1 min

139 mm /

120 mm

ca. 60.000

U/min

ca. 33 €

Quelle: Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH

Kostengerechte Konstruktion am Beispiel eines

Staubsaugers

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Hilfsmittel und Methoden zur Kostenabschätzung

• Konkurrenzanalysen

• Marktanalysen

• WirtschaftlichkeitsrechnungenProduktplanung

Konzept-

erarbeitung

• Bestimmung von Kostenschwerpunkten durch

- Kostenstrukturanalysen

- ABC-Analysen

Entwurf und

Ausarbeitung

• Relativkostenkataloge

• KurzkalkulationsverfahrenBerechnungen

- Gewichtskostenkalkulation

- Materialkostenkalkulation

- Kurzkalkulation über leistungsbestimmende Parameter

- Kurzkalkulation mit Bemessungsgleichungen

- Kurzkalkulation mit Werkstückklassifizierungssystem

- Kurzkalkulation mit statistisch ermittelten

Kostenbeziehungen

Kostenprognosen

- Ähnlichkeitsgesetze

- KostenwachstumsgesetzeQuelle: Spur

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2.2 Produktkonstruktion

2.2.1 Grundlagen der Produktkonstruktion

2.2.2 Kostenbetrachtung

2.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der

Konstruktionsmethodik

- Simultaneous Engineering

- integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP)

- Computer Supported Cooperative Work

2.2.4 Moderne Konstruktionswerkzeuge

- Produktdatenmanagement (PDM)

- CAD / CAM / FEM

- DMU, VR

- RP-Techniken

2 Produkt / Produktentwicklung

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Tendenzen der Marktwirtschaft

Verkürzte Produktlebenszyklen Steigende Entwicklungskosten

Produktamortisationszeit nähert

sich der Produktlebenszeit

Steigende Bedeutung des Wettbewerbsfaktors

Zeit in der Produktentwicklung

Quelle: Ochs

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Simultaneous Engineering

Quelle: Ehrlenspiel

Kosten

Kosten-

steigerung

Produkt-

erstellungs-

kosten

Gebrauchs-

kosten

ZeitEntwicklungs-

ende

Produktions-

ende

Zeitverkürzung

Kostensenkung

Produkt-

gesamt-

kosten

(Life Cycle

Cost)

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Merkmale des Simultaneous Engineering

Organisation der Arbeit:

•Arbeiten im SE-Team

•Ablaufplan mit Meilensteinen,

Zwischenrevisionen und

Freigabebesprechung

•Parallelisierung von Produkt-,

Fertigungs- und eventuell

Vertriebsentwicklung

Gestaltung der Arbeit:

•mehr Zeit für Aufgabenklärung

und Konzeptphase auf Kosten

der Realisierung

•Integration von Kunden und

Lieferanten in das SE-Team

Eigenschaftsfrüherkennung

durch virtuelle Produktabbildung

•Einsatz effektiver

Konstruktionswerkzeuge

•Reduzierung der

Besprechungsdokumentation

durch gute Kommunikation

Quelle: Ehrlenspiel

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Ablauf der Produktentwicklung in unstrukturierter

Form H

ers

tellko

ste

n

Entwicklungszeit

Ziel 100% Ist 123%

Ist 137%

Ziel 100%

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Ablauf der Produktentwicklung in unstrukturierter

Form - Optimierung der Kosten durch Iterationsschritte

nach Ehrlenspiel

K: kostenintensive Baugruppen

Iteration

Hers

tellko

ste

n

Entwicklungszeit

Ziel 100% Ist 152%

Ist 116%

Ziel 100%

K

K

K

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Iteration

Hers

tellko

ste

n

Entwicklungszeit

Ziel 100%

Ziel 100%

K

K

K

K: kostenintensive Baugruppen

Reduzierung von Entwicklungszeit und -kosten durch

Strukturierung des Produktentwicklungsablauf nach

Kernbaugruppen und SE

nach Ehrlenspiel

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Tendenzen der Geschwindigkeitsfaktoren beim

KonstruierenG

esch

win

dig

keit

s-

fakto

r

Konv.

Konstruktion

Wissensbasiertes

Anwendungssystem

Konstruktion, aufgebaut auf

geometrischem Modellierer

Anwendungssystem

Konstruktion, aufgebaut auf

geometrischem Modellierer

Basissystem: geometrischer

Modellierer 1

2

3

4

5

6

7

9

8

0 0,5 1Jahre

Quelle: SpurEntwicklungszeit

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Evolution der Produktmodellierung

Quelle: Krause1850 1900 20001950

Evolutionsstufen

Jahr

Geometrie-

modell

Algorithmen

Organisation

Wissensver-arbeitung

Entwurf von

Produkt-

modellierungs-

prozessen

Lebenszyklus-

Produkt-Modell

MethodischeKonstruktion

Werkstatt-orientierte

Konstruktion

Allgemeine

Lehrmethoden

Werkstückzeichnung

Normen-orientierte

Konstruktion

Simulation

Virtuelles Entwickeln

Virtuelle Konstruktion

Rapid Prototyping

Virtuelle Planung

der Fertigung

Prozessketten,

Prozessflüsse

Vollständige digitale

Beschreibung von

Produkten

(Virtuelles Produkt)

VirtuelleProduktentwicklung

RechnerorientierteProduktmodellierung

RechnerunterstützteKonstruktion

Visualisierungz.B. Virtual Reality

Rapid Tooling

Vollständige digitale

Beschreibung von

Produktentwicklungs-prozessen

CAD

VAD

VAD: Virtuality Aided Design

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Virtuelles Produkt

Virtuelles Produkt

DMU - PMU

AbgleichVR-

Visualisierung

DMU-

Modellierer

Simulations-

modelle

Gebrauchs-

simulation

Ergonomie-

simulation

Freiraum-

untersuchung

Montage/

Demontage

Funktions-

simulation

Daten-

organisation

Produkt-

modell

Bestandteile

Anwendungen

Quelle: Krause

DMU: Digital Mock-up

PMU: Physical Mockup

VR: Virtual Reality

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integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP)

• Medienbrüche

• Prozessreihe

Gestern

Heute

• Prozesskette

• Konvertierung

der Modelle

• proprietäre

Lösungen

Fertigungs-vorberei-tung

Produkt-konstruk-tion

Produkt-planung

Produkt-erprobung

Engineering Data Management (EDM)/Produktdatenmanagement (PDM)

Produkt-

planung

Produkt-

konstruktion

Produkt-

erprobung

Fertigungs-

vorbereitung

Morgen

• Prozessfluss

• heterogen

• umfassende

Integration

Prozeßmanagement

Fertigungs-vorbereitung

Produkt-konstruktion

Produkt-planung

Produkt-erprobung

EDM/PDM - Engine

iViP-Client

Digitaler Master

Quelle: Krause

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DISTANCE (Telekooperationssysteme in der

Automobilindustrie)

Quelle: R. Schultz

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2.2 Produktkonstruktion

2.2.1 Grundlagen der Produktkonstruktion

2.2.2 Kostenbetrachtung

2.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der

Konstruktionsmethodik

- Simultaneous Engineering

- integrierte Virtuelle Produktentstehung (iViP)

- Computer Supported Cooperative Work

2.2.4 Moderne Konstruktionswerkzeuge

- Produktdatenmanagement (PDM)

- CAD / CAM / FEM

- DMU, VR

- RP-Techniken

2 Produkt / Produktentwicklung

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Potentiale des Produktdatenmanagements

Unternehmen-

Übergreifendes

Datenmanagement

Produktdaten-

management

Produkt-

entwicklungs-

plattform

Unterstützung

von Simultaneous

Engineering

Integrations-

plattform für Prozesse,

Systeme und Daten

Life-Cycle-

Modellierung

Unternehmen-

Übergreifendes Work-

flowmanagement

Quelle: Krause

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Komponenten von EDM-Systemen

Engineering Data Management System

anwendungsübergreifende Funktionen

anwendungsbezogene Funktionen

Daten-

modellierung

Änderungs-

management

Varianten und

Versionsmanag.

Kommu-

nikation

Daten-

sicherung

Benutzungs-

verwaltung

Workflow-

management

Archi-

vierung

Zeichungs-

datenmana-

gement

Stücklisten-

management

Klassi-

fizierung

Standard-

und Normteil-

management

....... Arbeitsplandaten-

management

NC-Daten-

mangement

Anwendung 1

CAD 1

Anwendung i

CAP i

Anwendung i+1

CAP i+1

Anwendung n

CAM n

......Anwendung 2

CAD 2

Anwender

Benutzungsoberfläche

V

A

U

L

T

Quelle: Krause

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CAD / CAM - Systeme

Der Einsatz von DV-Systemen für Aufgaben beim Entwickeln und

Konstruieren wird mit CAD (Computer Aided Design) bezeichnet.

Der Einsatz von DV-Systemen

zur technischen Steuerung und

Überwachung der Betriebsmittel

bei der Herstellung von Bauteilen,

Baugruppen usw. wird mit CAM

(Computer Aided Manufacturing)

bezeichnet. Dies bezieht sich auf

die direkte Steuerung von Arbeits-

maschinen, verfahrenstechnischen

Anlagen, Handhabungsgeräten

sowie Transport und Lagersysteme.

Quelle: Ausschuss für wirtschaftliche Fertigung Bild: IBM

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Wichtige Elemente der CAD-Referenzstruktur

1

Organisation

des

Konstruktions-

ablaufs

2

Produkt-

modell

3

Anwendungs-

bezogene

System-

konfiguration

4

Modellierer

5

Analyse

Berechnung

Simulation

6

Aufgaben-

relevantes

Wissen und

Doku-

mentation

7

Benutzungs-

oberfläche und

Benutzerun-

terstützung

8

Integration

Quelle: Spur

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Featuretechnologie

FräsoperationDrehmoment

übertragen

Subvolumen

Formelement

geometr. Gruppen von

Konturen, Flächen,

Volumen, Teilen

Werkstoff

Normen

Semantik

statische und

dynamische Attribute

der Anwendung

Fertigungs-

feature

Feature

Konstruktions-

feature

Quelle: Spur

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CAD / FEM – Systeme und Schnittstellen

CAD-System• 3D-Volumenmodell einer Baugruppe

• Problemaufbereitung

- Herauslösung der Hauptgeometrie

Schnittstelle

FEM – SystemPräprozessor

• Modellübernahme

• Festlegen der Randbedingungen

• Werkstoffkennwerte

Lösung des Gleichungssystems

• Berechnung der Verschiebungen

• Berechnung der Spannungen

Postprozessor

• Darstellung der verformten Struktur

• Darstellung der Spannungsverteilung

Quelle: nach Klein Bilder: IWF

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Modalanalyse mit Hilfe der FEM

• Bestimmung der

Eigenfrequenzen

• Berechnung der

Eigenschwingungs-

formen

• Ermittlung der

Auslenkung

hervorgerufen durch

dynamisch wirkende

Kräfte

• Durchführung von

Schwingungsanalysen

Quelle: IWF

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Einsturz der Tacoma-Narrows Bridge (1940)

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FEM-Simulation einer Aufprallprüfung nach DIN 12415

zur sicherheitsgerechten Auslegung von

Maschinenkapselungen • Projektilmasse:

2,5 kg

• Geschwindigkeit:

v = 40 m/s

• Plattenmaterial:

Makrolon

• max. Dehnung:

ca. 50 %

Quelle: IWF

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Integration von CAD, CAM und Simulationssystemen

NC-Programmierung

Rapid Prototyping

FEM-Berechnungen

Digital Mock-Up

CAD-System

Interaktives

Reparieren

Analyse

Automatisches

Reparieren

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DMU-XPress

• Funktionalität zum Aufbau, der

Modellierung und Analyse von

DMU‘s

• erweitertes Datenmodell mit

einer graphenbasierten

Abbildung von

Nachbarschaften der Bauteile/

Baugruppen

• Simulation von Montage und

Demontage auf Basis eines

prozessorientierten Ansatzes

• Generierung anwender-

spezifischer Sichten mittels

Bauteil- und Attributefilter

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Einsatzfelder von Virtual Reality (VR) im industriellen

Umfeld

Quelle: Bild DaimlerChrysler AG, TAN

• Der Einsatz von Virtual Reality-Werkzeugen erfolgt mit dem primären Ziel,

die Anzahl der zu bauenden physischen Prototypen zu reduzieren.

• vorwiegend zur Evaluierung

von Produktalternativen

oder von Entwicklungs-

zwischenständen

• für Simulationen, z. B.

Strömungsverhalten,

Crash, Ergonomie

• Virtual Reality als Präsentations-

instrument im Marketing

und Vertrieb

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Virtual Reality-Labor am IWF Berlin

• 5-Seiten-Projektion TAN VR-CUBE™

• Seitenlänge je 2,5m

• Lichtstarke DLP-Projektoren der

Fa. Christie

• PC-basiertes Visualisierungssystem

simFusion™ (Evans & Sutherland)

• 10 Imagegeneratoren

• 1 Server

• Ascension Motionstar für Tracking

• aktives Stereoverfahren

Quelle: Krause

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Virtual Clay Modeling (VCM)

• In Analogie zum konventionellen

Modellbau entwickelter Ansatz für

die Rechnerunterstützung im

Styling

• Voxelbasierte Abbildung der

Modelle

• Splinebasierte Werkzeuge

(Flachschaber, Radienschablone,

Templates)

• Modellierung durch Auftragen,

Abtragen von Material

• Adaptive Visualisierung

Quelle: Y. Bock

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• Virtual Clay Modelling (VCM)

• Visualisierung mittels

Responsive Workbench

• stereoskopische Darstellung

mit Shutterbrillen

• Head-Tracking

• direkte Interaktion mittels 3D-

Interaktionsgeräte (Polhemus-

Tracking-System)

Quelle: A. Striepe

Virtual Reality im Styling

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Vor- und Nachteile des digitalen Design-Prozesses

Vorteile:

• Die Daten sind mathematisch genau und können

vielseitig eingesetzt werden (Feasibility-

Untersuchung, Simulationen, Animationen, Rapid

Prototyping, Virtual Reality).

• Der Datentransfer weltweit an andere

Abteilungen und Lieferanten ist unkompliziert und

schnell.

• Die Konstruktionsabteilung kann viel früher mit

der Feasibility (Beurteilung) beginnen kürzere

Entwicklungszeiten.

• Der digitale Design-Prozess erlaubt zusätzliche

digitale Modelle und dadurch mehr Auswahl und

Variationsmöglichkeiten, die im Computer

schneller dargestellt werden können.

• Höhere Effizienz, das heißt jeder Designer, der

am Computer entwirft, produziert in der gleichen

Zeit mehr als ein Designer, der nach klassischer

Methode entwirft.

Nachteile:

• Die Beurteilung von digitalen Modellen ist

schwieriger als von konventionellen

Tonmodellen, weil auf dem Bildschirm nur

ein kleiner Maßstab abgebildet wird, zudem

der Kontext und die Informationen aus der

Umgebung fehlen, z. B. alle Licht-/

Schatteneffekte.

• Die für den digitalen Design-Prozess

notwendige Infrastruktur ist teuer und

aufwendig.

• Die Entwicklung eines Designs am

Bildschirm erfolgt weitgehend isoliert, d.h.

der Designer ist dem ständigen Feedback

des Teams entzogen.

• Bis heute steckt der digitale Design-Prozess

noch im Versuchsstadium, verlässliche

Erfahrungswerte über einen längeren

Zeitraum fehlen.

Quelle: Braess, Seifert

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RP-Gussform einer Turbine Durch SLS hergestelltes Modell des PTZ Berlin.

Rapid Prototyping Verfahren

Rapid Prototyping Verfahren:

• Sterolithography

• Selective Laser Sintering

• Layer Laminate Manufacturing

• Fused Deposition Modeling

• Ballistic Particle Modeling

• Three Dimensional Printing

(SL)

(SLS)

(LLM)

(FDM)

(BPM)

(3DP)

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Adaptives Slicen

• Adaptives Slicen

Quelle: Invenio

Erreichen hoher Oberflächengüte

Problem: Treppenstufeneffekt Lösungsansätze:

• Beschichten/

Nachbearbeiten

Konventionelle

Schichterzeugung:

Schichtdicke: 0,1 mm

Bauzeit : ~ 8 h

Schichterzeugung d.

Adaptives Slicen:

0,1 – 0,5 mm

~ 6 h

Bauteilgröße

100 • 70 • 51,4 mm³

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Institut fürWerkzeugmaschinenund Fabrikbetrieb

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

TechnischeUniversitätBerlinFolie 52

Literatur

[Bra01] Braess, Hans-Hermann; Seifert, Ulrich: Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, Vieweg, 2001.

[Ehr95] Ehrlenspiegel, Klaus: Integrierte Produktentwicklung Methoden für Prozessorganisation, Produkterstellung und Konstruktion,

Hanser Verlag, 1995.

[Eve96] Eversheim, W. (Hrsg.): Produktion und Management >>Betriebshütte<<, Teil 1. Berlin, Heidelberg: Springer

Verlag, 2000.

[Ges86] Geschka, H.; v. Reibnitz, U.: Die Szenariotechnik - ein Instrument der Zukunftsanalyse und der strategischen Planung.

In: Töpfer, A. (Hrsg.) Praxis der Unternehmensplanung. Landsberg am Lech: Verlag moderne Industrie, 1986.

[Gor61] Gordon, W. J.: Synectics: The Development of Creative Capacity. New York: Harper & Row, 1961.

[Hel78] Hellfritz, H.: Innovation via Galeriemethode. Königsstein/TS: Eigenverlag, 1978.

[Keh72] Kehrmann, H.: Die Entwicklung von Produktstrategien: Eine Methode zur Ideefindung und -bewertung auf

der Grundlage des Unternehmenspotentials. Diss. Aachen: TH Aachen, 1972.

[KLE99] Klein, Bernd: FEM Grundlagen und Anwendungen der Finite-Elemente-Methode, Vieweg, 1999.

[Kra87] Kramer, F.: Innovative Produktpolitik. Berlin., Heidelberg: Springer Verlag, 1987.

[Lec00] Lechner, C.; Müller-Stewens, G.: Initiierung des Strategieentwicklungsprozesses. In: Foschiani,S. (Hrsg.) Strategisches

Management im Zeichen von Umbruch und Wandel. Stuttgart, Verlag Schäffer-Poeschel, 2000.

[Opi71] Opitz, H.: Produktplanung - Konstruktion - Arbeitsvorbereitung: Rationalisierungsschwerpunkte bei der

Produktentstehung. Essen: Girardet, 1971.

[Osb57] Osborn, A. F.: Applied Imagination - Principles and Procedures of Creative Thinking. New York: Scribner, 1957.

[Pah93] Pahl,G.; Beitz, W.: Konstruktionslehre - Methoden und Anwendung. Berlin, Heidelberg, New York, Springer Verlag,

1993.

[SPU94] Spur, G.: Fabrikplanung. München, Wien, Hanser Verlag, 1994.

[SPU93 Spur, G.: Fabrikbetrieb, Hanser Verlag, 1993.