Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)...DiK Jahresbericht 2004 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Seite 7 LEHRANGEBOT IM GRUNDSTUDIUM Das Lehrangebot

Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Technische Universität Darmstadt Petersenstraße 30, D-64287 Darmstadt Telefon: (0 61 51) 16-60 01 / Telefax: (0 61 51) 16-68 54 E-Mail: [email protected] www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de

DiK Jahresbericht 2004

Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Seite 3

INHALTSVERZEICHNIS / CONTENTS Inhaltsverzeichnis / Contents ............................................................................................... 3

Vorwort .................................................................................................................................. 5

Lehrangebot im Grundstudium ........................................................................................... 7

Grundlagen der Datenverarbeitung......................................................................................... 8 Programmiersprachen und -techniken .................................................................................... 9 Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD)..................................................... 10

Lehrangebot im Hauptstudium.......................................................................................... 11

PDT A - CAD-Systeme und CAx-Prozessketten................................................................. 12 PDT B - Produktdatenmanagement ...................................................................................... 13 PDT C - Produkt- und Prozessmodellierung ........................................................................ 14 Tutorium CAD-Mechatronik mit CATIA V5....................................................................... 15 Tutorium zum Arbeiten mit 3D-CAD-Systemen................................................................. 16 Grundlagen der CAe/CAD I und II...................................................................................... 17 Advanced Design Project – Virtuelle Produktentwicklung – ............................................... 19 DiK - Statistik Lehre 2004.................................................................................................... 22

Forschung............................................................................................................................. 23

learn2l – E-Learning-umgebung ........................................................................................... 25 Sonderforschungsbereich 392: Entwicklung umweltgerechter Produkte ............................. 26 PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education............... 28 ProSTEP iViP-Verein Projektgruppe SimPDM ................................................................... 33 Wissensbasierte agentengestützte Modellierung in parametrischen 3D-CAD Systemen ............................................................................................................................... 34 Projektstudie zur Bewertung des Datenformats JT und Einordnung der JT Open Aktivität ................................................................................................................................ 35 Analyse des unternehmensübergreifenden Visualisierungs- und Struktur-Datenaustauschs.................................................................................................................... 36

Jahresbericht 2004 DiK

Seite 4 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion

Preface .................................................................................................................................. 40

Courses offered in basic studies ......................................................................................... 42

Basics of Data Processing..................................................................................................... 43 Programming Languages and Techniques ............................................................................ 44 Introduction to computer based design (CAD)..................................................................... 45

Courses offered in the main course.................................................................................... 46

PDT A - CAD Systems and CAx Process Chains ................................................................ 47 PDT B - Product Data Management ..................................................................................... 48 PDT C - Product and Process Modeling ............................................................................... 49 Tutorial CAD-Mechatronics within CATIA V5.................................................................. 50 Tutorial 3D-CAD with Unigraphics ..................................................................................... 51 Principles of CAE/CAD I and II .......................................................................................... 52 Adanced Design Project – Virtual Product Development – ................................................. 53 DiK - Statistics Study 2002................................................................................................... 56

Research ............................................................................................................................... 57

learn2l – E-Learning-environment........................................................................................ 58 Collaborative Research Center 392 Design for Environment............................................... 59 PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education............... 61 ProSTEP iViP-Association Workgroup................................................................................ 65 Knowledge-based and agent-supported modelling in the field of parametric 3D-CAD systems ........................................................................................................................ 66 Project Study “Evaluation of the JT Data Format and the JT Open Initiative” .................... 67 Analysis of Cross-Enterpise Visualization- and Structur Data Exchange ............................ 68

Dissertationen / Doctor Theses........................................................................................... 69

Veröffentlichungen / Publications...................................................................................... 70

Mitarbeiter / Staff................................................................................................................ 71



VORWORT Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) ist eines von 23 Fachgebie-ten des Fachbereichs Maschinenbau (FB 16) der Technischen Universität Darmstadt. Das Berichtsjahr 2004 war ein überaus erfolgreiches Jahr in dem sehr viele wichtige Weichen für die zukünftige Ausrichtung gestellt wurden. Mein Dank gilt deshalb allen meinen Mitarbeitern für die überaus erfolgreiche Zusammenarbeit sowie für die fruchtbare und motivierende Arbeitsatmosphäre. Dem Präsidium der Technischen Universität Darmstadt, meiner Kollegin und meinen Kollegen des Fachbereichs Maschinenbau danke ich für ihre vielfältige Unterstützung. Ebenso möchte ich mich beim Dekanat des Fachbereichs und der Verwaltung der Technischen Universität Darmstadt für ihre Unterstützung bedanken.

Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion leistet seinen Beitrag in der uni-versitären Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Informationsverarbeitung im Ma-schinenbau. Die Aktivitäten des DiK werden durch seine Aufgabenbereiche in

- der Lehre im Grund- und Hauptstudium und - der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung

repräsentiert.

In diesen Aufgabengebieten des DiK wird wissenschaftlich geforscht und gelehrt. Im Jahr 2004 wurden neue Initiativen für neue Forschungsthemen in den vier Kompetenzberei-chen

- Methoden zur Informationsmodellierung, - Virtuelle Produktentwicklung, - Verteiltes und kooperatives Arbeiten und - CAx-Labor

gestartet.

Der Kompetenzbereich „Methoden zur Informationsmodellierung“ entwickelt objektori-entierte Verfahren und Werkzeuge zur Informationsmodellierung für Anwendungen des Maschinenbaus. Die Schwerpunkte liegen dabei in der Entwicklung von Produktmodel-len wie z.B. die der internationalen Norm ISO 10303 (STEP) aber auch in der Evaluie-rung neuer Modellierungstechniken wie beispielsweise UML (Unified Modeling Langua-ge).

Im Kompetenzbereich „Virtuelle Produktentwicklung“ werden digitale Produktent-wicklungs- und Produktionsplanungsmethoden erforscht. Ziel ist es dabei, einmal be-schriebene Produktdaten durchgängig in Prozessketten weiter zu verarbeiten (CAX-Prozessketten). Dabei werden Lösungen zur Verwaltung (Produktdatenmanagement-Systeme), zur Visualisierung (Virtual Reality Techniken) und zur Steuerung (Workflow Management) der Produktdaten entwickelt. Ein Schwerpunkt liegt dabei insbesondere in


der Erforschung und Anwendung von Feature-basierten, parametrischen und wissensba-sierten 3D-CAD-Systemen für die interdisziplinäre Entwicklung von Produkten.

Im Forschungsbereich „Verteiltes und kooperatives Arbeiten“ wird untersucht, wie sich Produktentwicklungsprozesse örtlich und zeitlich verteilen lassen. Im Mittelpunkt der Forschung steht dabei die Verteilung von Produktentwicklungsaufgaben über Länder-grenzen und Zeitzonen hinweg, sowie die Untersuchung der damit verbundenen Informationsflüsse und notwendigen Basistechnologien, wie beispielsweise XML (Exten-sible Markup Language). Zur Kommunikation in verteilter Umgebung werden Methoden aus den Gebieten CSCW (Computer Supported Cooperative Work) hinsichtlich ihrer Verwendung im Produktentwicklungsprozess evaluiert.

In der Lehre wie auch in der Forschung wurden im Berichtsjahr 2004 die angestrebten Ziele und Meilensteine mehr als erreicht. Die wichtigsten Ereignisse waren der Abschluss des Sonderforschungsbereichs 392 „Entwicklung umweltgerechter Produkte“ mit dem internationalen Symposium am 27. und 28. Oktober, die Initiierung des PACE-Forschungsprojektes und die PACE-Partnerschaft. Besonders hervorzuheben ist im PA-CE-Rahmen der weitere Ausbau und die Modernisierung des Zentrums für Informations-verarbeitung im Maschinenbau (IiM). Den Studenten stehen nun etwa 150 modernste CAD-Clients, 7 Server für zahlreiche Dienste, sowie als zusätzliche Ausgabegeräte eine Rapid Prototyping Anlage und zur Produktpräsentation eine mobile Virtual Reality (VR) - Anlage zur Verfügung. Darüber hinaus konnten ein Internet basiertes Teleconferencing System und ein Smartboard beschafft werden. Ein besonderer Dank gilt den Firmen A-dam Opel AG, Electronic Data Systems (EDS), Sun Microsystems und Hewlett-Packard für die überaus großzügige Unterstützung im Rahmen der PACE Initiative.

Im Jahr 2004 wurde im Rahmen der PACE (Partners for the Advancement of Collabora-tive Engineering) Partnerschaft erstmalig auch ein Advanced Design Project mit der ame-rikanischen Universität Virginia Tech durchgeführt, bei der Vorlesungen über die Video-konferenztechnik live von und nach USA übertragen wurden.

Besonders hervorheben möchte ich insbesondere auch die erfolgreichen Promotionen von Frau Regina Beuthel und Herrn Steven Vettermann. Herzlichen Glückwunsch!

Mein besonderer Dank gilt allen Mitarbeitern des DiK, die mit ihrer Motivation und ih-rem engagierten Einsatz die Erfolge des Jahres 2004 ermöglichten.


Im Dezember 2004

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl



LEHRANGEBOT IM GRUNDSTUDIUM Das Lehrangebot im Grundstudium umfasst, begleitet von intensiven Übungen, Vorle-sungen zur Einführung in die Methoden der Datenverarbeitung. Die Vorlesungen sind inhaltlich auf die Tätigkeitsfelder der zukünftigen Ingenieure ausgerichtet. Eingebunden ist das Lehrangebot in die ersten beiden Semester und besteht aus

1. Semester: Vorlesung "Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung (GEDV)“ Übung "Programmiersprachen und -techniken (PST)"

2. Semester: Vorlesung "Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD)" (mit begleitenden Übungen)

Die Lehrinhalte und Lernziele sind so ausgewählt, dass fundierte Kenntnisse zur Daten-verarbeitung im Maschinenbau vermittelt werden. Eine besondere Bedeutung besitzt da-bei das Arbeiten mit einem parametrischen 3D-CAD-System im 2. Semester. Dies erfolgt ausgerichtet auf die Prozesskette Konstruktion mit dem Ziel, alle einmal erzeugten Pro-duktdaten in späteren Prozessstadien effizient weiterverwenden zu können. Diese Ausbil-dung wird im 3. und 4. Semester im Fach Maschinenelemente fortgeführt.


GRUNDLAGEN DER DATEN-VERARBEITUNG Die Vorlesung behandelt für den Maschinenbau relevante Themen der heutigen Daten-verarbeitung. Ausgewählte Kapitel der Technischen, Praktischen und Angewandten In-formatik vermitteln die methodische Anwendung und das effektive Arbeiten mit der EDV. Ein Schwerpunkt bildet die Einführung in die objektorientierte Softwareentwick-lung, die durch den begleitenden Programmierkurs (PST) vertieft wird.

Lernziele:

- Beherrschung der mathematischen und technischen Grundlagen der EDV

- Fähigkeit zur Entwicklung von Datenstrukturen und Algorithmen

- Fähigkeit zur Entwicklung objektorientierter Software

- Kenntnisse über die Hardware elektronischer Rechenanlagen und verteilter Sys-teme

- Verständnis des Zusammenhangs zwischen Betriebssystemen und Anwen-dungssoftware

- Kenntnis der verschiedenen Anwendungssysteme

Ansprechpartner: Dipl.-Inform. Zhenyu Wu [email protected]



PROGRAMMIERSPRACHEN UND -TECHNIKEN In der Übung zur Vorlesung GEDV wird der Stoff aus dem Themengebiet „Methoden der Programmierung“ vertieft. Im Vordergrund steht die Erlernung des objektorientierten Ansatzes. Neben der theoretischen Einführung wird in betreuten Übungen am Computer die Modellbildung mit Hilfe graphischer Werkzeuge sowie die Umsetzung in die Pro-grammiersprache JAVA vermittelt.

Weitere Schwerpunkte sind die methodische Softwareentwicklung, Planung und Umset-zung von Algorithmen und die Programmierung graphischer Benutzerschnittstellen.

Der Kurs schließt mit einer zweiwöchigen Hausarbeit ab, die in Teams zu je ca. vier Stu-denten zu bearbeiten ist. Bei einem entsprechenden Ergebnis der Hausarbeit kann die Note in GEDV angehoben werden (siehe Folienskript zu PST für nähere Informationen). Der Inhalt der Klausur zu GEDV besteht zu ca. 40% aus Stoff, der in PST vertieft wird.




EINFÜHRUNG IN DAS RECHNER-GESTÜTZTE KONSTRUIEREN (CAD) In der Vorlesung und der zugehörigen Übung werden die Grundlagen des dreidimensio-nalen Konstruierens an CAD-Arbeitsplätzen vorgestellt und dessen Einordnung in den Ablauf zur Lösung von Konstruktionsaufgaben getroffen. Dabei werden im Rahmen der Lösungsfindung die dreidimensionale geometrische Bauteilbeschreibung, die Abbildung von Gestaltungsabsichten, die Bildung von Produktstrukturen sowie der Einsatz und Zugriff auf Norm- und Zukaufteilen erlernt.

Die gefundenen Lösungen müssen auf unterschiedliche Arten dargestellt und dokumen-tiert werden, z.B. durch das Ableiten von normgerechten Technischen Zeichnungen aus dem 3D-CAD-Modell. Sämtliche Unterlagen zu Vorlesung und Übung werden digital bereitgestellt, wodurch die eigenständige Nutzung der Werkzeuge aus dem Bereich der Informationstechnologie gefördert wird.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Arndt Ufer [email protected]

Orkun Yaman, M.Sc. [email protected]




LEHRANGEBOT IM HAUPTSTUDIUM Das Lehrangebot für das Hauptstudium Maschinenbau ist so ausgelegt, dass es interes-sierten Studierenden die Möglichkeit bietet, die Themen der Datenverarbeitung im Pro-duktentwicklungsprozess weiter zu vertiefen und sich hierin zu qualifizieren. Dieses Lehrangebot spricht Studierende ab dem 5. Semester an und umfasst die folgenden The-men:

Vorlesungen: Produktdatentechnologie A (CAD-Systeme u. CAx Prozessketten)

Produktdatentechnologie B (Produktdatenmanagement)

Produktdatentechnologie C (Produkt- und Prozessmodellierung)

Tutorium: CAD-Mechatronik mit CATIA V5

ADP: Virtuelle Produktentwicklung

Der zentrale Ansatz dieses Lehrangebotes ist in der sog. Produktdatentechnologie veran-kert. Sie ist ein interdisziplinäres Fachgebiet, geprägt von den Grundlagen der Informatik und den Methoden der Ingenieurwissenschaften, insbesondere des Maschinenbaus. Das grundlegende Konzept basiert dabei auf einer durchgängigen Verarbeitung (ohne Me-dienbrüche, ohne Informationsverlust) digital repräsentierter Produktdaten über alle Pha-sen des Produktlebenszyklus hinweg. Die dafür eingesetzten DV-Systeme, das Integrierte Produktmodell (STEP) und die Methoden und Werkzeuge zum Management der Pro-duktdaten im Produktlebenszyklus sind Gegenstand dieses Lehrangebots.


PDT A - CAD-SYSTEME UND CAX-PROZESSKETTEN Das Primärziel dieser Vorlesung ist die Vermittlung der Grundlagen der Produktdaten-technologie. Zunächst wird eine Einführung in Identifikation und Klassifikation von rechnerinternen Produktdateninformationen gegeben. Danach werden die Grundlagen zu Architektur und Funktionalität von CAD-Systemen beschrieben. Hierzu werden die ana-lytischen und parametrischen Beschreibungen von Geometrieelementen sowie Klassifika-tion von Produktmodellen vorgestellt. Des Weiterem werden auf die Arbeitsweisen zur Erstellung von Produktrepräsentationen in CAD-Systemen eingegangen. Hierbei wird das Ziel verfolgt, die grundlegenden Zusammenhänge von rechnerunterstützter Verfahren der Produktkonzeption, -konstruktion, -analyse, -optimierung, -visualisierung und -fertigung im gesamten Produktlebenszyklus zu vermitteln. Darüber hinaus werden die Methoden und Werkzeuge zur Modellierung von CAx-Prozessketten sowie das Konzept der virtuel-len Produktentwicklung näher erläutert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf CAx-Prozessketten: CAD-DMU, CAD-FEM, CAD-MKS, CAD-TPD, CAD-RPT, CAD-VR/AR, etc.

Zahlreiche Beispiele aus der Entwicklung und der Forschung begleiten die bereits be-schriebenen Lernziele.

Abbildung: CAx-Prozessketten

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Majid Rezei [email protected]



PDT B - PRODUKTDATENMANAGEMENT

Im Mittelpunkt dieser Vorlesung steht die Bedeutung des Produktdatenmanagements und seiner Funktionen. Dabei werden sowohl die Basistechnologien als auch die grundlegen-den Rahmenbedingungen für Produktdatenmanagementsysteme diskutiert. Ebenso wer-den die organisatorischen Voraussetzungen für deren Einsatz vorgestellt. Darüber hinaus wird ein Überblick über die Architektur von PDM-Systemen gegeben. Zur Verdeutli-chung werden verschiedene Datenmodelle beispielhaft vorgestellt. Aufgrund ihrer wach-senden Bedeutung werden Workflow-Managementsysteme eingehender betrachtet.

Lernziele:

- Verständnis der Bedeutung von Produktdatenmanagementsystemen und der Zu-sammenhänge zwischen diesen, dem Integrierten Produktmodell und Workflow-Managementsystemen,

- Kenntnisse der Basistechnologien der Produktdatenmanagementsysteme,

- Verständnis der organisatorischen Voraussetzungen,

- Kenntnisse über die Struktur von Produktdatenmanagementsystemen.

Ansprechpartnerin: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Pamela Stöcker [email protected]



PDT C - PRODUKT- UND PROZESSMODELLIERUNG

Zentrales Ziel der Produktdatentechnologie ist es, die Entwicklung eines Produktes durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien hinsichtlich Qualität des Produktes, Kosten des Produktes und des Entwicklungsprozesses sowie der Effizienz des Entwicklungsprozesses zu optimieren. Dies führt zum verstärkten Einsatz von Soft-waresystemen in allen Teilprozessen der Produktentwicklung, wie beispielsweise der Verwendung von CAD- und PDM-Systemen im Rahmen der Detailkonstruktion.

In dieser Vorlesung werden verschiedene Prinzipien, Methoden und Werkzeuge für Pro-dukt- und Prozessmodellierungen vorgestellt. So werden z. B. die Prinzipien der System-technik, wie die hierarchische Strukturierung und Modellbildung, besprochen. Die Me-thoden des Modellentwurfs und seiner Spezifikation werden aufgezeigt und diskutiert. Die systematische Datenmodellbildung wird mit Blick auf ISO 10303 (allgemein bekannt als STEP "Standard for the Exchange of Product Model Data") unter Verwendung von SADT, EXPRESS and EXPRESS-G vorgestellt. Die Konzepte der Prozessmodellierung selbst werden anhand der Geschäftsprozessmodellierung erläutert. Hierbei wird beson-ders auf die Möglichkeiten zur Modellierung von Abläufen und Geschäftsprozessen mit UML sowie auf die integrative Methode ARIS eingegangen. Darüber hinaus werden XML-basierte Lösungsalternativen diskutiert.

Besonderer Wert wird innerhalb der Vorlesung darauf gelegt, dass die erworbenen, theo-retischen Kenntnisse anhand von praktischen Beispielen und kleineren Übungen vertieft werden.

Lernziele:

- Verständnis der Zusammenhänge zwischen Funktionen, Daten und Prozessmo-dellierung.

- Kenntnisse über den Nutzen der Modellierungstechniken für Geschäftsprozess-optimierungen.

- Kenntnisse über das Produktmodell, wie es in ISO 10303 (STEP) spezifiziert ist.

- Kenntnisse über die Umsetzung von Produkt- und Prozessmodellen in indus-trielle Anwendungen.




TUTORIUM CAD-MECHATRONIK MIT CATIA V5

Im Tutorium‚ CAD-Mechatronik mit CATIA V5’ wird die An-wendung featurebasierter Generierungsstrategien zur Erzeugung von komplexen Bauteilen und Baugruppen mit dem CAD-System CATIA V5 von Dassault Systemes vermittelt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf einer durchgängigen Prozesskette. Diese baut auf eine konsequente Parametrik und die Integration von Wissen in das Geometriemodell auf. Ausgehend von der Produktstruktur, über eine anschließende Analyse (Schwingungs- und Festigkeits-analyse) bis hin zur kinematischen Simulation werden alle kon-struktiven Phasen der Produktentstehung behandelt. Besonderes Interesse in diesem Praktikum gilt der Integration und Simulation Mechatronischer Systeme.

Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Katharina Melk [email protected]


http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www-6.ibm.com/jp/manufacturing/prod/catia/images/new_catia_logo_small.jpg&imgrefurl=http://www-6.ibm.com/jp/manufacturing/prod/catia/&h=67&w=68&sz=16&tbnid=p1c_bX3F7ScJ:&tbnh=64&tbnw=64&start=6&prev=/images%3Fq%3DCATIA-Logo%26hl%3Dde%26lr%3D


TUTORIUM ZUM ARBEITEN MIT 3D-CAD-SYSTEMEN

Im Tutorium zum Arbeiten mit 3D-CAD-Systemen wird die Anwendung verschiedener Generierungsstrategien zur Erzeugung von komplexen Bauteilen und Baugruppen mit dem parametrischen 3D-CAD-System Unigraphics vermittelt. Kooperative Arbeitstechniken werden dabei ebenso erprobt, wie die Anwendung erweiterter Softwaremodule wie Kinematik oder Variantenerzeugung. Es erfolgt eine Einführung in das methodische Vorgehen zum Aufbau parametrischer 3D-Geometriemodelle mit dem Ziel des Aufbaus digitaler Prototypen (digital mockups). Darüber hinaus wird die fortgeschrittene 3D-Modellierung mittels Freiformkurven und Freiformflächen erläutert.




GRUNDLAGEN DER CAE/CAD I UND II Die „Grundlagen der CAE/CAD“ unterteilt sich in zwei Semester und wird in beiden Teilen jeweils abschnittsweise von Herrn Prof. Anderl, Herrn Prof. von Stryk, Herrn Prof. Huss und Herrn Prof. Encarnação gehalten. Der erste Teil der Lehrveranstaltung ist Pflichtfach für den Studiengang Computational Engineering (Bachelor). Der zweite Teil wird als Wahlpflichtveranstaltung angeboten. Beide Lehrveranstaltungen wenden sich auch an die Studierende der Fachbereiche Maschinenbau und Informatik (Bachelor und Master).

„Grundlagen der CAE/CAD I“ fand im Sommersemester 2004 statt. Folgende Themenbe-reiche wurden dort von den Professoren behandelt:

• Prof. Anderl - Einführung CAE/CAD, Architektur, Geometrische Modellie-rung

• Prof. von Stryk - Modellierung, Berechnungsmethoden und –verfahren

• Prof. Huss - Modellierung, Simulation, Implementierungsvarianten

• Prof. Encarnação - Virtual Reality, Augmented Reality

Der Themenbereich von Herrn Prof. Anderl umfasste insbesondere die folgenden Punkte:

• Einführung in die CAD/CAE-Technologie

• unterschiedliche Modelle der rechnerinternen Beschreibung von Produktin-formationen

• Produktdefinition, -repräsentation und –präsentation

• Geometrische Modellierung / Linien- Flächen- und Volumenmodelle

• Feature Modellierung

• Parametrische Modellierung und Modellierung mit Constraints

Der Zweite Teil der Vorlesung fand im Wintersemester 2004/2005 statt und baut auf den ersten Vorlesungsteil auf. Folgende Themenbereiche wurden dort von den Professoren behandelt:

• Prof. Anderl - Digital Mockup (DMU), Rapid Prototyping (RPT), Technical Produkt Dokumentation (TPD)

• Prof. von Stryk - Optimirung, gekoppelte Simulationen

• Prof. Huss - Hard- und Softwarearchitectur

• Prof. Encarnação - Virtual Prototyping




Das Themengebiet von Herrn Prof. Anderl umfasste insbesondere die folgenden Punkte:

• Aufbau und Unterschiede in DMU Systemen

• Grundlagen der Tesselierung und Triangulierung

• Unterschiede verschiedener Rapid Prototyping Verfahren

• Datenformate der Technischen Produktdokumentation

Ansprechpartner: Orkun Yaman, M.Sc. [email protected]


ADVANCED DESIGN PROJECT – VIRTUELLE PRODUKTENTWICKLUNG –

Ein Advanced Design Project beinhaltet eine umfangreiche Aufgabenstellung konstrukti-ver oder systemtechnischer Art aus dem Maschinen- und Anlagenbau unter Einbindung der industriellen Praxis. Advanced Design Projects werden in studentischen Teams selbstverantwortlich und eigenständig durchgeführt und dienen der ganzheitlichen Be-trachtung einer komplexen, interdisziplinären Aufgabe und deren Lösungsfindung.

Die am DiK angebotenen Themenstellungen aus dem Bereich der virtuellen Produktent-wicklung werden durch aktuelle Arbeiten am Fachgebiet initiiert.

THEMENSCHWERPUNKT 2004: COLLABORATIVE ENGINEERING Sommersemester 2004 (KW 33+34)

Ziel des von IBM begleiteten Advanced Design Projects im Sommersemester 2004 war die Entwicklung verschiedener Module eines Tutoriums für das zeitlich und räumlich verteilte interdisziplinäre Arbeiten. Als Beispiel-Objekt diente ein Stirling-Motor. Die Studenten sollten einen tieferen Einblick in die Potentiale marktüblicher 3D-CAD- und PDM-Systeme erhalten. Die zur Anwendung kommenden Systeme waren CATIA V5 und SmarTeam von Dassault Systèmes.

Abbildung 1: Stirling-Motor

Neben der Entwicklung des Stirling-Motors in CATIA V5 wurden verschiedene Workflows definiert. In einem Demonstrationsszenario wurde eine kooperative Zusam-menarbeit in einer Multisite-Umgebung zwischen zwei unabhängigen Standorten inklusi-ve Änderungsabläufen, Freigabemechanismen und Berechtigungskonzept konzipiert.



Abbildung 2: Workflow


Wintersemester 2004/2005 (Beginn: KW 43)

Abbildung 3: Projektarbeit

Ziel des im Wintersemester 2004/2005 durchgeführten Advanced Design Projects war die konstruktive Erweiterung eines bestehenden Produktes mit Hilfe grundlegender Metho-den des Collaborative Engineering in internationalen Teams. Das Advanced Design Pro-ject wurde in Zusammenarbeit mit der Virginia Tech, USA und mit Unterstützung der Adam Opel AG durchgeführt. Dabei dienten Studenten der Virginia Tech als Projektpart-ner und die Adam Opel AG lieferte die technischen Daten einer Tür vom Opel Signum.

In räumlich und zeitlich verteilten Teams nutzten die Studenten an beiden Standorten Instrumente des Projektmanagements und Collaborative Engineering, z.B. zur Kooperati-on und zum Datenaustausch zwischen den Standorten.



Abbildung 4: Signum Tür

Die Ergebnisse der ADPs können in den entsprechenden Abschlussberichten nachgelesen werden.





DIK - STATISTIK LEHRE 2004

Prüfungen Anzahl Prüfungen Grundlagen der Datenverarbeitung 450 Programmiersprachen und -techniken 300 Einführung in das rechnergestützte Konstruieren 450 Produktdatentechnologie 198 Praktika zum Arbeiten mit 3D-CAD-Systemen 40 ADP 22 Studien- und Diplomarbeiten, Konstruktive Entwürfe 32



FORSCHUNG Hinter der heute eher konservativ anmutenden Fachgebietsbezeichnung „Datenverarbei-tung in der Konstruktion“ verbirgt sich ein oft auf den ersten Blick nicht in seinem vollen Umfang erkennbares Wissenschaftsgebiet, welches sich heute mit einem großen Spekt-rum vielfältiger Forschungsaufgaben rund um die rechnergestützte Produktentwicklung befasst.

Dabei schließt der Aspekt der Datenverarbeitung sowohl die Generierung, Speicherung und Archivierung von Produktdaten ein wie auch den Datenaustausch und -abgleich die-ser; und dies stets mit dem Ziel, alle jemals entstehenden Produktdaten eines Produkts durch den geschickten Einsatz elektronischer Datenverarbeitungsmethoden entlang seines gesamten Lebenszyklusses von seiner Idee bis hin zu seinem Recycling zu erfassen und zu verarbeiten.

Der Begriff der Konstruktion im Maschinenbau steht ferner heute für den Gesamtprozess der virtuellen Produktschöpfung, nicht nur mehr für das zeichnerische norm- und funkti-onsgerechte Abbilden der angestrebten Produktgestalt auf Papier, da es die modernen CAx-Technologien heute erlauben, durchgängig rechnergestützt Produkte von ihrem ers-ten Formgebungsvorschlag bis hin zu ihrem rechnergestützt getesteten virtuellen serien-reifen Prototyp zu entwickeln.

Aus dieser Sichtweise heraus haben sich in den vergangenen Jahren drei Forschungs-schwerpunkte am DiK ergeben: die Informationsmodellierung mit der Blickrichtung ge-zielt auf die Produktdatenabbildung, das verteilte und kooperative Arbeiten mit Gewicht auf den Arbeitstechniken sowie die virtuelle Produktentwicklung in ihren Grundlagen, so z. B. den Betrachtungen zu Einsatz, Handhabung und Nutzen von Softwarewerkzeugen im Entwicklungsprozess. Kompetenzen sind so vorhanden auf den Gebieten:

Informationsmodellierung

• Prozessanalyse und Prozessmodellierung

• Objektorientierte Modellierung

• ISO 10303 - Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP)

Verteiltes und kooperatives Arbeiten

• Verteilte Produktentwicklung

• Kooperative Arbeitstechniken

• Geschäftsprozessoptimierung und -modellierung

• Verteiltes Prozess- und Produktmanagement



Virtuelle Produktentwicklung

• Computer Aided Design (CAD)

• Computer Aided Engineering/X (CAE/CAx) und Integration

• Produktdatenmanagement (PDM)

Im Nachfolgenden werden nun die einzelnen Projekte, welche am Fachgebiet im Kalen-derjahr 2004 bearbeitet worden sind, vorgestellt.


LEARN2L – E-LEARNING-UMGEBUNG ll


leeeaaarrrnnn222lll Rechnergestützte Ingenieurwerkzeuge haben sich bereits zum Standard entwickelt und sind aus dem Berufsalltag von Ingenieurinnen und Ingenieuren nicht mehr wegzudenken. Der Umfang der Aus- und auch der Weiterbildung in entsprechenden Softwaresystemen hat deshalb, sowohl in den Hochschulen als auch in der Industrie, in den vergangenen Jahren signifikant zugenommen. Durch die Entwicklung neuer Methoden und Werkzeuge für die Erstellung, Bearbeitung und Verwaltung von Lehrinhalten für die Aus- und Wei-terbildung in Softwaresystemen öffnen sich sowohl an den Hochschulen als auch in der Industrie vielfältige Potentiale.

Im Rahmen des „Dual Mode TUD“-Programms, einer E-Learning Initiative der Techni-schen Universität Darmstadt, learn2l (learntool) entwickelt. Mit learn2l (learntool) steht ein weborientiertes Autorensystem zur einfachen und schnellen Erstellung von (Online)-Tutorials zur Verfügung.

Abbildung 5: Aufbau eines Tutorials

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jürgen Rambo [email protected]


SONDERFORSCHUNGSBEREICH 392: ENTWICKLUNG UMWELTGERECHTER PRODUKTE S


SSFFFBBB 333999222 Nach neun Jahren ertragreicher Forschungsarbeit wurde der Sonderforschungsbereich 392 (SFB 392) „Entwicklung umweltgerechter Produkte“ Ende 2004 erfolgreich abge-schlossen. Mit einem internationalen Symposium „Environmentally-Friendly Product Development“ wurden im Oktober 2004 in Darmstadt die wissenschaftlichen Ergebnisse des SFBs 392 (Sprecher Prof. Reiner Anderl) vorgestellt. An diesem Symposium nahmen ca. 120 nationale und internationale Experten aus Industrie und Wissenschaft teil. Zeit-gleich erschien das englischsprachige Buch „Environmentally-friendly Product Deve-lopment“, das die gesamten Ergebnisse des SFBs 392 einem breiten Publikum zur Verfü-gung stellt.

Der SFB 392 erhielt hervorragende Bewertungen und wurde als „internationaler Leucht-turm“ ausgezeichnet. Aus den Arbeiten des SFB 392 entwickelten sich vielschichtige neue Projektideen für einen Technologietransfer in die Industrie. Alle bisher beantragten Transferprojekte wurden genehmigt.

Abbildung 6: ecoDesign Workbench



Der SFB 392 wurde 1996 gegründet und setzte sich aus einer interdisziplinären Gruppe von Forschern der TU Darmstadt zusammen. Ziel war die Entwicklung innovativer, leis-tungsstarker Methoden und Werkzeuge zur Produktentwicklung zur Herstellung ganz-heitlich umweltfreundlicher Produkte. Experten untersuchten die physikalischen Wirkun-gen bestimmter Lebenszyklusprozesse auf die Umwelt, andere entwickelten Methoden und Werkzeuge zur Modellierung und Nutzung dieses Expertenwissens.

Ein sehr wichtiges Ergebnis ist die am DiK entwickelte Softwareumgebung „ecoDesign Workbench“. Sie ermöglicht die Erschließung eines enormen Effizienzpotenzials bei der Ermittlung des ökologischen Produktprofils. Die schnelle und effektive Simulation kom-plexer Lebenszyklusszenarien aus vorhandenen Daten stellt einen wesentlichen Vorteil bei der Entwicklung umweltgerechter Produkte dar. Bislang verfügbare Lösungen konn-ten diesen Anforderungen nicht gerecht werden.

Grundlage war die Ausarbeitung einer Methodik, die durch Integration bereits vorhande-ner Daten aus der rechnerunterstützten Produktentwicklung Ökobilanzen per Mausklick möglich macht. Die entwickelte Methodik zeichnete sich durch die ganzheitliche Be-trachtung von Sachbilanzdaten aus, bei der neuere EU-Richtlinien und Umweltgesetze, wie z.B. die Richtlinie zur „Integrierten Produktpolitik (IPP)“, berücksichtigt wurden. So wurden Grundsätze der nachhaltigen Entwicklung konkret auf Produkte angewandt, um diese wirtschaftlich, ökologisch und technisch über den gesamten Lebenszyklus zu opti-mieren.


Dipl.-Ing. Alain Pfouga [email protected]

Dipl.-Ing. Tri Ngoc Pham Van [email protected]

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Kristian Platt [email protected]


PACE – PARTNERS FOR THE ADVANCEMENT OF COLLABORATIVE ENGINEERING EDUCATION

PACE - Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education - ist ein internationales Förderprogramm der Firmen General Motors, EDS, SUN Microsystems und UGS. Diese 1999 ins Leben gerufene Initiative stellt international strategisch ausge-wählten Universitäten modernste CAD/CAM/CAE- und PLM- Software zur Verfügung. Darüber hinaus unterstützt sie diese mit hierfür benötigter Hardware sowie mit Automo-tive Parts zur Stärkung der innovativen, modernen Ausbildung künftiger Ingenieure. Da-mit eröffnen sich für Lehre und Forschung an den jeweiligen Universitäten neue techno-logische Möglichkeiten auf wissenschaftlich anspruchsvollem Niveau. PACE verstärkt nachhaltig die Zusammenarbeit der beteiligten Industrieunternehmen mit den Universitä-ten sowie zwischen den mittlerweile über 30 weltweiten PACE-Universitäten untereinan-der.

Bislang sind im Rahmen des PACE-Programms Hochschul-Institute mit Hard- und Soft-ware im Wert von weit mehr als 1 Mrd. US$ unterstützt worden. Zu den PACE-Partnern zählen so renommierte Universitäten wie Michigan State University, Purdue University, Virginia Tech in den USA, University of Toronto und Queen's University in Canada, das Instituto Politecnico Nacional in Mexiko und die Shanghai Jiao Tong University in Chi-na. Weltweit ist ein Umfang von 50 Partner-Universitäten geplant. Die TU Darmstadt hat als erste europäische Universität diesen elitären Status erlangt.

Die Förderung mit Hard- und Software unterstützt die TU Darmstadt bei ihrem konse-quenten Modernisierungsprozess in Forschung und Lehre. Das zur Verfügung gestellte Software-Portfolio umfasst die Software, die bei General Motors und seinen Tochterge-sellschaften, wie der Adam Opel AG, in der Entwicklung und Fertigung von Fahrzeug-komponenten eingesetzt wird. Auf diese Weise wird praxisnahe Forschung und Entwick-lung gefördert.

Das DiK hat die Führungsrolle dieses Förderprogramms an der TU Darmstadt übernom-men, da ihm eine Schlüsselposition sowohl in der universitätsinternen Zusammenarbeit als auch in den Kontakten zu den PACE-Industriepartnern zufällt.

Nach einer Initialphase im Jahre 2003, wurden 2004 erstmals Lehrveranstaltungen mit den durch PACE zur Verfügung gestellten Mitteln durchgeführt. Dazu zählten im Fach-bereich Maschinenbau die Veranstaltungen:

• Einführungen in das rechnerunterstützte Konstruieren (CAD) • Advanced Design Project „Collaborative Engineering“ • Grundlagen des CAE/CAD




Weiterhin wurde die Organisationsstruktur von PACE an der TU Darmstadt verfeinert und über das Fachgebiet DiK hinaus ausgedehnt. Die PACE-Lizenzserver werden zu-künftig zentral durch das Hochschulrechenzentrum (HRZ) betrieben und gepflegt. Wei-terhin erfolgt die Verteilung der Software-Medien zukünftig ebenfalls zentral durch das HRZ.

Durch die PACE Partnerschaft konnte die TU Darmstadt weitere Fördermittel seitens des Innovationsbudget des Landes Hessen einwerben. Auf Antrag wurden für die Jahre 2004 und 2005 insgesamt 999 920,80 € für die Forschung auf den Gebieten des „Collaborati-ve Engineering“ sowie der „e-Product Creation“ bewilligt. Ein Zwischenbericht über die-se Forschungsaktivitäten wird im ersten Quartal 2005 vorliegen.


Zu dem Themenfeld „Collaborative Engineering“ gehört u. a. das Projekt „Functional Digital Mock-Up“. Im Bereich „e-Product Creation werden am DiK die Projekte „Digi-tale Werkzeugmaschine“ und „CA-Labor, mit Prozesskette vom Design zum Prtotypen“ durchgeführt. Diese Projekte werden im Folgenden kurz vorgestellt.

Functional Digital Mock-Up

Ziel des Projekts „Functional Digital Mock-Up“ ist die Erweiterung der DMU-Technologie um Analyseverfahren bezüglich der physikalischen und chemischen Verhal-tensmodelle. Der auf dem JT-Toolkit basierende Ansatz sieht sowohl die Integration von Berechnungsmodellen, als auch die Kopplung von Simulationssoftware vor. Als Anwen-dungsbeispiel soll eine virtuelle Brennstoffzelle entwickelt werden.

Im Jahr 2004 lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung eines Konzeptes zur Kopplung von 3D-CAD-/DMU-Software mit Simulationswerkzeugen. Dazu wurde zunächst der Stand der Technik zur Integration der Berechnung in die Entwicklungsphase erörtert. Demnach existieren zurzeit ausschließlich Insellösungen, die nur eine Verkettung über neutrale Schnittstellen ermöglichen, durch die 3D-CAD Daten in die jeweilige Anwen-dungssoftware eingelesen werden. Es handelt sich hierbei lediglich um geometrische und nicht um berechnungsrelevante Daten.

Ausgehend von den Erkenntnissen dieser Analyse werden Konzepte verschiedener Integ-rationstiefen erarbeitet, die danach exemplarisch implementiert werden. Auf dem folgen-den Bild ist das implementierte Konzept dargestellt.


In einem nächsten Schritt wurden die Grundlagen der chemischen und physikalischen Vorgänge einer Brennstoffzelle analysiert, um die berechnungsrelevanten Parameter zu ermitteln.

In einem weiteren Schritt wurde das Konzept prototypisch validiert, indem eine Berech-nung, die eine thermische Betrachtung der Brennstoffzelle in die Matlab-Modellierungssprache umsetzt, mit dem CAD-Tool UG bidirektional verkettet wurde.

Im weiteren Verlauf des Teilprojektes Functional-DMU werden folgende Themenberei-che bearbeitet:

- Validierung weiterer Integrations- und Kopplungskonzepte zur virtuellen Brenn-stoffzelle,

- Konzeption eines DMU- und Verhaltensdatenmodells und - Implementierung einer Functional Digital Mock-Up Anwendungssoftware.

Ansprechpartner: Orkun Yaman, M.Sc. [email protected]

Digitale Werkzeugmaschine

Eine erfolgreiche Strategie im Werkzeugmaschinenbau, die sich auch langfristig bewährt, ist die Distanzierung von den Wettbewerbern am Markt. Eine Distanzierung erfolgt je-doch mit kürzeren Innovativitätszyklen, höherer Qualität und kürzerem Time-To-Market. Mit zunehmender Funktionalität der Werkzeugmaschinen aufgrund hoher Individualität und Innovativität wächst die Komplexität dieser Maschinen stetig. Dadurch steigt der Wunsch nach einer interdisziplinären Entwicklungsplattform, womit die Entwicklungs-prozesse im Werkzeugmaschinenbau durchgängig beschleunigt werden können. Insbe-sondere möchte man die Maschineneigenschaften in sehr frühen Phasen der Entwicklung erfassen und die Fehler frühzeitig erkennen und ggf. beseitigen.

Das Projekt „Digitale Werkzeugmaschine“ verfolgt zwei Hauptziele. Das Primärziel ist eine Analyse, um bestehende Entwicklungsmethoden und –werkzeuge für mechatroni-sche Systeme zu erforschen. Das Sekundärziel ist zu überprüfen, ob Werkzeug-maschinenbauer moderne industrielle Informationstechniken wie beispielsweise CAD-



Systeme und Simulationstools in ihrer Entwicklungsumgebung bereits integriert haben. Darüber hinaus wird untersucht, ob die Simulationsaufgaben, Berechnungen, Optimie-rungen und Visualisierungen von Komponenten und Systemen an externen Engineering-Dienstleister übertragen werden können.

Abbildung: Problematik im Werkzeugmaschinenbau

Im Rahmen des Projektes „Digitale Werkzeugmaschine“ in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet PTW (Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen) und dem Unternehmen Bosch Rexroth wird für den Industriepartner „Bosch Rexroth VES (Virtual Engineering and Simulation)“ eine Marktanalyse durchgeführt, um herauszufin-den, ob sich die Entwicklung neuer und kostengünstiger Simulationstools zur Entwick-lung und Optimierung sowie Visualisierung von Werkzeugmaschinen und –komponenten zukünftig bewährt.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Majid Rezei [email protected]

CA-Labor – Prozesskette vom Design zum Prototypen

Das Thema „Vom Design zum Prototypen“ spielt in der Produktentwicklung eine wich-tige Rolle und basiert auf der Integration von Methoden der Modellierung in CAS- bzw. CAD-Systemen, dem Virtual- und Rapid Prototyping, der Einrichtung von Prozessketten und dem Reverse Engineering.

In Bezug auf die CAS-Systeme (CAS bedeutet Computer Aided Styling) wird auf die Entwicklung neuer Funktionen gezielt, die einen gestalterischen Entwurf mit parametri-schen und constraint basierten 3D-Modellen erlaubt, auf deren Basis im technischen Entwurf weitergearbeitet werden kann.




Abgeleitet von CAS- und CAD-Modellen werden aus Produktdaten mit Hilfe der Rapid Prototyping Technologie reale Prototypen erstellt. Mit Hilfe der realen Prototypen wer-den Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse zu Änderungen führen, die dann wieder in die CAS-Systeme bzw. auch in CAD-Systeme zurückgeführt werden müssen (reverse engineering).

Übergeordnetes Forschungsziel ist es, diese geschlossene Prozesskette (CAS/CAD – Ra-pid Prototyping – realer Prototyp – Änderungsprozess – Reverse Engineering) zu erfor-schen und quantitativ zu erfassen.

Mit der Einrichtung des CA-Labors wurde eine Arbeitsumgebung am Fachgebiet DiK geschaffen, die diese Werkzeuge und Methoden bereitstellt und eine umfassende Grund-lagenforschung ermöglicht sowie deren Integration in Lehrveranstaltungen des Hauptstu-diums erlaubt.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Lars Klug [email protected]

Dipl.-Ing. Jürgen Rambo [email protected]



PROSTEP IVIP-VEREIN PROJEKT-GRUPPE SIMPDM SSSiiimmmPPPDDDMMM Das DiK ist in der Projektgruppe „Integration der Simulation und Berechnung in eine PDM Umgebung –SimPDM“ des ProSTEP iViP-Vereins vertreten. Das im Jahr 2003 angefangene Projekt wurde 2004 mit einer größeren Teilnehmergruppe aus der Industrie fortgeführt.

Die Ziele der Projektgruppe wurden bereits 2003 definiert. Zur Erreichung der Ziele wur-den bereits folgende Aufgaben bearbeitet:

• Aufbau eines gemeinsamen Verständnisses zum Thema PDM im Bereich Berech-nung und Simulation

• Erarbeitung von Referenzprozessen zur Integration der Simulation und Berech-nung in den Produktentstehungsprozess

• Formulierung von ersten Anforderungen an die Integration

Aufbauend auf den im Jahr 2003 erreichten Ergebnissen wurden folgende Arbeitspakete für 2004 definiert und bearbeitet:

• Festlegung der Simulations- und Berechnungsdomänen

• Festlegung der Software-Werkzeuge der jeweiligen Domäne

• Definition der Anforderungen/Einflüsse (von Anwendern und Systemlieferanten) an die CAE-Modellstrukturen.

• Identifizierung der Elemente und Attribute für die CAE-Modellstrukturen

• Erstellung von Partialmodellen der Domänen zur Abbildung der Modellstruktu-ren.

• Erstellung eines Pflichtenheftes zur Umsetzung der Konzepte

• Erstellung eines Demonstrators zur Validierung des Pflichtenheftes.

Das Projekt wird im Jahr 2005 weitergeführt. Folgende Arbeitspakete sind geplant:

• Erstellung eines integrierten Metadatenmodells zur Abbildung der CAE-Modellstrukturen in PDM-System.

• Erarbeitung eines Konzeptes für ein Versionmanagement in der CAE-Modellstruktur

• Entwicklung von Konzepten zum Parameterabgleich zwischen Produktstruktur und CAE-Modellstruktur

• Erweiterung der Anforderungsspezifikation

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jens Malzacher [email protected]

Orkun Yaman, M.Sc. [email protected]

mailto:[email protected]:[email protected]



WISSENSBASIERTE AGENTENGESTÜTZTE MODELLIERUNG IN PARAMETRISCHEN 3D-CAD SYSTEMEN

WWWAAAMMM

Ziel der Forschungsarbeiten war die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen für die wissensbasierte Modellierung in parametrischen 3D-CAD-Systemen. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Erforschung der Verwendung des 3D-CAD-Modells als Träger der Wissensbasis.

Es wurde erforscht, wie bestehende Modellierungsstrategien und -verfahren in parametri-schen 3D-CAD-Systemen um den methodischen Aufbau einer Wissensbasis weiterentwi-ckelt werden können. Die wissensbasierten CAD-Modelle besitzen den höchstmöglichen Gehalt an Semantik der integrierten Produktinformationen und des Produktwissens. Dazu wurden Methoden zur Abbildung komplexer wissensbasierter Lösungsbausteine entwi-ckelt, die flexibel, adaptiv und wiederverwendbar in den Prozessen der Produktentwick-lung zur Verfügung stehen. Die Lösungsbausteine der Strukturen basieren teilweise auf der bisher in der Forschung verwendeten Kopplung zwischen Features, Bauteilen und Baugruppen und sollen einen modularen wissensbasierten Ansatz zur Modellierung integ-rieren. Insbesondere war zu untersuchen, wie stark der Kontext, in dem sich ein 3D-Modell befindet, mit Hilfe der wissensbasierten Methoden abgebildet werden kann. Die Transferierung und Weiterentwicklung neuer Modelle und Methoden des Wissensmana-gements in die Konstruktionsphase des Produktentwicklungsprozesses diente als Grund-lage des wissensbasierten Modellierens mit parametrischen 3D-CAD-Systemen. Dabei stand besonders die Untersuchung der Anwendbarkeit von Wissenskreisläufen aus dem betriebswirtschaftlichen Wissensmanagement im Vordergrund, die in die Abläufe der Produktentwicklung integriert wurden. Der Aufbau einer Wissensbasis wurde sowohl methodisch als auch systemtechnisch integral in den Konstruktions- und Modellierungs-prozess eingebunden.

Das Forschungsprojekt verfolgte aus diesem Grund zwei Hauptziele. Das erste Ziel war die Erforschung des methodischen Aufbaus einer Wissensbasis im CAD-Modell. Das zweite Hauptziel bestand darin, mit Hilfe der Agententechnologie die Methoden und Funktionalitäten wissensbasierter Modellierungsverfahren zu steuern, zu verwalten und zu überwachen. Aus diesem Grund wurden die Anwendung agentengestützter Methoden und Werkzeuge analysiert, deren Integration prozessbegleitend als Modellierungsagent in den Modellierungsprozessen sowie systemtechnisch in das CAD-System erfolgte.

Das DFG-Projekt wurde seit dem 01.10.2002 am DIK bearbeitet und am 31.03.2004 ab-geschlossen.

Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch..-Ing. Kristian Platt [email protected]

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Michael Tehl [email protected]

mailto:[email protected]:[email protected]


PROJEKTSTUDIE ZUR BEWERTUNG DES DATENFORMATS JT UND EINORDNUNG DER JT OPEN AKTIVITÄT

JJJTTT Im November 2003 gründete die Firma UGS die Initiative JT Open. Nach UGS hat sie zum Ziel, durch die Bereitstellung des JT Open Toolkits und die damit verbundene „Öff-nung“ des Datenformats JT einen Mehrwert im PLM-Umfeld zu schaffen. Dies soll zu einer Reduktion von Produktentwicklungskosten, einer Erhöhung der Produktqualität sowie der Innovationsfähigkeit führen. Zudem soll die Initiative der Verbreitung von JT bei Anwendern sowie Software-Herstellern dienen.

Auf Grund des mittlerweile großen Verbreitungsgrads und der diesbezüglichen Anwen-derakzeptanz kann JT als Quasi-Standard bezeichnet werden. JT ermöglicht die system-neutrale Visualisierung, Analyse und Optimierung von 3D-Geometrie und Produktstruk-turen.

Die Studie beinhaltet zum einen die Einordnung der JT Open Initiative gegenüber den Aktivitäten von Open HSF, ISO 10303 (STEP) und PLM XML, in Verbindung mit deren Datenformaten und Technologien. Zum anderen wurden als Grundlage für die Bewertung des Datenformats die Einsatzmöglichkeiten von JT in den Einsatzfeldern Visualisierung, Kollaboration, Archivierung und Analyse/Validierung untersucht.

Ansprechpartnerin: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Pamela Stöcker [email protected]



ANALYSE DES UNTERNEHMENSÜBER-GREIFENDEN VISUALISIERUNGS- UND STRUKTUR-DATENAUSTAUSCHS Steigende Produktkomplexität in Kombination mit immer kürzeren Produktentwicklungs- und Herstellungszyklen erfordert eine enge Kooperation zwischen Produktenwicklungs-partnern. Aufgrund einer verstärkten Globalisierung von Unternehmen finden solche Ko-operationen verstärkt unternehmensübergreifend (z. T. weltweit auf verschiedene Stand-orte verteilt) Anwendung.

Eine solche Zusammenarbeit führt zu einem erhöhten Daten- und Informationsaustausch. Der Austausch von Visualisierungsdaten gewinnt dabei aufgrund seines attraktiven Preis- / Leistungsverhältnisses und seines breiten Anwendungsspektrums zunehmend an Bedeutung. Um diesen realisieren zu können, stehen heute Methoden und Werkzeuge unterschiedlicher Softwareanbieter zur Verfügung, die in der Mehrzahl auf proprietären Datenformaten basieren. Daraus ergeben sich unterschiedliche Szenarien, die die unten-stehende Grafik zeigt.

Die existierenden und eingesetzten Datenformate und –schemata wurden im Jahr 2004 in einer vom ProSTEP iViP-Verein beauftragten Studie des DiK untersucht und eingeord-net.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Anrdt Ufer [email protected]

Dipl.-Ing. Jens Malzacher [email protected]


TECHNISCHE

UNIVERSITÄT

DARMSTADT

Annual Report 2004

Department Computer Integrated Design


Chair of Computer Integrated Design (DiK) Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Darmstadt University of Technology Petersenstraße 30, D-64287 Darmstadt Phone: (0 61 51) 16-60 01 / Fax: (0 61 51) 16-68 54 E-Mail: [email protected] www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de



PREFACE The chair of Computer Integrated Design (DiK) is one of 23 departments of the Faculty Mechanical Engineering at Technische Universität Darmstadt. I want to thank all my sci-entific researchers, technical and administrative staff for this successful collaboration and the motivating and fruitful atmosphere. Furthermore I want to thank the president and his colleagues of Technische Universität Darmstadt as well as my colleagues of the Faculty Mechanical Engineering for their ongoing support. Special thanks also to both, the fac-ulty’s and the university’s administration.

DiK is involved in research and teaching activities in the area of information processing in mechanical engineering. The activities are represented by the following areas of re-sponsibility:

- Teaching in the undergraduate and graduate program

- Fundamental and application oriented research.

In these areas scientific research and teaching is being performed, where four attractive fields of competence have been established:

- Information modelling,

- Virtual product development,

- Distributed and cooperative engineering and design and

- CAx-laboratory.

The competence field „information modelling“ deals with the development of object-oriented methods and tools for information modelling in the field of mechanical engineer-ing. The main topics are dedicated to the development of product models as specified by ISO 10303 (STEP).

In the competence field „virtual product development“ digital product engineering, digital design and digital production planning methods are developed, analysed and evaluated. The common goal is to use once described product data many times within successive process chains. One main goal is to apply parametric and knowledge driven 3D-CAD systems for the interdisciplinary development of products.

In the competence field „distributed and cooperative engineering and design“ research is performed on the development of methods for product design and engineering in 24/7 scenarios distributed around the world.

The year 2004 was very successful. All milestones in education as well as in research have been reached. The main highlights were the successful termination of the collabora-


tive research centre 392 “Development of Environmentally Friendly Products” and the further support by the PACE partners.

Especially the further extension of the centre for information processing (IiM) is to be mentioned. The environment now consists of 150 state of the art CAD clients, 7 high-end servers for numerous services, special output devices such as a Rapid Prototyping System and a mobile Virtual Reality (VR) system for product presentation. Furthermore we thank GM-Opel, Unigraphics Solutions, SUN Microsystems and Hewlett-Packard for the dona-tion of high end computer system for collaborative engineering. This equipment ensures best learning conditions for all students taking part in the classes and courses and high quality research.

In the year 2004 a intercontinental Advanced Design Project on Collaborative Engineer-ing was established were students from Virginia tech and TU Darmstadt developed a locking mechanism and a window mechanism collaboratively. This was enabled by hav-ing an internet-based teleconferencing system available.

Furthermore I want to point out in particular the successful doctor thesis’s of Mrs Regina Beuthel and Steven Vettermann. Congratulations!

I appreciate very much the results achieved in 2004 and I want to thank the whole staff of DiK for their high motivation and continuously committed efforts.


December 2004




COURSES OFFERED IN BASIC STUDIES The courses offered in the undergraduate program contain lectures accompanied by inten-sive courses introducing the methods of data processing. These courses are applied to the prospective engineers’ fields of activity. The courses are an integrated part of the first two semesters and consist of

1st semester: Lecture "Basics of Data Processing" Course "Programming Languages and Techniques"

2nd semester: Introduction to computer based design (CAD) (lecture and course)

The contents and aims of these courses are chosen to convey a well-founded knowledge of data processing in mechanical engineering. The courses especially focus on the use of a parametric 3D-CAD-system as an introduction to CAD in the 2nd semester. This use of 3D-CAD is based upon the process chain of design with the intent to reuse all created product data from 3D-modelling most efficiently in later steps of the product chain. The education is continued in the second year (3rd and 4th semester) in the Machine Elements lectures and courses.


BASICS OF DATA PROCESSING

The lecture deals with relevant topics of the today's data processing for mechanical engi-neering.. Selected chapters of technical, practical and applied computer science impart methodical application and effective working with EDP. An emphasis forms the introduc-tion to the object-oriented software development, which is deepened by the accompany-ing programming course (PST).

Educational goals:

- Mastery of the mathematics and technical basics of electronic data proc-essing

- Ability for the development of data structures and algorithms

- Ability for the development of object-oriented software

- Knowledge of the hardware of electronic computers and distributed sys-tems

- Understanding of the connection between operating systems and applica-tion software

- Knowledge of the different application systems

Contact: Dipl.-Inform. Zhenyu Wu [email protected]



PROGRAMMING LANGUAGES AND TECHNIQUES The tutorial to the lecture “Basics of Data Processing” intensifies the area “methods of programming”. The focus of this tutorial is the teaching of object oriented concepts. Next to a theoretical introduction the creation of object oriented models with graphical tools and the implementation with the programming language JAVA is practiced in guided workshops.

Further points of focus are methodical software development, planning and implementa-tion of algorithms and the programming of graphical user interfaces.

The tutorial concludes with a two week long thesis, that is to be arranged in teams of about 4 students. With an adequate result the grade of the lecture “Basics of Data Proc-essing” can be improved (for further information see slides of the theoretical introduc-tion). The exam to the lecture “Basics of Data Processing” consists of about 40% that is intensified in the tutorial.




INTRODUCTION TO COMPUTER BASED DESIGN (CAD) This lecture course deals with the basics of three-dimensional design on CAD-workstations and how this fits in with the development of solutions to design problems. Within the course the three-dimensional geometrical description of parts, the implementa-tion of design intentions, the definition of product structures and the use of standard or catalogue parts are taught.

The solutions developed must be presented and documented in different ways e. g. by the derivation of technical drawings from the CAD-model which have to be compliant to standards. All material for the lecture and the course is supplied digitally; therefore the independent use of the information technology tools is promoted.

Contact: Dipl.-Ing. Arndt Ufer [email protected]

Orkun Yaman, M. Sc. [email protected]




COURSES OFFERED IN THE MAIN COURSE The main course enables interested students to deepen their knowledge in the topics of data processing in the product development process. These courses are available to stu-dents from their third year and contain the following topics:

Lectures: Product Data Technology A (CAD systems and CAx process chains)

Product Data Technology B (product data management)

Product Data Technology C (product and process modelling)

Principles of CAE/CAD I and II

Tutorial: CAD-Mechatronics within CATIA V5

Tutorial 3D-CAD with Unigraphics

ADP: Virtual Product Development

The central approach of these courses is based on the so-called product data technology. This product data technology as an interdisciplinary field is characterized by the basics of information science and methods of engineering science, especially the mechanical en-gineering. The fundamental concept is based upon a general processing (no breaks in media, no loss of information) of digital representable product data in all phases of the product life-cycle.

The data processing systems used in this context, the integrated product data model in STEP and methods and tools to manage the product data in the product life-cycle are top-ics of the courses in the main course.


PDT A - CAD SYSTEMS AND CAX PROCESS CHAINS A basic introduction to modern product data technology is given in the lecture. In particu-lar the idea of product model and the handling of product information, which are neces-sary for complete product specification, will be placed into the foreground. Therefore different geometrical models often used in CAD systems are shown and the important CAD process series of product development from product conception till manufacturing process are presented and analyzed and discussed by the way of representational exam-ples.

Aims of teaching:

- Comprehension of correlations: integrated product model - product information - CAD systems - CAx process series

- Knowledge about different models for computer internal description of product information

- Knowledge about computer supported methods for design, construction, optimi-zation, presentation, manufacturing preparation and documentation of products Comprehension

Numerous examples from development and the research attend the Aims of PDT A.

Contact: Dipl.-Ing. Majid Rezei [email protected]



PDT B - PRODUCT DATA MANAGEMENT

The importance of product data management and its functions is the major aspect of this lecture. The basic technologies and basic conditions of product data management systems are discussed. Also the organizational preconditions for the use of the system are pre-sented. Furthermore a rough overview of the architecture of those systems is given and examples of data models are shown. Concerning the growing importance of workflow management systems they are presented separately.

Aims of teaching:

• Comprehension of product data management systems and the correlations between them, the integrated product model and workflow management sys-tems

• Knowledge about the basic technology of product data management systems

• Comprehension of the organizational preconditions

• Knowledge about the structure of product data management systems

Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Pamela Stöcker [email protected]



PDT C - PRODUCT AND PROCESS MODELING

Central vision of product data technology is the development of a product by the use of information and communication technologies regarding the product quality in order to optimize the product costs and the development process as well as the efficiency of the development process. This leads to an intensified use of software systems in all sub-processes of the product development as for example the use of CAD and PDM systems within the construction process.

In this lecture different principles, methods and tools for product and process modeling are presented. Principles of system engineering like the hierarchical structuring and mod-eling are discussed. Methods of model designing and its specification are pointed out and discussed. Looking at the ISO 10303 (better known as the "Standard for the Exchange of Product Model Data" - STEP) the approach of systematic data modeling gets explained by using SADT, EXPRESS and EXPRESS G. The concepts of the process modeling are described on the basis of the business process modeling. Within this context possibilities for modeling business cases and processes by using UML as well as the integrative method ARIS is introduced and discussed. Furthermore alternative, XML-based solutions are introduced.

For delving the acquired, theoretical knowledge practical examples and exercises are done within the lecture.

Aims:

- Comprehension of correlations between functions, data and process modeling

- Knowledge about the use of modeling techniques for business process reengi-neering

- Knowledge about the product model as specified in ISO 10303 (STEP)

- Knowledge about mapping product and process models into industrial applica-tions




TUTORIAL CAD-MECHATRONICS WITHIN CATIA V5

The course ‘CAD-Mechatronics within CATIA V5’ emphazises a look on different policies to generate complex parts and assem-blies using the CAD-System CATIA V5 from Dassault Systemes. Knowledge in feature based and parametric design is imparted. One focus is a continuous workflow containing product structure, vibration and stress analysis and kinematic simulation in the prod-uct development. While following the workflow all design phases were passed. A second focus is the integration and simulation of mechatronics.

Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Katharina Melk [email protected]


http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www-6.ibm.com/jp/manufacturing/prod/catia/images/new_catia_logo_small.jpg&imgrefurl=http://www-6.ibm.com/jp/manufacturing/prod/catia/&h=67&w=68&sz=16&tbnid=p1c_bX3F7ScJ:&tbnh=64&tbnw=64&start=6&prev=/images%3Fq%3DCATIA-Logo%26hl%3Dde%26lr%3D


TUTORIAL 3D-CAD WITH UNIGRAPHICS

The practical training in this workshop instructs about different strategies for generating complex mechanical objects using the parametric 3D-CAD-system Unigraphics. Computer Supported Cooperative Work (CSCW) is also trained combined with advanced CAD techniques such as kinematics and variant construction. A methodology is explained and practiced to generate parameterized 3D-geometry aiming at digital mock-ups and variants. Advanced modelling of sculptured curves and surfaces is also trained in the 3D-CAD Workshop.




PRINCIPLES OF CAE/CAD I AND II The two semester course “Principles of CAE/CAD” is offered for the students of the de-partments of Computational Engineering, Mechanical Engineering and Computer Sci-ences. The course can be taken by the students of the above mentioned departments (Bachelor and Master) as an elective course, while the first part is compulsory for the Computational Engineering students (Bachelor). Topics are divided among the lecturing Professors: Prof. Anderl, Prof. von Stryk, Prof. Huss and Prof. Encarnação.

“Principles of CAE/CAD I” was opened in the summer term 2004. The syllabus contains following topics sorted with respect to the lecturing professor:

• Prof. Anderl - introduction, architecture, geometric modelling

• Prof. von Stryk -modelling, mathematical methods and –techniques

• Prof. Huss - modelling, simulation, types of implementation

• Prof. Encarnação - virtual reality, augmented reality

The topic of Prof. Anderl contains particularly the following points:

• introduction to the CAD/CAE-techniques

• product definition, -representation and –presentation

• geometric modelling / lines, surfaces and solids

• modelling with features

• parametric modelling and modelling with constraints

The second part of the lecture is offered in the winter term 2004/2005. It is based on part one. The following themes are presented:

• Prof. Anderl -digital mock-up, rapid prototyping, technical product docu-mentation

• Prof. von Stryk - optimization, coupled simulation

• Prof. Huss - hardware/software architecture and synthesis

• Prof. Encarnação - virtual reality, augmented reality

The topics of Prof. Anderl contain particularly the following points:

• introduction to digital mock-up (DMU)

• basics of tessellation and triangulation

• introduction to Rapid Prototyping

• file formats and introduction to technical product documentation

Contact: Orkun Yaman, M.Sc. [email protected]



ADANCED DESIGN PROJECT – VIRTUAL PRODUCT DEVELOPMENT –

Advanced design projects are extensive tasks in construction or systems engineering in the field of mechanical and plant engineering including industrial partners. Advanced design projects were self-dependently executed by teams of students to conduce to a ho-listic view of complex and interdisciplinary tasks and its results.

Issues of virtual product development offered by the DiK are influenced by current pro-jects of the institute.

MAIN SUBJECT 2004: COLLABORATIVE ENGINEERING Summer term 2004 (calendar week 33+34)

In summer term 2004 the Advanced Design Project was supported by IBM. The aim of this Advanced Design Project was to develop several modules of a tutorial with the main focus on interdisciplinary work distributed in time and space. A stirling motor was the regarded object. Commercial 3D-CAD- and PDM-Systems and its potentials were in-spected by the students. The systems used in the project were CATIA V5 und SmarTeam from Dassault Systèmes.

Figure 1: stirling motor

In addition to developing a stirling motor in CATIA V5 the students defined several workflows in SmarTeam. Furthermore a demonstration scenario for collaborative work in a Multisite framework between two independent locations was conceived, including change and release management as well as the assignment of user rights and roles.



Figure 2: workflow


Winter term 2004/05 (Start calendar week 43)

Figure 3: teamwork

The intention of the advanced design project of winter term 2004/05 was to upgrade an existing product constructively by using fundamental methods of Collaborative Engineer-ing in international teams. The advanced design project was executed in collaboration with students of Virginia Tech, USA as project partners. As industrial partner the Adam Opel AG supported the project with technical data of the Opel Signums door.

Tools for Project Management and Collaborative Engineering, e.g. for cooperation and data exchange between the two locations, were used by the students in teams distributed in time and space.



Figure 4: door of Opel Signum

The results of all advanced design projects are described in final reports.





DIK - STATISTICS STUDY 2002

Examinations Number Basics of Data Processing 450 Programming Languages and Techniques 300 Introduction to Computer Based Design 450 Product Data Technology 198 3D-CAD Workshops 40 ADP 22 Diploma Thesis, Technical Projects with Constructional Design or Design Projects

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RESEARCH The strategic aim of the research projects is scientific exploration and design of integrated product development processes, elaboration of fundamental methods and knowledge transfer to industrial application.

Technologies such as product data technology using the integrated product model are a basis for research in computer integrated methods realizing innovative and interdiscipli-nary product development and design. To implement these methods supporting the whole product development process, software and hardware tools are designed. Another import-ant research area is the development of new working environment systems, based on a co-operative, distributed organization of work and the use of hypermedia and multimedia.

In the passed years three main areas of research have been established: the information modelling with the main focus directly to the product data description, the distributed and co-operative work with emphasis on the work techniques as well as the virtual product development in their main features, e.g. the views of applications, handling and use of software tools during the development process. Authorities in the following areas are available:

Information Modelling

• Process Analysis and Modeling (PAM)

• Object-oriented Modeling (OOM)

• Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP)

Distributed and Co-Operative Work

• Distributed Product Development (DPD)

• Co-Operative Working Techniques (CWT)

• Business Process Reengineering (BRP)

• Collaborative Process and Product Management (CPPM)

Virtual Product Development

• Computer Aided Design (CAD)

• Computer Aided Engineering/X (CAE/CAX) and Integration

• Product Data Management (PDM) In the following the individual projects, processed in the calendar year 2004, are pre-sented.


LEARN2L – E-LEARNING-ENVIRONMENT LL


Leeeaaarrrnnn222lll Computer aided engineering tools are a quasi standard in the professional routine of engi-neers. Therefore the scale of training in and off campus in software tools has increased significantly in the recent years. The development of new methods and tools for creation, improvement and administration of software training materials creates new potentials at universities and in industry.

Within the scope of „Dual Mode TUD 2004“ (Technische Universität Darmstadt) the DiK has developed learn2l (learntool). Learn2l is a quick and easy to use authoring sys-tem for (online) software tutorials.

Figure 7: Tutorial structure

Contact: Dipl.-Ing. Jürgen Rambo [email protected]


COLLABORATIVE RESEARCH CENTER 392 DESIGN FOR ENVIRONMENT

C


CCRRRCCC 333999222 The Collaborative Research Center 392 (CRC 392) “Design for Environment” finished its work after nine years of fruitful research in December 2004. The achieved results were presented within the scope of the international symposium “Environmentally-friendly Product Development” (speaker Prof. Reiner Anderl)in October 2004 in Darmstadt. About 120 international experts from industry and science participated. At the same time the English book “Environmentally-friendly Product Development” was released by Springer London. With this book all results of CRC 392 are open to the public.

The CRC 392 was assessed as a significant contribution with international impact. New ideas for the technology transfer from research to industry were generated. All applied transfer projects were authorised.

Figure 5: ecoDesign Workbench

The CRC 392 was founded in 1996 and was composed of an interdisciplinary team of scientists and researchers of the TU Darmstadt. The development of innovative high-performance methods and tools for product design to produce environmentally-friendly products was the main goal. Experts analysed the physical impact of specific product life



cycle processes, while other researches developed appropriate methods and tools to model and use this expert know-how.

The software environment “ecoDesign Workbench”, developed at the DiK, is one of the main results. The “ecoDesign Workbench” enables designers to generate the environ-mental assessment of a product. Complex life cycle scenarios can be simulated fast and effectively out of inventory data. This is a significant benefit in the development of envi-ronmentally-friendly products, which is not covered by any other commercial software tool.

The “ecoDesign Workbench” is based on a method to integrate inventory data into the computer supported product development, to enable life cycle assessment by click. This method is characterised by the holistic view on inventory data taking environmental law and guidelines from the European Commission like the “Integrated Product Policy” (IPP) into account. Thus principles of the sustainable development were applied to optimise products across all of the product’s life cycle phases according to technical, economic and environmental criteria.


Dipl.-Ing. Alain Pfouga [email protected]

Dipl.-Ing. Tri Ngoc Pham Van [email protected]

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Kristian Platt [email protected]

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PACE – PARTNERS FOR THE AD-VANCEMENT OF COLLABORATIVE ENGINEERING EDUCATION

PACE - Partners for the Advancement of Collaborative Engineering– is an international support program of General Motors, EDS, SUN Microsystems and UGS. The initiative was founded 1999, providing strategic selected universities all over the world with state-of-the-art CAD/CAM/CAE- and PLM- software. In addition the PACE partners give do-nations in hardware and automotive parts to enforce the education of future engineers. This technology is a great chance to challenge education and research. Furthermore PACE will strengthen the co-operation between the more than 30 PACE partner universi-ties and the industrial PACE partners worldwide.

The donations in hardware and software made within the PACE-program score to more than 1 billion US$ so far. Renowned for engineering and research supported PACE part-ners are universities like Michigan State University, Purdue University, Virginia Tech in the USA, University of Toronto and Queen's University in Canada, the Instituto Politec-nico Nacional in Mexiko as well as the Shanghai Jiao Tong University in China. A total of 50 partner universities is planed worldwide. The Technical University Darmstadt is the first University in Europe that was elected as PACE partner.

The support of hardware and software will provide the consistent modernization process of research and education at the TU Darmstadt. The sophisticated software, currently used in the General Motors group in research and manufacturing will promote the practi-cal research and development at TUD.

Therefore the DiK has an exceptional position in the collaboration within the Technical University of Darmstadt as well as co-operation with the industrial PACE partners.

Following an initial phase in 2003, 2004 the first PACE-powered classes could be held. Within Mechanical Engineering the following classes:

• Einführungen in das rechnerunterstützte Konstruieren (CAD)

• Advanced Design Project „Collaborative Engineering“

• Grundlagen des CAE/CAD

Furthermore the organizational structure of PACE at TUD was refined. In future the PACE license management service and PACE software distribution service will be pro-vided by TUD’s central IT (HRZ).

Due to the PACE partnership the Technical University of Darmstadt was able to acquire extra funding of 999 920.80 € from the Innovationbudget of the Region of Hessen for



progressing research in the fields of “Collaborative Engineering” and “e-Product Crea-tion”. An interim report of these activities will be present Q1/2005.


One Project in the field of “Collaborative Engineering” is the “Functional Digital Mock-Up”. Concerning “e-Product Creation” there are two projects “Digital Mashine Tool” and “CA-Lab - Process chain from Styling to Prototyping” which are accomplished by the DiK. These projects will be presented in the following paragraphs.

Functional Digital Mock-up

The field of activity “functional digital mock-up” aims at the enhancement of the DMU-Technologie by analysis methods regarding the physical and chemical computational models. The approach, based on the JT-Toolkit, includes the integration of the behaviour models as well as the coupling of the simulation software. A virtual fuel cell should be developed exemplarily as an application model.

In 2004 the main emphasis was places on the development of a concept to couple 3D-CAD/DMU software with simulation tools. For this purpose, state of the art in integration of simulation in the development phase is comprehended. According to this, there exist currently isolated simulation specific applications, which provide a communication be-tween CAD-Tools and simulation specific CAD-environment. They allow exchanging merely geometrical data through neutral interfaces but not analysis data.

Based on this knowledge, concepts of various integration levels are worked out, which are to be implemented exemplarily in the subsequent phase. The implemented concept can be seen in the following figure.

In the next stage the chemical and physical processes within the fuel cell were analysed to identify the analysis relevant data.



In the next following step the concept was validated, where a heat transfer phenomenon analysis of a fuel cell, implemented in Matlab-environment, is coupled bi-directionally with the CAD-Tool Unigraphics.

The further course of the activity field “functional DMU” comprises the following points:

- Validation of further integration and coupling concepts to build up a virtual fuel cell - Conceptual design of a coupled DMU- and behaviour data model - Implement

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Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)...DiK Jahresbericht 2004 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Seite 7 LEHRANGEBOT IM GRUNDSTUDIUM Das Lehrangebot