zessen aus realen Systemen handhabbare Modelle zu bilden.

Um ein einheitliches Verständnis dieses Leitfadens zu gewährleisten, werden im fol-genden Abschnitt zunächst einige Begriffs-definitionen vorgenommen.

Auf Basis dieser Begriffsdefinitionen sind die benötigten Kompetenzen der Inge-nieure in der Produktentwicklung, die Lernziele der Produktentwicklungsausbil-dung, die Lerninhalte und die Lehrkon-zepte auszuarbeiten und Methoden zu de-ren Evaluation zu erarbeiten. Dabei wird großer Wert auf das Zusammenwirken der Lehre auf den Gebieten der Methoden der Produktentwicklung, Maschinenelemente und -systeme sowie der virtuellen Produkt-entwicklung gelegt. Ebenso ist die Verzah-nung mit anderen Studienfächern herzu-stellen.

2 Elementare Begriffe im Umfeld der Produkt entwicklung

2.1 Maschinenelemente/ Konstruktionselemente

Maschinenelemente sind nicht weiter zerlegbare Bauteile für Maschinen, Apparate, Geräte, Vorrichtungen oder, allgemein, tech-nische Systeme.

Konstruktionselemente sind funktions-technische Systeme/Baueinheiten für techni-sche Konstruktionen. Sie bestehen aus meh-reren Bauteilen (Maschinenelementen), die

1 Präambel

Die Aufgabe der Universität bei der Ausbil-dung von Maschinenbauingenieuren * ist es, durch ein effektives und abgestimmtes Lehr-angebot für die Studierenden die Erlangung der Berufsfähigkeit als wissenschaftlich aus-gebildeter Ingenieur in der industriell gepräg-ten Berufswelt zu gewährleisten und gleich-zeitig den wissenschaftlichen Nachwuchs zu sichern. Die dynamischen Randbedingungen einer modernen Industriegesellschaft erfor-dern eine ständige Weiterentwicklung und Anpassung der Lehrinhalte und der Ausbil-dungsmethodik, um die Qualität der Lehre zu sichern und den Studierenden das Fundament für ihr Studium und den Berufsweg zu ver- mitteln. Dabei kommt einer evolutionären Entwicklung der Lehre unter Betonung der allgemeingültigen Grundlagen und unter an-gemessener Berücksichtigung neuer Methoden

Herausgeber

Universitäre Lehre in der Produktentwicklung – Leitfaden der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP)

Dieser Leitfaden stellt das Ergebnis einer Meinungsbildung und die gemeinsamen Vorstellungen

der Mitglieder der WiGeP dar, aus denen konkrete Maßnahmen und Inhalte für die Lehre auf

dem Gebiet der Produktentwicklung abgeleitet werden können. Sie basieren wesentlich auf dem

Heiligenberger Manifest, das 1997 von einer Gruppe von Hochschullehrern aus den Bereichen

Maschinenelemente, Konstruktionsmethodik und Informationstechnologie erarbeitet wurde [1].

Wissenschaftliche Gesellschaft für

Produktentwicklung WiGeP – Berliner

Kreis & WGMK

Prof. Dr.-Ing. Hansgeorg Binz

Sprecher der Querschnittsgruppe Lehre

und Weiterbildung der WiGeP

Kontakt:

Dipl.-Ing. Michael Bartholdt

c/o Institut für Maschinenelemente

Pfaffenwaldring 9

70569 Stuttgart

Tel.: 07 11/6 85 66 187

Fax: 07 11/6 85 66 319

E-Mail: info@wigep.de

www.wigep.de

und Inhalte eine besondere Bedeutung zu. Dies gilt besonders für die Lehre auf dem

Gebiet der Produktentwicklung, da sie ein zentraler Schwerpunkt in der Ausbildung von Maschinenbauingenieuren ist. Sie inte-griert das Fach- und Methodenwissen der theoretischen und angewandten Grund-lagenfächer bei der Gestaltung und Dimen-sionierung von Systemen und Komponenten nach vorgegebenen Anforderungen in ein ganzheitliches, ingenieurmäßiges Denken und Handeln.

In den Vorlesungen und Übungen zu den Maschinenelementen bringen die Studieren-den das erworbene, theoretische Wissen in die Analyse und Synthese von Bauteilen und Komponenten ein und lernen dabei gleich-zeitig, mit der Komplexität von Gestaltungs-aufgaben umzugehen.

In den Vorlesungen und Übungen zur methodischen und virtuellen Produktent-wicklung werden den Studierenden grundle-gende Methoden und Werkzeuge vermittelt, um Analyse- und Syntheseprozesse struktu-riert durchführen zu können.

Hiermit wird ein entscheidender Beitrag zur Erlangung von Fach- und Methoden-kompetenz geleistet. Mit Hilfe einer entspre-chenden Gestaltung der Lehrveranstaltun-gen, z. B. Projektarbeit im Team, soll auch die Sozialkompetenz ausgebildet werden, siehe Bild 1. Dadurch wird der spätere Erfolg im Studium und im Beruf maßgeblich beein-flusst. Zusätzlich bedarf es einer Abstim-mung aller Grundlagenfächer des Grundstu-diums.

Insbesondere in denjenigen Fächern, auf welche die Maschinenelemente-Lehre auf-baut, muss der Bezug zu den Maschinen- elementen hergestellt werden. Wichtige Aufgabe der Grundlagenfächer ist es, den Studierenden des Maschinenbaus Wege aufzuzeigen, anhand von Abstraktionspro-

* Aufgrund der besseren Lesbarkeit wird im Text

auf die gleichzeitige Verwendung weiblicher und

männlicher Sprachformen verzichtet. Sämtliche

Personenbezeichnungen gelten für beide Ge-

schlechter.

FACHBERICHT Ausbildung

74 Konstruktion Juni 6-2014

FACHBERICHT

Ausbildung

Konstruktion Juni 6-2014 75

in ihrer Kombination eine Einheit bilden und sich von der Funktion her gesehen nicht weiter zerlegen lassen. Im Weiteren wird „Maschinenelement“ als Überbegriff für „Maschinen-“ und „Konstruktionselement“ verwendet.

Zu den Maschinenelementen gehören neben mechanischen Elementen auch me-chatronische, hydraulische, pneumatische, elektrische, elektromagnetische, elektro-nische, optische, biologische und weitere Elemente.

2.2 Produktentstehung, Produkt- entwicklung, Konstruktion

Das Entwickeln erfolgreicher Produkte stellt einen wesentlichen Wertschöpfungs-faktor heutiger Unternehmen dar. In diesem Abschnitt werden die Begriffe Produktent-stehung, Produktentwicklung sowie Kon-struktion definiert. Dies ist notwendig, da die bisherige Begriffslandschaft verschiedenste Ausprägungen und Interpretationen zulässt, die wiederum zu Missverständnissen und Problemen in der Kommunikation zwischen Beteiligten in Forschung, Lehre und indus-trieller Praxis führen. Die WiGeP hat sich da-her das Ziel gesetzt, ein einheitliches Grund-verständnis elementarer Begriffe in diesem Umfeld zu definieren. Zusätzlich werden verschiedene, im Rahmen der Produktent-wicklung existierende Berufsbilder beleuch-tet und in die verschiedenen Bereiche der Produktentwicklung eingeordnet.

Die Produktentstehung ist ein Teil des Produktlebenszyklus. Sie beginnt in der Regel mit der Ermittlung eines Bedarfs, der Entwicklung einer Produktidee und endet meist mit der Produktherstellung.

Unter Produktentwicklung wird ein in-terdisziplinärer Prozess im Unternehmen verstanden. Dieser Prozess baut auf der Pro-duktplanung auf, startet mit der Entwick-lung eines initialen Anforderungssystems, das innerhalb des Prozesses kontinuierlich

weiterentwickelt wird, und endet mit einem produzierbaren und funktionsfähigen Pro-dukt [2]. Dabei werden iterative Analyse- und Syntheseschritte durchgeführt, die den in Bild 2 dargestellten sieben Tätigkeitsfel-dern der Produktentwicklung zugeordnet werden können. Im Rahmen dieses Prozesses ist eine enge Verzahnung mit verschiedenen Fachabteilungen anzustreben.

Der Entwicklungsprozess wird im Kern oft von der Organisationseinheit „Produkt-entwicklung“ eines Unternehmens durch-geführt, der verschiedene andere Organisa- tionseinheiten wie beispielsweise die Kon-struktion, der Versuch, die Berechnung, der Prototypenbau aber auch Stabsstellen wie die Normung oder das Patentwesen zuzuordnen sind.

Demgegenüber wird unter dem Begriff Konstruktion einerseits eine Organisations-einheit eines Unternehmens verstanden, die

Teil der Produktentwicklung ist. Sie steht da-mit neben anderen Organisationseinheiten wie beispielsweise dem Versuch [3]. Ande-rerseits wird unter der Konstruktion auch ein Prozess im Unternehmen verstanden. Dieser iterative Prozess beginnt mit dem Klären der Aufgabenstellung und endet mit der Pro-duktdokumentation.

2.3 Berufsbilder in der Produktentwicklung

In der Produktentwicklung sind ver-schiedene Berufsbilder zu finden, wie z. B. Konstrukteure, Berechnungsingenieure, Versuchsingenieure, Normeningenieure oder Patentingenieure. Je nach Berufsbild ergeben sich unterschiedliche Tätigkeiten, die mehr Synthese- oder Analyse-orientiert sein können.

Der universitär ausgebildete Ingenieur in der Produktentwicklung muss nicht in jedem der sieben in Bild 2 dargestellten Tätigkeits-felder ein Spezialist sein, jedoch sämtliche Tätigkeitsfelder kennen und berücksich- tigen.

Entwicklungsingenieure, deren Haupt-aufgaben im Modellieren der Funktionen, dem Festlegen der Gestalt, der Auswahl der Werkstoffe, der Dimensionierung von Pro-dukten samt ihrer Komponenten und der Er-stellung der Produktdokumentation liegen, werden als Konstrukteure bezeichnet. Ein Konstrukteur führt demnach hauptsächlich Syntheseschritte durch, wohingegen der Schwerpunkt von Berechnungs- oder Ver-suchsingenieuren in der Analyse zu finden ist. Damit sind Konstrukteure die Entwick-ler, Treiber und Gestalter im Entstehungs-

Bild 1

Einordnung der Produktentwicklung in die Produktentstehung

Bild 2

Übersicht zur universitären Ausbildung von Maschinenbauingenieuren im Bereich der Produktentwicklung

FACHBERICHT Ausbildung

76 Konstruktion Juni 6-2014

Überblick über die Lehrbereiche der Produktentwicklung

Bild 3

prozess neuer mechanischer und mechatro-nischer Produkte [4].

3 Thesen zur universitären Lehre in der Produkt- ent wicklung

3.1 Aufgaben und Lernziele

1. These: Die Lehrveranstaltungen zu den Maschi-nenelementen müssen einen Überblick über die Maschinenelemente geben, wichtige Beanspruchungen beschreiben, Methodenwissen zum Dimensionieren und Gestalten vermitteln und das vermittelte Wissen an ausgewählten Beispielen exem-plarisch vertiefen. Die Vielfalt der Produk-te und Branchen im Maschinenbau macht es unmöglich, produktspezifisches Wissen vollständig zu erwerben. Dies ist Aufgabe weiterführender Lehrveranstaltungen und der betrieblichen und überbetrieblichen Weiterbildung.

Der Anspruch auf Vollständigkeit in der Behandlung der Maschinenelemente ist be-sonders durch deren Vielfalt, die permanent fortschreitende Entwicklung in technischen Teilgebieten und die begrenzte Anzahl der dafür vorgesehenen Semesterwochenstun-den nicht erfüllbar. Zugunsten der Aufnahme neuer Maschinenelemente in der Lehre muss immer wieder eine Anpassung des Inhalts an die aktuellen Entwicklungen in der Industrie erfolgen.

2. These: Die Lehre im Fachgebiet Maschinenele-mente und im Fachgebiet Konstruktions-methodik haben eigenständige Aufgaben und Schwerpunkte in der Ausbildung.

Im Grund- bzw. Bachelorstudium wer-den Grundlagen der Methodik genutzt, um strukturiertes Vorgehen zu lehren, siehe Bild 3. Dies beinhaltet die Methodische Produkt-entwicklung auf einfacher Ebene, das syste-matische Vorgehen bei der Dimensionierung und Gestaltung einschließlich CAD sowie die Ordnung der Elemente und den Transfer auf andere Maschinenelemente.

Die wissenschaftliche Vertiefung des me-thodischen Vorgehens beim Lösen konstruk-tiver Probleme und das Vermitteln der dafür einzusetzenden Methoden ist Schwerpunkt der Lehre in der methodischen Produktent-wicklung in den höheren Semestern.

3. These: Die Synthese von technischen Systemen als Konstruktionstätigkeit ist der Schwer-punkt der Lehre auf dem Gebiet der Ma-schinenelemente/Konstruktionslehre. Die-

tik, Technische Mechanik, Werkstoffkunde, Fertigungstechnik (siehe auch These 5) so-wie Elektro- und Informationstechnik als Grundlagenfächer zu nennen. Mess- und Re-gelungstechnik sowie Thermodynamik er-gänzen die notwendigen Grundkenntnisse zum Erlangen der Berufsfähigkeit. Unver-zichtbar ist auch eine Ausbildung in den Dar-stellungen und Regeln des Technischen Zeichnens im Sinne einer Fachsprache.

Generell sind im Fach Maschinenele-mente die aktuellen Richtlinien und Normen und deren Bedeutung zu berücksichtigen.

5. These: Grundkenntnisse der Fertigungstechnik sind unabdingbare Voraussetzung für die Maschinenelemente-Lehre, daher ist auch ein industrielles Vorpraktikum von großer Bedeutung.

Das Basiswissen über die mit den jeweili-gen Fertigungsverfahren herstellbaren Grö-ßen, Formen und bearbeitbaren Werkstoffe ist Bedingung für das Verständnis der Ma-schinenelemente sowie ein fertigungsgerech-tes und damit kostengünstiges Konstruieren. Den Studierenden müssen schon sehr früh die Möglichkeiten und Grenzen heutiger Fertigungsverfahren aufgezeigt werden. Ein industrielles Pflichtpraktikum ist hierbei ebenso von Bedeutung wie die Vermittlung theoretischer Grundlagen schon vor Beginn der eigentlichen Maschinenelemente-Ausbil-dung.

3.3 Einordnung in den Maschinenbau

6. These: Maschinenelemente erfordert als integra-tives Fach in der Ausbildung von Maschi-nenbauingenieuren die Abstimmung der Lehrinhalte im Grund- und Hauptstudium. Diese Abstimmung ist dabei auch ein wesentlicher Beitrag zur effizienten und

se hat zum Ziel, Fach- und Methodenkom-petenz aufzubauen, die Faszination des Innovations- und Gestaltungsprozesses zu vermitteln und Kreativität erlebbar zu machen.

Die Synthese von technischen Systemen hat eine besondere Bedeutung in der Ausbil-dung. Das Gestalten von Einzelteilen und Komponenten bis hin zum Konstruieren von Maschinen konfrontiert die Studierenden mit der Komplexität der Konstruktionsarbeit und vermittelt die Notwendigkeit, ständig geeignete Kompromisse zu finden. Der itera-tive Charakter mit wiederholten Analyse- und Syntheseschritten ist Ausbildungsinhalt.

Die Aufgabenstellungen sollten dabei den erworbenen Fähigkeiten angepasst sein, die Kreativität fördern und über Erfolgserleb-nisse die Motivation steigern. Eine ganzheit-liche Sicht – vom Markt und der Produktidee über die Konstruktion und den Prototypen-bau bis hin zur Prozessplanung und Kosten-betrachtung inklusive der Projektplanung – sollte in fortgeschrittenen Übungen und in Projektarbeiten im Team vertieft werden. Eine interdisziplinäre Einbindung von Fach-kollegen – z. B. aus den Bereichen Produkti-onstechnik und Wirtschaftswissenschaften – kann hierfür zweckmäßig sein.

3.2 Fundament

4. These: Die theoretischen Grundlagen des Maschi-nenbaus sind unabdingbares Fundament einer erfolgreichen Lehre auf dem Gebiet der Maschinenelemente und der im Studium insgesamt erworbenen Fachkompetenz.

Wenn eine umfassende Lehre der Ma-schinenelemente vermittelt werden soll, ist der Bezug der zu vermittelnden Inhalte auf die Grundlagen des Maschinenbaus unver-zichtbar. Hier sind insbesondere Mathema-

FACHAUFSATZ

Konstruktionsmethodik

FACHBERICHT

Ausbildung

Konstruktion Juni 6-2014 77

effektiven Wissensvermittlung im gesam-ten Studium.

Eine zukunftsorientierte, erfolgreiche Lehre auf dem Gebiet der Maschinenele-mente/Konstruktionslehre im Grund- bzw. Bachelorstudium integriert beim Dimensio-nieren und Gestalten von Bauteilen und Komponenten nach vorgegebenen Anforde-rungen das Fach- und Methodenwissen der Grundlagenfächer in ein ganzheitliches, in-genieurmäßiges Vorgehen. Die Integration des Fach- und Methodenwissens der einzelnen Disziplinen ist ein wichtiges Lehr- und Lernziel der Lehrveranstaltungen zu den Maschinenele-menten / zur Konstruktionslehre. Im Haupt- bzw. Masterstudium setzen viele Fächer auf dem Wissen und den im Fach Maschinen-elemente/Konstruktionslehre erworbenen Fähigkeiten und Fertigkeiten auf, entwickeln sie weiter und vertiefen sie. Eine mehrfache Behandlung von Lehrinhalten im Studium ist als didaktisches Element zweckmäßig, sollte aber auf das erforderliche Maß beschränkt werden. So können Freiräume für die Be-handlung wichtiger neuer Stoffgebiete und die Umsetzung neuer didaktischer Konzepte gewonnen werden. Den Unterschieden in den Ausbildungs- und Forschungsschwer-punkten einzelner Fakultäten und Hoch-schulen kann dabei im Sinne einer Profilbil-dung Rechnung getragen werden.

7. These: Der großen Bedeutung der Produktent-wicklung für die Fachkompetenz und Innovationsfähigkeit der Maschinenbau-ingenieure entsprechend ist eine angemes-sene Berücksichtigung in der Gesamtstun-denverteilung bzw. der Verteilung der Leistungspunkte des Studiums für Vor-lesungen und insbesondere Übungen sicherzustellen.

Eine Forderung nach Verkürzung des Studiums darf nicht zu einer Verringerung der Stundenumfänge bei den Lehrveranstal-tungen im Bereich Produktentwicklung füh-ren. Die dort realisierte Kombination theo-retischen Wissenserwerbs mit der aktiven praktischen Umsetzung in Konstruktionsarbei-ten ermöglicht den Erwerb entsprechender Fachkompetenz und bildet so eine wichtige Voraussetzung für ein effektives Studium. Es ist Aufgabe der Fakultäten und der politi-schen Entscheidungsgremien, die notwendi-gen Kapazitäten auch in der Zeit knapper Ressourcen sicherzustellen.

3.4 Inhalte

8. These: Die Inhalte der Lehre auf dem Gebiet der Maschinenelemente sind kontinuierlich zu

nenelementeauswahl und Maschinenele-mentegestaltung – muss entsprechend ihrer herausragenden Bedeutung ein wesentliches Element der Lehre auf dem Gebiet der Produktentwicklung sein.

Die kostengerechte Gestaltung von tech-nischen Systemen ist eine vorrangige Auf-gabe im Produktentwicklungsprozess. Daher müssen bereits bei der Behandlung der Ma-schinenelemente wirtschaftliche Auswahl-kriterien vermittelt werden. Design to cost als Grundlage einer erfolgreichen Konstruk-tion ist methodisch zu vermitteln. Wichtig ist es, den zukünftigen Maschinenbauingenieu-ren von Anfang an die Bedeutung von Kosten-gesichtspunkten aufzuzeigen und ihre selbst-verständliche Beachtung bei der eigenen Ar-beit zu verinnerlichen. Eine ausschließliche Vermittlung von technischen Ideallösungen entspricht nicht der beruflichen Wirklich-keit. Die Diskussion möglicher Alternativ- lösungen unter Kostengesichtspunkten un-ter Hinweis auf die dabei auftretenden Schwächen und Risiken muss im Sinne einer praxisorientierten Ausbildung gefordert werden.

10. These: Der Ingenieur ist verpflichtet stets gemäß dem Stand der Technik zu handeln. In der Beschreibung des Stands der Technik ha-ben Richtlinien und Normen eine zentrale Bedeutung. Dementsprechend muss der Umgang mit diesen Dokumenten vermit-telt werden.

Im Bereich der Produktentwicklung existiert eine Vielzahl von Richtlinien und Normen. Die Richtlinien und Normen zur Auslegung und Dimensionierung von Ma-schinenelementen sollen aufbauend auf den physikalischen Grundlagen als Ergebnis wis-senschaftlicher Forschung vermittelt wer-den. Selbstverständlich kann und soll nicht jede Norm im Rahmen der Lehrveranstaltun-gen der Produktentwicklung im Detail behandelt werden. Jedoch sollte die Anwen-dung von Normen anhand ausgewählter Beispiele exemplarisch dargestellt werden. Dabei ist auch auf die juristische Bedeutung dieser Richtlinien und Normen hinzuweisen.

3.5 Fähigkeiten und Fertigkeiten

11. These: Die Studierenden sollen die wesentlichen Grundlagen der konstruktiven Gestaltung von technischen Systemen kennen und problemorientiert umsetzen können, die wichtigen Maschinenelemente kennen, sowie die Methoden zur Auswahl und Aus-legung von Maschinenelementen beherr-schen.

aktualisieren und den Entwicklungen in der industriellen Praxis anzupassen.

Über die klassischen mechanischen Maschinenelemente hinaus ist der Vielfalt an pneumatischen, hydraulischen, elektri-schen, elektromagnetischen, elektronischen, optischen, biologischen und weiteren Ele-menten angemessen Rechnung zu tragen. Die Behandlung der mechanischen Maschi-nenelemente wie beispielsweise Verbindun-gen, Federn, Lagerungen, Führungen und Getriebe ist auch künftig ein zentraler Lehr-inhalt der Maschinenelemente. Hinsichtlich des jeweiligen Umfangs ist dabei den Lehr- und Lernzielen einer Maschinenelemente-ausbildung und den veränderten Anwen-dungsspektren der Maschinenelemente im industriellen Einsatz Rechnung zu tragen.

Die Vielfalt moderner Maschinenelemente erfordert ein abgestimmtes Lehr- und Lernkon-zept. Nicht-mechanische Maschinenelemente können aus Zeit- und Kapazitätsgründen nicht in gleicher Breite und Tiefe wie mechanische Maschinenelemente vermittelt werden. Hier bieten sich die Möglichkeiten an, Lehrinhalte auf andere Fächer des Grund- und Hauptstudi-ums bzw. des Bachelor- und Masterstudiums in gegenseitiger Absprache zu verlagern, sich auf Querschnittsübersichten mit eingegrenzter Zielstellung (z. B. nur Elemente der Antriebs-technik) zu beschränken oder sich nach fach-lich-pädagogischen Gesichtspunkten auf aus-gewählte Gruppen zu konzentrieren. Aufgabe der Lehre im Fachgebiet Maschinenelemente ist es, Querverweise auf die jeweiligen vertiefenden Fächer zu geben. Die Auswahl der Inhalte muss sich an den Voraussetzungen und Zielstellun-gen der jeweiligen Universität orientieren und soll den Lehrenden ein hohes Maß an Flexibilität zugestehen. Die Vermittlung nicht-mecha-nischer Maschinenelemente kann sich z. B. an der Zielstellung „Konstruieren mit Maschinen-elementen“ orientieren, bei dem vordefinierte Komponenten mit bekanntem Verhalten zu komplexeren Systemen konfiguriert werden. Hier sind Schwerpunkte zu setzen, die einen Überblick über den Aufbau und das Verhalten technischer Systeme und Komponenten im Black-Box-Modell geben, um sich dann auf die Dimensionierung und Gestaltung mecha-nischer Bauteile und Komponenten zu konzen-trieren. Der Überblick schafft Verständnis für die Randbedingungen, denen mechanische Komponenten beim Dimensionieren und Ge-stalten entsprechen müssen. Bei der Systemsyn-these sollten der Rechnereinsatz mit Konfigura-tions- und Simulationswerkzeugen sowie Engi-neering- Datenbanken berücksichtigt werden.

9. These: Die Berücksichtigung wirtschaftlicher Zu-sammenhänge – insbesondere der kosten-orientierten Produktentwicklung, Maschi-

78 Konstruktion Juni 6-2014

FACHBERICHT Ausbildung

Bild 4 Kompetenzübersicht der

Ausbildung im Bereich

der Produktentwicklung

Durch Vorlesungen und Übungen auf dem Gebiet der Maschinenelemente müssen die Studierenden das Grundverständnis für die Prozesse und die Arbeitsinhalte in der Konstruktion und Produktentwicklung er-langen. Arbeitsweisen müssen durch Übun-gen trainiert werden, um so eigene Erfahrun-gen aufzubauen. Die Anwendung der theo-retischen Grundlagen auf die Auslegung und Konstruktion einer konkreten Maschine soll beherrscht werden. Kenntnisse der wesentli-chen Maschinenelemente und der Kriterien zu ihrer Auswahl im Konstruktionsprozess stellen die Grundkompetenz für die weitere Ausbildung in der Produktentwicklung dar.

12. These: Konzeptionelles Skizzieren ist als Grund-fertigkeit des Maschinenbauingenieurs zu vermitteln.

Eine besondere Bedeutung für die indivi-duelle Gestaltungstätigkeit und die interdis-ziplinäre Kommunikation zwischen Inge-nieuren und den weiteren Teilnehmern am industriellen Produktentwicklungs- und Produktionsprozess haben Fertigkeiten zum Skizzieren. 2D- und 3D-Skizzen sind schnell anzufertigen, überall einsetzbar und vermit-teln anschaulich die jeweils wichtigen Sach-verhalte. Das Üben des Skizzierens in Ansich-ten, Schnitten und räumlichen Darstellun-gen ist nach wie vor trotz des weit verbreite-ten Einsatzes von CAD wichtig. Die Skizze ist bedeutendes Kommunikationselement für

die Diskussion von Lösungsalternativen im Team und Ausgangspunkt für die weitere CAD-Modellierung.

13. These: Die Potenziale der virtuellen Produktent-wicklung müssen zukünftigen Maschinen-bauingenieuren vermittelt werden.

Die CAD-Technologie ist heute weit fort-geschritten und bietet leistungsfähige Funk-tionen zur 2D-Zeichnungserstellung und insbesondere zur 3D-Produktmodellierung. Sie stellt damit auch Produktdaten bereit, die in den Prozessketten der Produktentwick-lung (z. B. CAD ¤ FEM, CAD ¤ Simula-tion, CAD ¤ Rapid-Prototyping, CAD ¤

PPS, CAD ¤ CAM) weiterverarbeitet werden. CAD-Technologien werden heute in der Industrie als Standardwerkzeug in der Produktentwicklung eingesetzt. Die CAD-Technologie muss daher bereits in den Lehr-veranstaltungen zur Produktentwicklung eingebunden werden, siehe auch Bild 3. Die Veränderungen der Vorgehensweisen und auch der Abläufe im Produktentwicklungs-prozess durch neue virtuelle Produktentwick-lungstechnologien müssen dabei berück-sichtigt werden. Zusätzliche Veranstaltungen oder eine Erweiterung des Lehrumfangs müssen sicherstellen, dass die Lehr- und Lernziele der Ausbildung in der Produktent-wicklung erreicht und auch die CAD-Tech-nologien vermittelt werden. Umfang und Inhalt sowie die eingesetzten Systeme müs-

sen den Kapazitäten und Möglichkeiten der jeweiligen Universität vorbehalten bleiben.

14. These:

Fähigkeiten und Fertigkeiten zur Sozial- und Methodenkompetenz in der Maschi-nenelemente-Lehre sind zu fördern.

Der Studierende muss im Studium auch übergeordnete Fähigkeiten und Fertigkeiten erwerben. Dazu gehören soziale und kom-munikative Fähigkeiten (z. B. Teamfähigkeit, Verantwortungsbewusstsein, Durchset-zungsvermögen, Entscheidungsfähigkeit, Präsentationsfertigkeit), Fähigkeiten zum Problemlösen, zum Nutzen und Anwenden von rechnerunterstützten Werkzeugen und zum Beschaffen von Informationen, siehe auch Bild 4. Das Vermitteln dieser Fähigkei-ten kann nicht isoliert in einzelnen Lehrver-anstaltungen erfolgen, sondern muss als Grundelement des gesamten Lehrkonzepts einer Fakultät umgesetzt werden.

Die Lehre im Fach Maschinenelemente kann dazu durch ihre besondere Struktur – Kombination von Stoffvortrag mit intensiven Übungen in Gruppen – mit geeigneten Lehr- und Lernformen wie Teamarbeit, Projektarbeit und Kolloquien einen wichtigen Beitrag leisten.

3.6 Didaktik

15. These: Die Konstruktionsmethodik sollte als „roter Faden“ bei der Strukturierung der

Konstruktion Juni 6-2014 79

FACHAUFSATZ

Konstruktionsmethodik

FACHBERICHT

Ausbildung

Literatur

[1] Albers, A.; Birkho-

fer, H.: Workshop „Die

Zukunft der Maschinen-

elemente-Lehre“, Heili-

genberger Manifest,

Vorträge, Workshop-

ergebnisse. Schloss Hei-

ligenberg, 1997.

[2] Ponn, J.; Linde-

mann, U.: Konzeptent-

wicklung und Gestal-

tung technischer Pro-

dukte. Springer-Verlag:

Berlin-Heidelberg,

2011.

[3] Ehrlenspiel, K.: In-

tegrierte Produktent-

wicklung. Denkabläufe,

Methodeneinsatz, Zu-

sammenarbeit. Carl

Hanser Verlag: Mün-

chen, Wien, 2003.

[4] Albers, A.; Denkena,

B.; Matthiesen, S.: Fas-

zination Konstruktion –

Berufsbild und Tätig-

keitsfeld im Wandel.

Acatech, 2012.

Lehrinhalte im Fach Maschinenelemente und ihrer didaktischen Aufbereitung genutzt werden, um so eine Einordnung des Stoffs in den Gesamtzusammenhang der Maschinen-konstruktionslehre zu ermöglichen.

Die Fülle an Fachwissen über mecha-nische und nicht-mechanische Maschinen-elemente kann unter Berücksichtigung der vorhandenen Zeiten und Kapazitäten er-kenntnisfördernd vermittelt werden, wenn die Gemeinsamkeiten hinsichtlich Aufbau, Dimensionierung und Gestaltung der Ele-mente herausgearbeitet werden.

Dazu sind die konstruktionsmetho-dischen Gesichtspunkte des Funktions-, Wirk- und Bauzusammenhangs als grund-sätzliche Unterscheidungsmerkmale heran-zuziehen und die konkrete Ausführungsform eines Maschinenelements als geometrisch-stofflich gestaltete Variante allgemeingültiger Wirkprinzipien darzustellen. Damit leistet die konstruktionsmethodische Strukturie-rung von Maschinenelementen einen wichti-gen Beitrag zum Denken in Varianten und Systemen.

16. These: Das Arbeiten mit Anschauungsobjekten ist in die Produktentwicklungsausbildung zu integrieren.

Die Präsentation von Anschauungs-objekten in den Lehrveranstaltungen unter-stützt das Erkennen und Begreifen des Auf-baus und der Eigenschaften von Maschinen-elementen und technischen Systemen.

Die „aktive Analyse“ von technischen Systemen – durch Demontage und Funk-tionsermittlung an realen Beispielen und an-schließende verallgemeinernde Funktions-abstraktion – sollte in die Lehrveranstaltun-

delt wird – in das Selbststudium kann die Vorlesung verstärkt genutzt werden, das Gelernte vor dem Erfahrungshintergrund des Hochschullehrers zu spiegeln, zu erschlie-ßen und zu diskutieren. Dieses Verständnis der Vorlesungen entspricht dem ursprüng-lichen Humboldt´schen Verständnis von uni-versitärer Ausbildung und erlaubt es, die Fachkompetenz der Studierenden gerade durch die Vermittlung solchen Erfahrungs-wissens wesentlich zu erhöhen. Dabei wird die individuelle Ausprägung der Lehre selbstverständlich vom industriellen und wissenschaftlichen Hintergrund der Lehren-den geprägt.

Schlussbemerkung: Dieser Leitfaden zur

universitären Lehre in der Produktentwick-lung wurde von den Mitgliedern der Wissen-schaftlichen Gesellschaft für Produktent-wicklung anlässlich der 5. Mitgliederver-sammlung am 26. September 2013 einstim-mig beschlossen und soll in fünf Jahren auf inhaltliche Aktualität überprüft werden.

gen integriert werden. Hierfür sind den Stu-dierenden geeignete technische Systeme zur Verfügung zu stellen.

Im Rahmen eines Syntheseprozesses sollte ihnen die Möglichkeit gegeben werden, mit einfachen Halbzeugen und Bauteilen oder Rapid Prototyping-Verfahren Modelle herzustellen.

Die Bedeutung dieser didaktischen Ele-mente steigt mit den sinkenden praktischen Vorkenntnissen und Fähigkeiten heutiger Studierender.

17. These: Der Wissenserwerb bei den Studierenden ist durch aktive Eigenarbeit (Übungen) zu verstärken.

Einfachere Stoffumfänge und Faktenwissen müssen zum Teil in das Selbststudium verlagert werden, um in den Lehrveranstaltungen Kapa-zität zur Diskussion des Stoffs im größeren Zusammenhang der Produktentwicklung zu bekommen.

Das Fach- und Methodenwissen sowie zugehörige Fertigkeiten werden durch selb-ständiges Bearbeiten konstruktiver Aufgaben in Übungen und Projekten gefestigt und ver-tieft. Übungen, vorzugsweise in kleinen Grup-pen, sind deshalb unverzichtbarer Bestandteil der Lehre auf dem Gebiet der Produktentwick-lung. Die aktive Teilnahme der Studierenden muss durch geeignete Übungskonzepte ge-währleistet werden. So steigert insbesondere eine Projekt- oder Kleingruppenarbeit die Motivation und damit den Lernerfolg der Studierenden.

Dem Selbststudium kommt bei der uni-versitären Ausbildung eine große Bedeutung zu. Durch Verlagerung des Erwerbs von ver-tiefendem Faktenwissen – das in den ein-schlägigen Lehrbüchern ausführlich behan-