Vorlesung 9: Durchgängige Entwicklung Flashcards
Impulse erkennen
Unternehmen:
- Rationalisierung
- Funktionen
- Ideen
Markt:
- Änderung der Marktwünsche
- Anregung der Kunden
- Wettbewerb
- Stellung des eigenen Produkts am Markt
Umfeld:
- Neue Technologie
- Eintreten wirtschaftlicher Ereignisse
- Umweltauflagen und Recycling
Modellierung von Strukturen
Das StructureElement beschreibt parametrische Beschreibung die Geometrie, das Material und die Wirkflächen der physischen Komponenten
Wirkflächen
▪ Eine Komponente realisiert in der Regel Wirkflächen aus verschiedenen Lösungen
▪ Alle relevanten Wirkflächen der Lösungskonzepte werden dem StructureElement als physische Schnittstellen (Full Ports) zugewiesen
Geometrie
▪ Die Geometrie beschreibt Abmessungen und Ausrichtung eines Strukturelements
▪ Die Geometrie wird dem Strukturelement über die geometry property zugewiesen
Material
▪ Das Material beschreibt die Materialeigenschaften einer Oberfläche, auf der der physikalische Effekt auftritt
▪ Das Material wird der Geometrie über die material property zugeordnet
Gruppierung der Wirkflächen in Strukturelemente – integral vs. modular
Integralbauweise:
Funktionsintegration durch Umgestalten mehrerer Teile zu einem Teil
Modularisierung:
Steigerung der Wiederverwendung durch Zerlegung von Funktionsträgern
Modularisierung: Vorteile
▪ Parallelisierung von Prozessschritten
▪ verringerte Teilevielfalt
▪ verringerter Aufwand zur Prüfung des Gesamtsystems:
– Module separat prüfbar
– Prüfung auf die Schnittstellen fokussieren
▪ Vereinfachte Ableitung von neuen Modellen
▪ Optimierter Einsatz und Nutzungsdauer von Technologien
Modularisierung: Nachteile
▪ mehr Schnittstellen
▪ Zunahme von Bauraum und Gewicht
▪ erhöhter Einmalaufwand
▪ Geringere Produktdifferenzierung
▪ Redundante Strukturen
Kriterien für die Ausgestaltung von Strukturen: Design for X (DFX)
Design for:
- Sustainability
- Cost
- Chain
- Testing
- Manufature
- Reliability
- Quality
- Maintenance
Methoden für die Ausgestaltung von Strukturen
- Generative Design
- Topologie Optimierung
- Erfahrung des Ingenieurs
Generative Design
- Ausgestaltung der Bauteilgeometrie durch Algorithmen, die die Entdeckung und Optimierung von Designlösungen erleichtern
-> genetische Algorithmen
-> neuronale Netze - imitiert evolutionären Ansatz der Natur
- Ergebnis sind verschiedene optimierte Bauteilentwürfe
- Mit Randbedingungen und Optimierungszielen beste Lösung ermitteln
Generative Design – Vorgehen
- Wirkflächen in 3D Körper überführen
- Die auf Wirkflächen basierenden Körper werden in beizubehaltende Geometrien und Hindernisgeometrien unterteilt und können einen Startkörper beinhalten, der automatisiert erzeugt werden kann
- Randbedingungen sind Lasten, Material und Fertigungsverfahren
- Bsp. Optimierungsziel: Minimierung der Masse, Maximierung der Steifigkeit
- Algo verbindet beizubehaltende Geometrien und erstellt erstes Design
- Iterativ Design in der Struktur optimieren
Generative Design: Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Neue Designkonzepte
- Schnellere Ausgestaltung
- Komplexes Design
- Automatisierte Bewertung
Nachteile:
- Bedienung
- Auswahl (Unterscheidung gute und schlechte Entwürfe)
- Kosten
Kriterien für die Ausgestaltung von Strukturen: Generative Design
Mit Generative Design können Strukturen hinsichtlich der Kosten (Cost), Fertigung (Manufacture), Sicherheit (Reliability) und Qualität (Quality) optimiert werden
Topologie Optimierung
- Optimierung der Bauteilgeometrie auf Basis von einem ersten Entwurf, der den Entwurfsraum definiert
- Durch Randbedingungen wird Gewicht durch Optimierung der Materialverteilung reduziert
- Iterativer Prozess
- Ergebnis ist einzelner optimierter Bauteilentwurf
- Erstellter Entwurf muss i.d.R. nachbearbeitet werden
-> Fertigbarkeit & Kostenbeschränkung
Kriterien für die Ausgestaltung von Strukturen: Topologie Optimierung
Mit Topologie Optimierung können Strukturen hinsichtlich der Qualität (Quality) optimiert werden
Differenzierung: Generative Design vs. Topologie Optimierung
Topologie Optimierung:
▪ Verwendung eines bestehenden Entwurfs
▪ Ergebnis: optimiertes Bauteil
▪ Verwendung in späten Phasen nach Festlegung eines ersten Entwurfs
Generative Design:
▪ Generierung neuer optimierter Entwürfe
▪ Ergebnis: mehrere optimierte Bauteile
▪ Verwendung in der Anfangsphase der Entwürfe
Erfahrung des Ingenieurs
- Auf Basis der Wirkflächen der funktionsorientierten Produktbeschreibung gestaltet der Ing. nach Erfahrung das Bauteil
- Iterativer Prozess
- Festigkeit gewährleistet indem diese grob durch hohe Sicherheiten abgeschätzt oder durch Simulationen abgesichert wird
- Ergebnis ist ein einzelner Bauteilentwurf
- Ergebnis stark von den Fähigkeiten des Ing. abhängig
Aggregation der Strukturen
zum Produkt
Auf der Produktebene werden die Strukturelemente in Modulen zum Produkt aggregiert. Die Bildung der Module kann aus unterschiedlichen Sichten erfolgen, z.B. Fertigungssicht.
Stückliste (Bill of Material)
- Für Organisation der Fertigung wird ein Stückliste genutzt
- Aus Produktebene kann Ausleitung nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen:
– Fertigungssicht
– Konstruktionssicht
– Montagesicht
– …
