Vorlesung 9: Durchgängige Entwicklung

Question 1

Impulse erkennen

Answer 1

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

Question 2

Modellierung von Strukturen

Answer 2

Das StructureElement beschreibt parametrische Beschreibung die Geometrie, das Material und die Wirkflächen der physischen Komponenten

Question 3

Wirkflächen

Answer 3

▪ Eine Komponente realisiert in der Regel Wirkflächen aus verschiedenen Lösungen

▪ Alle relevanten Wirkflächen der
Lösungskonzepte werden dem
StructureElement als physische
Schnittstellen (Full Ports) zugewiesen

Question 4

Geometrie

Answer 4

▪ Die Geometrie beschreibt Abmessungen und Ausrichtung eines Strukturelements

▪ Die Geometrie wird dem Strukturelement über die geometry property zugewiesen

Question 5

Material

Answer 5

▪ Das Material beschreibt die
Materialeigenschaften einer Oberfläche, auf der der physikalische Effekt auftritt

▪ Das Material wird der Geometrie über die material property zugeordnet

Question 6

Gruppierung der Wirkflächen in Strukturelemente – modular vs. integral

Answer 6

Integralbauweise:
Funktionsintegration durch Umgestalten mehrerer Teile zu einem Teil

Modularisierung:
Steigerung der Wiederverwendung durch Zerlegung von Funktionsträgern

Question 7

Modularisierung: Vorteile

Answer 7

▪ Parallelisierung von Prozessschritten
▪ verringerte Teilevielfalt
▪ verringerter Aufwand zur Prüfung des Gesamtsystems (da die Module separat geprüft werden können, kann die Prüfung auf die Schnittstellen fokussiert werden)
▪ Vereinfachte Ableitung von neuen Modellen
▪ Optimierter Einsatz und Nutzungsdauer von Technologien

Question 8

Modularisierung: Nachteile

Answer 8

▪ mehr Schnittstellen
▪ Zunahme von Bauraum und Gewicht
▪ erhöhter Einmalaufwand
▪ Geringere Produktdifferenzierung
▪ Redundante Strukturen

Question 9

Kriterien für die Ausgestaltung von Strukturen: Design for X (DFX)

Answer 9

Design for:
* Sustainability
* Cost
* Chain
* Testing
* Manufature
* Reliability
* Quality
* Maintenance

Question 10

Methoden für die Ausgestaltung von Strukturen

Answer 10

• Generative Design
• Topologie Optimierung
• Erfahrung des Ingenieurs

Question 11

Generative Design

Answer 11

• Ausgestaltung der Bauteilgeometrie durch Algorithmen, die die Entdeckung und Optimierung von Designlösungen erleichtern
  -> genetische Algo
  -> neuronale Netze
• imitiert evolutionären Ansatz der Natur
• Ergebnis sind verschiedene
  optimierte Bauteilentwürfe
• Mit Randbedingungen und Optimierungszielen beste Lösung ermitteln

Question 12

Generative Design – Vorgehen

Answer 12

1. Wirkflächen in 3D Körper überführen
2. Die auf Wirkflächen basierenden Körper werden in beizubehaltende Geometrien und
   Hindernisgeometrien unterteilt und können einen Startkörper beinhalten, der automatisiert erzeugt werden kann
3. Randbedingungen sind Lasten, Material und Fertigungsverfahren
4. Bsp. Optimierungsziel: Minimierung der Masse, Maximierung der Steifigkeit
5. Algo verbindet beizubehaltende Geometrien und erstellt erstes Design
6. Iterativ Design in der Struktur optimieren

Question 13

Generative Design: Vor- und Nachteile

Answer 13

Vorteile:
* Neue Designkonzepte
* Schnellere Ausgestaltung
* Komplexes Design
* Automatisierte Bewertung

Nachteile:
* Bedienung
* Auswahl (Unterscheidung gute und schlechte Entwürfe)
* Kosten

Question 14

Kriterien für die Ausgestaltung von Strukturen: Generative Design

Answer 14

Mit Generative Design können Strukturen hinsichtlich der Kosten (Cost), Fertigung (Manufacture), Sicherheit (Reliability) und Qualität (Quality) optimiert werden

Question 15

Topologie Optimierung

Answer 15

• Optimierung der Bauteilgeometrie auf Basis von einem ersten Entwurf, der den Entwurfsraum definiert
• Durch Randbedingungen wird Gewicht durch Opt. der Materialverteilung reduziert
• Iterativer Prozess
• Ergebnis ist einzelner optimierter Bauteilentwurf
• Erstellte Entwurf muss i.d.R. nachbearbeitet werden
  -> Fertigbarkeit & Kostenbeschränkung

Question 16

Kriterien für die Ausgestaltung von Strukturen: Generative Design

Answer 16

Mit Topologie Optimierung können Strukturen hinsichtlich der Qualität (Quality) optimiert werden

Question 17

Differenzierung: Generative Design vs. Topologie Optimierung

Answer 17

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

Question 18

Erfahrung des Ingenieurs

Answer 18

• 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

Question 19

Aggregation der Strukturen
zum Produkt

Answer 19

Auf der Produktebene werden die Strukturelemente in Modulen zum Produkt aggregiert. Die Bildung der Module kann aus unterschiedlichen Sichten erfolgen, z.B. Fertigungssicht.

Question 20

Stückliste (Bill of Material)

Answer 20

• Für Orga. der fertigung wird ein Stückliste genutzt
• Aus Produktebene kann Ausleitung nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen:
• Fertigungssicht
• Konstruktionssicht
• Montagesicht
• …