Nebenfach Maschinenbau: Produktentwicklung

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1 Orientierungsveranstaltung Department Informatik Nebenfach Maschinenbau: Produktentwicklung D. Krüger Motivation Lehrveranstaltungen Lehrstuhl

2 Motivation Was haben diese technischen Systeme gemeinsam? Mobilität Verbrennungsmotor Energie Großdampfturbine Konsumgüter Staubsauger Produktion Schweißroboter Medizin Computertomograph Tremmel Quelle: SIEMENS, BMW, MIELE, KUKA 2

3 Motivation Auflösung Gemeinsame Berechnungsgrundlagen: Bauteilauslegung Gemeinsame Grundbausteine : Maschinenelemente Gemeinsame Repräsentationsform : Technische Zeichnung, 3D-CAD-Modell 1 Aufgabe Aufgabe Klären und Präzisieren der Aufgabenstellung 2 Ermitteln von Funktionen und deren Strukturen Anforderungsliste Anforderungsliste 3 Suchen nach Lösungsprinzipien und deren Strukturen Funktionsstruktur Funktionsstruktur Vergleichbare Entwicklungsprozesse: Konstruktionsmethodik Gliedern in realisierbare Module Gestalten der maßgebenden Module Gestalten des gesamten Produkts Prinzipielle Lösung Prinzipielle Lösung Modulare Struktur Modulare Struktur Vorentwürfe Vorentwürfe 7 Ausarbeiten der Ausführungsund Nutzungsangaben Gesamtentwurf Gesamtentwurf Tremmel Realisierung Realisierung Produktdokumentation Produktdokumentation Quelle: Der Spiegel, NORMAX, METALLUMFORM, SCHAEFFLER, ORTLINGHAUS, MAN 3

4 Produktlebenszyklus Produktentwicklung und Produktentstehung Konzipieren Entwerfen Planen Ausarbeiten Konstruktion Produktplanung Arbeitsplanung Produktentwicklung Herstellung Produktentstehung Entsorgung Nutzung Vertrieb Meerkamm 4

5 Motivation Informatik in der Produktentwicklung Bauteilmodellierung in 3D-CAD Digital Mock-up Modellbildung und Simulation Tremmel Quelle: BMW, Daimler 5

6 Lehre Philosophie Es ist nicht genug, zu wissen, man muss auch anwenden. (Johann Wolfgang von Goethe) Tremmel Junge Ingenieure scheitern nicht daran, dass sie zu wenig wissen, sondern daran, dass sie ihr Wissen nicht anwenden können. (VDI Ingenieursstudie 2004) 6

7 Übersicht zu den Lehrveranstaltungen Nebenfach im Bachelor-Studium Wintersemester Grundlagen der Produktentwicklung 4 SWS V + 2 SWS Ü (= 7,5 ECTS) Optional: Maschinenelemente Montagepraktikum (90 min) Kurzeinführung in das Technische Zeichnen (2-3 x 90 min) Sommersemester Technische Darstellungslehre II (Einführung in das 3D-CAD) 2 SWS V+P (= 2,5 ECTS) Technische Produktgestaltung 3 SWS V + 1 SWS Ü (= 5,0 ECTS) Stoll 7

8 Grundlagen der Produktentwicklung Ziele der Lehrveranstaltung Funktionsorientiertes Denken in technischen Systemen Kraft und Bewegung erzeugen Funktionsorientierter Überblick über gängige Maschinenelemente Wirkprinzip Auswahl Auslegung Grundkenntnisse für die Auslegung von Bauteilen Belastung Werkstoffe Geometrie Vernetzen zentraler Fächer Mechanik Werkstoffe Fertigung Befähigung zu einfachen Auslegungsrechnungen und zur technischen Einschätzung konstruktiver Lösungen Tremmel Bildquellen: VW, SIEMENS, KAMAX, SCHAEFFLER, Niemann, Dubbel 8

9 Technische Darstellungslehre II Ziele der Lehrveranstaltung Durchgängiger Demonstrator Modellieren von Bauteilen Zusammenbau von Baugruppen Ableiten Technischer Zeichnungen Tremmel Kenntnisse über die grundlegende Funktionalität von 3D-CAD-Systemen und Befähigung zum praktischen Umgang mit diesen 9

10 Technische Produktgestaltung Ziele der Lehrveranstaltung Spannungsfeld Design for X Fertigungsgerechtes Konstruieren Kostengerechtes Konstruieren Beanspruchungsgerechtes Konstruieren und Leichtbau Befähigung zur Konzeption und Gestaltung technischer Produkte Tremmel 10

11 Ausblick auf weitere Lehrveranstaltungen Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren 3 SWS V + 1 SWS Ü (= 5,0 ECTS) Praktische Produktentwicklung mit 3D-CAD-Systemen 2 SWS V+Ü (= 2,5 ECTS) Integrierte Produktentwicklung 3 SWS V + 1 SWS Ü (= 5,0 ECTS) Innovationsmethoden I 2 SWS V (= 2,5 ECTS) Tremmel 11

12 Lehrstuhl für Konstruktionstechnik Organigramm und Forschungsgruppen Virtuelle Produktentwicklung und Konstruktionsmethodik Maschinenelemente und Bauteilauslegung Mechatronische Systeme im Maschinenbau Assistenzsysteme Tribologische PVD-/ PACVD-Schichten Nachgiebige Mechanismen Leichtbau Wälzlagertechnik Formadaptive Strukturen Nutzerzentrierte Produktentwicklung Elastische Sensoren und Aktoren Toleranzmanagement 12

13 Einblick in aktuelle Forschungsarbeiten Konstruieren in virtuellen Umgebungen Intuitive Interaktion mit virtuellen Prototypen Ein-/Ausgabe: Oculus Rift, Leap Motion Simulation: Nvidia PhysX Grafik: OpenSceneGraph + Kopplung an CAD-System Krüger 13

14 Einblick in aktuelle Forschungsarbeiten Biomechanische Menschmodelle Forschungsziel Absicherung ergonomischer Anforderungen anhand physiologisch begründeter, biomechanischer Beanspruchungsgrößen. Last Bewegung Neurale Erregung Energieumsatz Gelenkdruck Krüger CAD Integration Alters- und Leistungsadaption Bewegungssynthese 14

15 Einblick in aktuelle Forschungsarbeiten Integration von Strukturoptimierungsmethoden Formoptimierung Flächenbasierte Rückführung Topologieoptimierung Volumenbasierte Rückführung Stangl Computergrafik und CAD Programmierung Assistenzsystementwicklung Reverse Engineering von Bauteilstrukturen 15

16 Lehrstuhl für Konstruktionstechnik Studien-, Abschlussarbeiten, Hiwi-Tätigkeit Unser Lehrstuhl bietet regelmäßig Informatik-affine Tätigkeiten! Simulation Effiziente Algorithmen Echtzeitanwendungen Optimierung Visualisierung Computer Aided Design Computergrafik Visualisierung/VR/AR Bild- und Mustererkennung Wissensbasiertes Konstruieren Datenbanken Data Mining Statistik Kooperationen: Stangl 16

17 Vorstellung Nebenfach Maschinenbau: Produktentwicklung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Rückfragen: oder 09131/

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