Entwerfen – Entwickeln – Erleben. Drei zentrale Begriffe aus dem Alltag der Produktentwicklung stehen als Motto über den Beiträgen dieses Buches und sind das verbindende Element zwischen den differenzierten Sichtweisen der einzelnen Autoren zu einem gemeinsamen Gegenstand: Dieser umspannt das weite Feld der Entwicklung und Gestaltung von Produkten von der ersten Idee bis zu deren Benutzung. Dabei ist für den Designer das Ziel allen Entwerfens und Entwickelns das positive Erleben des Produktes durch dessen Benutzer. Aber bereits beim Entwerfen, d. h. dem Schaffen von Neuem, bei dem Ideen generiert und Wege zur Umsetzung in ein Produkt gesucht werden und beim Entwickeln, dem Ausarbeiten, Erproben, Verändern und detaillierten Festlegung aller Produkteigenschaften, möchte der Designer vorwegnehmen, wie das künftige Produkt auf den Nutzer wirken wird. Doch der Designer tut das nicht allein. Die integrierte Produktentwicklung ist ein sehr komplexer Prozess, in dem viele verschiedene Fachdisziplinen eng zusammenarbeiten müssen, um am Markt erfolgreiche Produkte platzieren zu können. Zum Thema Industriedesign in komplexen und interdisziplinären Entwicklungsprozessen wird durch dieses Buch ein weiterer Baustein hinzugefügt. Dieses Buch enthält die Beiträge zum Technischen Design (Industriedesign, Transportation Design und Produkterleben) der Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben 2012. Ein separater Band, herausgegeben von Ralph Stelzer et al. (ISBN 978-3-942710-80-0) enthält die Textfassungen der Fachvorträge zu den thematischen Schwerpunkten Virtuelle Produktentwicklung (CAD-Einsatzszenarien, Virtual Reality und Product Lifecycle Management), Konstruktion (Konstruktionstechnik und -methodik, Reverse Engineering und Maschinenelemente).

Die rechnergestützte Topologieoptimierung wird zur Gestaltoptimierung, also im Wesentlichen zur Gewichtsreduktion von Bauteilen oder komplexeren Strukturen eingesetzt. Da die Funktionalität im Rahmen von FEM-Programmen zur Verfügung gestellt wird, erfordert sie umfangreiche Kenntnisse zur Bedienung der Software und der festigkeitstechnischen Grundlagen und wird daher überwiegend von Berechnungsexperten im rein technischen Kontext im Maschinenbau oder Luft- und Raumfahrzeugbau angewendet. Allerdings zeigen vereinzelte Arbeiten wie die Sitzmöbel »Bone Furniture«, die aus einer Zusammenarbeit des Studios »Joris Laarman Lab« mit Opel resultieren (Laarman 2006, Abbildung 1), dass derartige Methoden für das Design interessant sein können. [... aus der Einleitung]

In Sweden upper secondary school education is organised in programmes. One of these programmes is the Technology programme that covers five orientations, one of which is Design and Product Development. This thesis is based on the idea that a clearer link between upper secondary school and the demands of professional life in the area of product development is beneficial to both students and industry. Product development is performed in cross-functional teams were understanding of others competences is important. It is therefore argued that, in order to enhance both teaching and learning, interdisciplinary considerations need to be explored. In this thesis, we turn to engineers and industrial designers. The aim of the present study is to get professional actors’ views on knowledge and skills needed within the field of design and product development and to examine whether there are key areas that facilitate an interdisciplinary approach suitable to focus on for educational purpose. As artefacts play a central role in product development the informants’ views on different products/artefacts are also examined. This reasoning results in an a two-part overall research question (a) What thoughts do professional engineers and industrial designers express regarding necessary knowledge and skills, and (b) what relevance does this have for upper secondary school teaching of product development? This overall research question is examined through two sub- studies, both performed at the same time, one conducted as a semi- structured interview and the other using the repertory grid technique. Twelve engineers and industrial designers are interviewed. The first study examines the informants’ thoughts on knowledge and skills required in their work. The same informants’ interpretations and valuations of artefacts are examined in the second sub-study. In sub-study 1 two topics of significance to the informants are identified. These topics are: [1] To act within the team (Figure 4). The ability to navigate and position oneself within a team is, according to the interviewees, a necessary skill in design and product development work. Its character can be described as including specific vocational knowledge and skills as well as issues of general and interdisciplinary nature as collaborating, compromising, communicating, and leadership. The second topic [2], to CAD (Figure 4) includes both skills with CAD software and the ability to understand relationships between a CAD model on screen and the final product. The third topic [3] - a valuation of artefacts - is the outcome of sub- study 2 (Figure 4). This topic was found interesting and further analysed, resulting in the development of a comparison procedure. The result demonstrates how the interviewees interpret and discuss artefacts’ functionality linked to cultural values. These three topics are found to be relevant for technology education at upper secondary school level geared towards design and product development to explore. To act within the team can inspire the development of activities in which project and teamwork are in focus. The purpose of the CAD model in product development is to visualise a product that does not yet exist. To CAD highlights the complexity of this visualisation ability. In the educational context the students can train this ability by developing digital models into physical models or prototypes. Valuations of artefacts, the interviewees associate artefacts’ functionality with certain characteristics. In education students should learn that we are not neutral in our relations to products and other artefacts. In conclusion, a need for teachers to discuss artefacts from different perspectives such as sustainability, usability, identity and so on is also pointed out. / <p>QC 20150212</p>

Die additive Fertigungstechnologie hat in den vergangenen Jahren durch kostengünstige Systeme Einzug in den Massen- und Consumer-Markt erhalten. Diese Entwicklung befähigte die sogenannte Maker-Szene, eine Gruppierung von Heimwerkern mit Bezügen zur Hacker- und Do-it-yourself-Kultur, kostengünstig und schnell Produktideen in Funktionsprototypen umzusetzen. Neben der reinen Hobbyanwendung bietet die Entwicklung der letzten Jahre aus Sicht der Produktentwicklung auch neue Chancen für die Strategie des Open Design. Demgegenüber steht das Problem der unterschiedlichsten Bildungs- und Ausbildungshintergründe der sich freiwillig beteiligenden Entwickler, eine stark iterative Vorgehensweise in der Produktentwicklung mit häufigen Anpassungszyklen und vielen physischen Teilprototypen, sowie einer lokal sehr unterschiedlichen qualitativen Fertigungsinfrastruktur. Diese Umstände führen derzeit zu einer schwankenden Qualitätsgüte der Ergebnisse und stellen gerade im Hinblick auf die Produktsicherheit eine immense Herausforderung dar. Aus den genannten Gründen soll die Maker-Szene mit Hilfe des vorliegenden Beitrags zur Erzeugung funktional abgesicherter Geometriemodelle befähigt werden.

Es besteht weitgehender Konsens darüber, dass Designer mit anderen Beteiligten gemeinsam bereits in frühe Phasen von Innovations- und Entwicklungsprozessen eingebunden werden müssen. Unterschiedliche Ausbildungsformen, Begriffe, Methoden und Fachkulturen von Designern und den traditionell in Technologieentwicklung involvierten Ingenieuren und Naturwissenschaftlern erschweren oder verhindern in der Praxis oftmals eine effektive Zusammenarbeit. Dieses Buch widmet sich in diesem Kontext dem bislang nur unzureichend gelösten Problem der Akquise des für den Designentwurf relevanten Wissens aus dem individuell verfügbaren Repertoire: Während diese bei Experten weitgehend intuitiv abläuft ist, stellt sie insbesondere für ingenieurwissenschaftlich vorgebildete Designnovizen ohne spezifische methodische Unterstützung ein Problem dar. Um geeignete Methoden auswählen und entwickeln zu können, wird in einem umfangreichen theoretischen Teil untersucht, wie dieses individuelle Designwissen charakterisiert ist. Auf Grundlage einer umfassenden Definition von Designwissen werden potenziell geeignete Methoden zur Unterstützung dessen Akquise dargestellt und bewertet. Reflexive Methoden auf der Basis generischer Fragelisten sowie narrative Methoden auf Basis von Nutzer-Archetypen (Personas) und normativen Szenarien bilden dabei den Schwerpunkt. Der empirische Teil umfasst vier Untersuchungen. Der tatsächliche Effekt von spezifischen reflexiven und narrativen Methoden bei der individuellen Wissensakquise wird in drei Studien mit experimentellem Charakter nachgewiesen und diskutiert. Eine vergleichende explorative Feldstudie zum Einsatz von Methoden in der beruflichen Praxis von Designern und Konstrukteuren ergänzt die Erkenntnisse und hilft, diese in einen breiteren Kontext einzuordnen.:0 VORWORT v 0.1 Danksagung v 0.2 Anmerkungen zu Form und Sprache vii 0.3 Einordnung der Arbeit in den Designforschungskontext viii 1 EINFÜHRUNG 1 1.1 Wissenschaftliche Problemlage 1 1.2 Methodisches Vorgehen 7 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 9 2.1 Entwerfen 9 2.1.1 Neues Schaffen 9 2.1.2 Entwurfsdisziplinen 10 2.1.3 Innovation 21 2.1.4 Kreativität 27 2.2 Entwurfsaufgaben als Probleme 33 2.2.1 Entwurfsaufgaben als schwach strukturierte Probleme 34 2.2.2 Entwurfsaufgaben als bösartige Probleme 37 2.2.3 Entwurfsaufgaben als komplexe Probleme 39 2.2.4 Entwurfsaufgaben als wissensreiche Probleme 41 2.2.5 Entwurfsprobleme als Kategorie 43 2.2.6 Zusammenfassung 45 2.3 Entwurfsprozesse 47 2.3.1 Entwerfen als menschliches Problemlösen 47 2.3.2 Entwerfen als reflexive Konversation 53 2.3.3 Entwerfen als psychisch regulierte Tätigkeit 56 2.3.4 Vorgehensmodelle in den Disziplinen 68 2.3.5 Zusammenfassung 72 2.4 Entwurfswissen 74 2.4.1 Eingrenzung des Begriffs 74 2.4.2 Nicht-Wissen und Unsicherheit 80 2.4.3 Vor- und Erfahrungswissen 83 2.4.4 Fakten- und Episodisches Wissen, Sach- und Handlungswissen 86 2.4.5 Soziokulturelles und Alltagswissen 89 2.4.6 Implizites und explizites Wissen 92 2.4.7 Objektives, subjektives, rationales und emotionales Wissen 100 2.4.8 Zusammenfassende Definition 103 2.5 Methoden zur Wissensakquise 108 2.5.1 Markt- und Zielgruppenanalysen 109 2.5.2 Anforderungslisten 113 2.5.3 Brainstorming und Derivate 117 2.5.4 Assoziation und Analogiebildung 119 2.5.5 Entwurfszeichnen und Entwurfshandeln 122 2.5.6 Fragenbasierte Selbstreflexion 124 2.5.7 Narration 126 2.5.8 Persona 129 2.5.9 Szenario 135 2.5.10 Methodenakzeptanz in der Praxis 143 2.6 Zusammenfassung und Auswahl geeigneter Methoden 147 3 EMPIRISCHE UNTERSUCHUNGEN 151 3.1 Methodeneinsatz in frühen Entwurfsphasen in der Praxis von Designern und Konstrukteuren 154 3.1.1 Problem und Fragestellungen 154 3.1.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 157 3.1.3 Ergebnisse der Untersuchung 160 3.1.4 Interpretation und Diskussion 176 3.2 Unterstützung der Anforderungsermittlung durch fragenbasierte Selbstreflexion 180 3.2.1 Problem und Fragestellungen 180 3.2.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 183 3.2.3 Ergebnisse der Untersuchung 184 3.2.4 Diskussion und Interpretation 186 3.3 Unterstützung der Akquise von Designwissen durch narrative Methoden 189 3.3.1 Problem und Fragestellungen 189 3.3.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 192 3.3.3 Ergebnisse der Untersuchung 197 3.3.4 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse 205 3.4 Unterstützung der Akquise von Designwissen durch fragenbasierte Selbstreflexion 211 3.4.1 Problem und Fragestellungen 211 3.4.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 212 3.4.3 Ergebnisse der Untersuchung 216 3.4.4 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse 227 4 ZUSAMMENFASSUNG 233 5 AUSBLICK 243 6 VERZEICHNISSE 247 6.1 Literaturverzeichnis 247 6.2 Abbildungsverzeichnis 282 6.3 Tabellenverzeichnis 285 6.4 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis 287 7 ANHANG 289

This thesis presents work on a holistic approach for improving the overall design of solar cooling systems driven by solar thermal collectors. Newly developed methods for thermodynamic optimization of hydraulics and control were used to redesign an existing pilot plant. Measurements taken from the newly developed system show an 81% increase of the Solar Cooling Efficiency (SCEth) factor compared to the original pilot system. In addition to the improvements in system design, new efficiency factors for benchmarking solar cooling systems are presented. The Solar Supply Efficiency (SSEth) factor provides a means of quantifying the quality of solar thermal charging systems relative to the usable heat to drive the sorption process. The product of the SSEth with the already established COPth of the chiller, leads to the SCEth factor which, for the first time, provides a clear and concise benchmarking method for the overall design of solar cooling systems. Furthermore, the definition of a coefficient of performance, including irreversibilities from energy conversion (COPcon), enables a direct comparison of compression and sorption chiller technology. This new performance metric is applicable to all low-temperature heat-supply machines for direct comparison of different types or technologies. The achieved findings of this work led to an optimized generic design for solar cooling systems, which was successfully transferred to the market.