In der industriellen Fertigung unterliegen die Produkteigenschaften und -parameter, unabhängig vom eingesetzten Fertigungsverfahren, gewissen Streuungen. Im Rahmen der Qualitätsprüfung wird daher ermittelt, inwieweit die festgelegten Qualitätsanforderungen an das Produkt bzw. Werkstück trotz der Fertigungsstreuungen erfüllt werden (Brunner et al. 2011) [...] Insbesondere bei einer visuellen Prüfung durch den Menschen hängt das Ergebnis jedoch sehr stark vom jeweiligen Prüfwerker ab. Die wesentlichen Faktoren für die Erkennungsleistung sind Erfahrung, Qualifizierung und Ermüdung des Prüfers, Umgebungsbedingungen, wie Beleuchtung, Schmutz oder akustische Störfaktoren, aber auch die Anzahl und Gewichtung der zu bewertenden Merkmale (Keferstein et al. 2018). Infolge dessen kann die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse negativ beeinflusst werden. Gleiches gilt für die vollständige und konsistente Dokumentation der Sichtprüfung [...] Vor diesem Hintergrund wird ein Mixed Reality-basiertes Assistenzsystem entwickelt, welches den Prüfwerker bei der Durchführung und Dokumentation der visuellen Sichtprüfung unterstützen soll. Die Anforderungen dieses Ansatzes sind aus einem Kooperationsprojekt in der Automobilindustrie abgeleitet. Das dargestellte Assistenzsystem ist daher Teil von übergeordneten Aktivitäten im Zusammenhang mit 3D-Master und einer zeichnungsfreien Produktdokumentation. [...aus der Einleitung]

Der Beitrag gibt einerseits eine Übersicht über die Möglichkeiten von virtuellen Produktdarstellungen durch Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und 360° Medien und vergleicht diese hinsichtlich geeigneter Kriterien um eine gezielte Kommunikation zu erreichen. [... aus der Einleitung]

In der Produktentwicklung nimmt die Bedeutung von Head-Mounted-Displays (HMD) stetig zu. Mit HMDs ist es möglich, virtuelle Objekte zu betrachten und mit diesen in realem oder virtuellen Kontext zu interagieren. Die Entwicklung von HMDs im Entertainment-Bereich und die nativen Augmented-Reality(AR)-Funktionen von Smartphones und Tablets (Apple Inc. 2019, Google Inc. 2019) machen AR- und Virtual-Reality(VR)-Anwendungen einer breiten Nutzerbasis zugänglich. Die individuelle Entwicklung dieser Anwendungen ist mit heutigen Software-Werkzeugen umfangreich möglich. Im Bereich der Produktentwicklung und Schulung werden die Geräte ebenfalls genutzt, bedürfen jedoch intensiver Erforschung und Anpassung an individuelle Bedürfnisse. Besondere Anforderungen kommen auf AR- und VR-Systeme zu, wenn Nutzende kollaborieren möchten. Anders als im Entertainment-Bereich spielen hier die Genauigkeit der Sensorik, eine konsistente Wahrnehmung aller Teilnehmenden und Möglichkeiten zur Vermittlung von Ideen und Anmerkungen eine tragende Rolle. Als Werkzeug für einen solchen Gedankenaustausch werden neben verbaler Kommunikation und Textverkehr meist Annotationen genutzt. Bedingt durch gerätespezifische Eingabemethoden müssen Annotationssysteme und Annotationen in AR und VR anders gestaltet werden als in klassischen Desktopanwendungen. In einem Review erzeugte Annotationen beinhalten wichtige Informationen, die in den Entwicklungsprozess integriert werden müssen. Dementsprechend bedarf es einer Möglichkeit, Annotationen auch nach dem Review verwenden zu können. Diese verschiedenen Aspekte der Kollaboration sollen im Folgenden näher untersucht werden, um wichtige Erkenntnisse für den Einsatz von HMDs als Basis einer kollaborativen Umgebung zu vermitteln. [... aus der Einleitung]

Die Auswertung von Unfallzahlen an Produktionsmaschinen der vergangenen Jahre zeigt, dass nach Jahren sinkender Unfallzahlen eine Stagnation eintritt (Mödden 2018). Der Unfallstatistik der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) ist außerdem zu entnehmen, dass die Ursache für tödliche oder schwere Unfälle sehr häufig freigesetzte Werkstücke sind. In den meisten Fällen lagen mangelhafte Aufspannsituationen vor (Kesselkaul Meyer 2016). Wenn die Möglichkeiten der inhärent sicheren Konstruktion und der technischen Schutzmaßnahmen ausgeschöpft sind und trotzdem Restrisiken verbleiben, muss im Schritt 3 die Benutzerinformation, die als instruktive Sicherheit zusammengefasst wird, darauf hinweisen (Neudörfer 2014, ISO 12100 2011, MRL 2006). Das Problem ist hierbei, dass die Beachtung der instruktiven Sicherheit vom Bediener abhängig ist. Das Vertikal-Drehen auf Fräsbearbeitungszentren ist ein arbeitssicherheitstechnisch besonders kritischer Prozess, weil dafür die Maschine mit vollwertigen Rotationsachsen für das Werkstück ausgerüstet wird. Durch die hohen Drehzahlen der Werkstücke steigen deren kinetische Energie und damit das Gefährdungsrisiko gegenüber der reinen klassischen Fräsbearbeitung stark an. Im Stillstand und bei geringen Drehzahlen hat das Werkstück dagegen in der Regel einen sicheren Stand und vermittelt dem Maschinenbediener unter Umständen eine trügerische Sicherheit. Wird das Werkstück außerdem manuell gespannt, entstehen trotz ausreichender technischer Zuverlässigkeit des Systems 'Werkzeugmaschine-Spannmittel-Werkstück' Unwägbarkeiten, die rein auf das menschliche Handeln also die Mensch-Maschine-Interaktion zurückzuführen sind. Die auf einer bewährten Risikoabschätzung beruhende normungstechnische Konvention erfordert Überwachungsfunktionen und instruktive Sicherheit für die konkrete Werkstückspannung (ISO 16090 2017). Sie setzt also quasi einen idealen und z. B. nicht ermüdenden und immer richtig handelnden Maschinenbediener voraus. Die oben erwähnten Unfallzahlen sind ein Beweis, dass die reale Situation nicht befriedigend ist. Die wesentliche Frage ist: Wie kann die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) als Teil des Maschinendesigns sicherer gestaltet werden? Und auf das konkrete Beispiel bezogen: Wie kann die Instruktion so verbessert werden, dass schwere Unfälle verhindert werden? Um diese Frage zu beantworten, ist es im ersten Schritt notwendig, den Einfluss der menschlichen Unzuverlässigkeit zu quantifizieren, um ihn so sowohl in technisch-physikalische Auslegung als auch in die Bewertung der Maschinensicherheit einfließen zu lassen.

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.

Der Titel unseres Beitrages hätte auch lauten können: Digitale Revolution – was nun? Die Digitalisierung lässt Alles überall und jederzeit stattfinden, beschleunigt Arbeitsprozesse dramatisch, intensiviert die Kommunikation („always on“), verändert Konsum- und Freizeitverhalten und verändert die ehemals linear in Einzeldisziplinen denkbare Welt in ein komplexes, nichtlineares und disruptives System mit sehr unterschiedlichen Akteuren. Die analoge Welt besteht weiterhin, Bytes liefern weder Stoff noch Energie, sondern verbrauchen Kilojoules. Wissen um Prozesse ist Macht. Antwortsysteme auf die geschilderte Anforderungsstruktur müssen ebenfalls schnell, komplex und multidisziplinär sein. Was aber ermöglicht die dafür erforderliche schnelle und verlässliche Kommunikation? Ein Teil einer Antwort ist technisch, darauf gehen wir hier nicht ein. Ein anderer Teil hat viel damit zu tun, wie wir denken und uns in Gruppen verhalten und welche Kommunikationskultur wir nutzen. Erzählungen darüber, wer wir sind, welchen Regeln wir folgen und welche Ziele wir haben stellen den wahrscheinlich wichtigsten Mechanismus unserer Entwicklung dar und sind in Form von Modellen (Stachowiak 1973) Kern jeder Disziplin. Beispielhaft sei die Hooksche Feder als Modell für linear elastisches Werkstoffverhalten genannt; das abstraktere Modell der Elastizität ist in beinahe jedem Fach vertreten. Bei der nachträglichen Auswertung mehrerer designgetriebener Forschungsvorhaben ist zu beobachten, dass Szenarien als komplexe deskriptive und präskriptive Modellsysteme die wesentliche kulturell verankerte Kommunikationsbasis zur Zusammenarbeit in multidisziplinären Teams darstellen. Warum das so ist und wie Szenarien von multi- oder transdisziplinären Teams genutzt werden können, beschreiben wir im Folgenden.

Insbesondere die frühen Phasen in Prozessen der Mechatroniksystementwicklung sind durch ein hohes Maß an Unsicherheit gekennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt des Produktentstehungsprozesses liegen lediglich vage und unscharfe Anforderungen an das Produkt vor, welche es zu konkretisieren gilt. Aktuelle Herausforderungen der Produktentwicklung haben einen verstärkenden Effekt auf die Unsicherheiten in frühen Entwicklungsphasen. Diesen begegnen Unternehmen aus dem Bereich der Mechatroniksystementwicklung zunehmend mit der Implementierung agiler Entwicklungsansätze in ihre etablierten Prozesse. Neben der frühen und kontinuierlichen Kundeneinbindung, der klare Ausrichtung der Prozesse auf die Wertsteigerung der Produkte aus Kundensicht, flachen und offenen Hierarchien und dem stetigen Aufbau und Weiterentwicklung von Prototypen verleihen meist geplante Iterationen den jeweiligen Projekten das Adjektiv „agil“. Die Vielfalt der in der Literatur beschriebenen und meist generisch formulierten Arten von Iterationen (geplant oder ungeplant, korrekturbezogen oder progressiv) ist jedoch sehr groß. Zudem werden Iterationen in der Praxis meist intuitiv und unbewusst durchgeführt, was zum einen dazu führt, dass das jeweilige Entwicklungsvorgehen nicht situationsoptimal ausgeführt wird oder gar hinsichtlich der Ergebnissynthese und –Analyse redundante Tätigkeiten erfolgen. Aus diesem Grund verfolgt das vorliegenden Forschungsvorhaben die Zielsetzung, einen Beitrag zur Unterstützung der Produktentwickler in frühen Entwicklungsphasen bei der Identifikation notwendiger Iterationen zu leisten. Durch eine Berücksichtigung dieser in der kurz- und mittelfristigen Projektplanung kann somit die Prozessunsicherheit reduziert werden.

Die Digitalisierung im Bauwesen steht unter der großen Überschrift Building Information Modeling (BIM). Ziel ist es, Software-Unterstützung für den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks zu schaffen, beginnend bei der Planung über die Bauausführung bis hin zu Bewirtschaftung und Rückbau. Im Ergebnis sollen alle Prozesse effektiver und effizienter gestaltet werden, um die Produktivität der Bauwirtschaft signifikant zu erhöhen. Hierbei sind die verschiedenen Software-Lösungen so ausgelegt, dass ein übergreifendes virtuelles Gesamtmodell entsteht, welches die Gebäudefunktion zum Planungszeitpunkt simuliert und zu optimieren erlaubt, die interdisziplinäre Zusammenarbeit fördert und die Kommunikation zwischen allen Beteiligten erleichtert. Die vielleicht wichtigste und am deutlichsten sichtbare Rolle spielt dabei, neben der Standardisierung der Datenformate, die Umstellung von 2D- auf 3D-Geometriemodelle. In dieser Arbeit wird beschrieben, welche Herausforderungen und Chancen bezüglich BIM für die Planung von Bahn-Bauwerken bestehen. Der spezifische Fokus liegt auf der Anwendung von 3D-CAD- und 3D-Laserscan-Modellen der zu erstellenden Anlagen.

Egg consumption in Sweden is very high, which means a lot of egg shells are thrown out. For example the average swede consumes about 350 eggs every year. In this thesis I have investigated how eggshells can be applied in new areas as a resource, and I want to inspire the reader and encourage them to rethink what is called waste. Is it really waste or a possible resource? The work began with literature search, interviews and a survey to understand people's views on eggshells. I have concluded that not a lot of people know what eggshells are made of, and what they are used for. In a literature search I came across many scientific articles on eggshells. According to King’ori (2011) eggshells are used as fertilizers, used in medicine, cosmetic surgery, and dental care, calcium supplements, in the food industry and in crafts. When eggshell is thrown as food waste it creates problems in recycling stations, the eggshell is like sediment and lies at the bottom of tanks and pipes. The recycling staff have to perform additional work when cleaning tanks and pipes as eggshells are like sediment and lay at the bottom. The staff have to manually shoot out eggshells with many other useful materials that could have been digested and become biogas. This is an exploratory thesis where I investigate the material eggshell through a material-driven design process to find new sustainable uses. I follow the material-driven design process method by Karana et al.( 2015) plus my own added steps during the process. Material driven design process is a process where designers use a material to find the attributes of the material. These are then presented in new contexts or already existing contexts, this means that the material on the existing product can be replaced. This differs from traditional design, where the material is chosen based on wanted attributes. This report will give you an understanding of the material-driven design process-method and how I have carried out a material-driven design process, to develop different material properties of eggshells. The report ends with a concluding discussion and presents new eggshell-based materials that I have produced in the form of a demonstrator. It is a book which has two different materials, a hard material and a paper material which are combined and put together with a steel thread. I will also share my knowledge about eggshells and what potential it has in the future.

Genom åren har det funnits en marknad för att förhindra samt öka chanserna att bli gravid. Individer har vänt sig till appar för hjälp, där syftet har varit att öka individenskunskap om när fertilitetfönstret sker under cyklens gång. Fertilitetfönstret kan upptäckas genom olika metoder. Under studiens gång las fokus på att bygga uppförståelse för basal kroppstemperatur. Därefter vidareutvecklades en smart tandborste integrerat med en temperature sensor, med syftet att kunna identifiera korrelation mellan basal kroppstemperatur och ägglossning. Syftet var att undersöka om en smart tandborste integrerat med en temperatur sensor, kunde identifiera potential ägglossning. Identifiering kunde skapas genom finna den potentiella sambandet mellan basal kroppstemperatur och ägglossning. Produktenskapades genom användning av maskininlärningsteknik. Det uppsatta syftet svaradepå forskningsfrågorna; kan maskininlärningstekniker stödja förutsägelse av ägglossning från basal kroppstemperatur (förkortning Eng: BBT) med en smart tandborste och hur ska en temperatursensor integreras i en elektrisk tandborste? Fördjupningsarbetet delades in i tre delar, undersökning av basal kroppstemperatur, data analys och produktdesign. En litteraturstudie utfördes av alla delar där undersökning om vilka likheter kroppstemperatur har mot basal kroppstemperatur, hur data analys kan användas till att upptäcka ägglossning med basal kroppstemperatur, och hur en produkt kan bäst designas för målen i arbetet. Före påbörjandet av examensarbete, samlades 11 individers basal kroppstemperatur in. Den valda metoden för att vidare analysera den givna data kallas för k-means clustering. Underdataanalysen ändrades antalet grupperingar för att finna grupper där potentiell ägglossning kunde ha uppstått. Validering av dessa potentiella grupper gjordes med data hämtat från hemsidan my monthly cycle. För produktutveckling användes flera olika tekniker, för att vägleda samt analysera produkten från olika perspektiv. Genom noggrann mätning av kroppstemperatur kunde den basala kroppstemperaturen uppskattas, med en okänd noggrannhet. Kluster av den för-insamlade dataformades och visade att vissa grupper kunde tolkas ha potential till ägglossning. Dessa potentiella grupper kunde valideras till att ha majoriteten av ägglossningsdata tilldelat till dem när färre grupperingar gjordes. En optimal prototyp skapades med hänsyn på hållbarhet, och bekvämlighet, både för bruk och minskning av sysslor. Sammanfattningsvis visade användning av klusteranalys ha en potentiell möjlighetför att kunna detektera ägglossning hos kroppstemperatur data som samlas in med en smart tandborste. För framtida forskning bör en tandborstdesign först skapas för att samla in basal kroppstemperatur data, där följaktligen blir att använda den insamlade datan till data analysen