Aus der Einleitung: "Die Produktarchitektur ist ein Modell zur Abbildung der Verknüpfung zwischen funktionaler und physischer Sichtweise auf ein Produkt und Ausgangspunkt für eine Vielzahl von Methoden, u. a. zur Funktionsintegration oder Modularisierung. Die dabei adressierten Ziele der Produktentwicklung sind sehr unterschiedlich und fokussieren bspw. die Reduktion der Teilezahl und des Gesamtgewichts oder eine effiziente Variantenerzeugung durch Produktbaukästen. Der Lösungsraum bei der Produktarchitekturgestaltung wird maßgeblich durch bekannte und nutzbare Technologien und deren Restriktionen bestimmt. So geht die spanende Fertigung mit steigender geometrischer Komplexität der Bauteile oftmals mit einer erheblichen Kostensteigerung einher. Werkzeugerfordernde Fertigungstechnologien wie bspw. das Druckgießen sind in der Regel nur für größere Bauteilstückzahlen rentabel. Die Einführung additiver Fertigungsverfahren bietet neue Möglichkeiten zur Überwindung dieser Restriktionen und zur Realisierung zusätzlicher Freiheiten in Bezug auf die geometrische Gestaltung sowie Materialzusammensetzung bei der Produktarchitekturgestaltung. Während der Produktentwicklung werden die Potentiale additiver Fertigungsverfahren jedoch oft nicht umfassend berücksichtigt, wodurch besonders bei der Gestaltung der Produktarchitektur große Potentiale unerschlossen bleiben. Stattdessen erfolgt die Gestaltung der Produktarchitektur implizit und Möglichkeiten bspw. zur Funktionsintegration werden nur vereinzelt genutzt. Aus diesem Defizit leitet sich die zentrale Fragestellung dieses Beitrags ab: Wie können Potentiale additiver Fertigungsverfahren bei der Gestaltung der Produktarchitektur systematisch berücksichtigt werden? Zur Beantwortung dieser Frage wird in Abschnitt 2 die Produktarchitekturgestaltung in den Produktentwicklungsprozess eingeordnet und aufgezeigt, wie verschiedene Zielstellungen einer Produktentwicklung durch sie adressiert werden können. Technologische Einflüsse auf die Produktarchitekturgestaltung werden in Abschnitt 3 am Beispiel von additiven Fertigungstechnologien erläutert, bevor in Abschnitt 4 ein methodisches Rahmenwerk vorgestellt wird, welches die Nutzung von Potentialen additiver Fertigungsverfahren durch die Bereitstellung von Prinzipien unterstützt. Die Anwendung des Rahmenwerks wird in Abschnitt 5 am Beispiel eines adaptiven Drehgelenks für Parallelroboter verdeutlicht.

Aus der Einleitung: "Die Produktarchitektur ist ein Modell zur Abbildung der Verknüpfung zwischen funktionaler und physischer Sichtweise auf ein Produkt und Ausgangspunkt für eine Vielzahl von Methoden, u. a. zur Funktionsintegration oder Modularisierung. Die dabei adressierten Ziele der Produktentwicklung sind sehr unterschiedlich und fokussieren bspw. die Reduktion der Teilezahl und des Gesamtgewichts oder eine effiziente Variantenerzeugung durch Produktbaukästen. Der Lösungsraum bei der Produktarchitekturgestaltung wird maßgeblich durch bekannte und nutzbare Technologien und deren Restriktionen bestimmt. So geht die spanende Fertigung mit steigender geometrischer Komplexität der Bauteile oftmals mit einer erheblichen Kostensteigerung einher. Werkzeugerfordernde Fertigungstechnologien wie bspw. das Druckgießen sind in der Regel nur für größere Bauteilstückzahlen rentabel. Die Einführung additiver Fertigungsverfahren bietet neue Möglichkeiten zur Überwindung dieser Restriktionen und zur Realisierung zusätzlicher Freiheiten in Bezug auf die geometrische Gestaltung sowie Materialzusammensetzung bei der Produktarchitekturgestaltung. Während der Produktentwicklung werden die Potentiale additiver Fertigungsverfahren jedoch oft nicht umfassend berücksichtigt, wodurch besonders bei der Gestaltung der Produktarchitektur große Potentiale unerschlossen bleiben. Stattdessen erfolgt die Gestaltung der Produktarchitektur implizit und Möglichkeiten bspw. zur Funktionsintegration werden nur vereinzelt genutzt. Aus diesem Defizit leitet sich die zentrale Fragestellung dieses Beitrags ab: Wie können Potentiale additiver Fertigungsverfahren bei der Gestaltung der Produktarchitektur systematisch berücksichtigt werden? Zur Beantwortung dieser Frage wird in Abschnitt 2 die Produktarchitekturgestaltung in den Produktentwicklungsprozess eingeordnet und aufgezeigt, wie verschiedene Zielstellungen einer Produktentwicklung durch sie adressiert werden können. Technologische Einflüsse auf die Produktarchitekturgestaltung werden in Abschnitt 3 am Beispiel von additiven Fertigungstechnologien erläutert, bevor in Abschnitt 4 ein methodisches Rahmenwerk vorgestellt wird, welches die Nutzung von Potentialen additiver Fertigungsverfahren durch die Bereitstellung von Prinzipien unterstützt. Die Anwendung des Rahmenwerks wird in Abschnitt 5 am Beispiel eines adaptiven Drehgelenks für Parallelroboter verdeutlicht.

Im Zuge der Globalisierung sehen sich produzierende Unternehmen mit einem kontinuierlich anwachsenden Wettbewerbsdruck konfrontiert. Aufgrund dessen sehen sich viele Marktakteure zu einer intensivierten Spezialisierung gezwungen, um auf kunden-individuelle Anforderungen eingehen zu können. Einen möglichen Lösungsansatz zur Bewältigung dieser Herausforderung bietet der Ansatz der Modularisierung. Hier wird allerdings nicht konkret ein Baukasten definiert, vielmehr werden verschiedene Alternativen generiert. Die Entscheidung, welcher Baukasten schlussendlich implementiert wird, fällt meist aufgrund einiger weniger Einflussfaktoren sowie maßgeblich durch Expertenentscheidungen. An dieser Stelle setzt der vorliegende Beitrag an. Um ein quantifizierbares und ganzheitliches Kriterium zur Unter-stützung der Auswahl modularer Baukastensysteme zu bieten, wird eine multifaktorielle Simulation eingesetzt. Einer der maßgeblichen Aspekte derer ist die beidseitige Inbezugnahme von sowohl Kunden- als auch Unternehmensperspektive. Dies wird v.a. durch die Verwendung eines dynamischen Produktkonfigurationssystems ermöglicht. Um die zugrundeliegenden, teils komplexen Produktarchitekturen datentechnisch konsistent und pflegbar zu halten, wird zusätzlich der Einsatz einer modellbasierten Datenstruktur aufgezeigt. Die Verwendung des Model-Based Systems-Engineering (MBSE) Ansatzes hilf dabei, die vielschichtigen Zusammenhänge des Modulbaukastens in einer konsistenten und maschinenlesbaren Form auszudrücken. Somit kann das Konfigurationssystem produktunabhängig auf die Ontologie der zugrundeliegenden Datenstruktur zugreifen. Für die Baukastensimulation wird dieses Konfigurationssystem rekursiv für mehrere Kundenanfragen und alternative Baukästen eingesetzt, um anschließend mittels eines geometrisch-mathematischen Algorithmus ein multi-dimensionales Entscheidungskriterium hinsichtlich der Baukasten-performance zu generieren.