Die Analyse des wissenschaftlich-technischen Standes zeigt, dass die gegenwärtige mineralogisch-petrographische Gesteinscharakterisierung in vielen Fällen nur eine verbale Gefügebeschreibung erlaubt. In der Aufbereitungstechnik ist diese Verfahrensweise jedoch nicht ausreichend. Hier ist eine quantitative Charakterisierung der Gesteine erforderlich. Deshalb bestand die Aufgabe darin, eine neue mathematisch-petrographische Methode zur Charakterisierung der unterschiedlichen Gesteinseigenschaften zu entwickeln. Im Ergebnis der neuen mathematisch-petrographischen Methode wurde festgestellt, dass die verbale Beschreibung der Gesteinsstruktur und -textur durch quantitative Gesteinskennwerte ersetzt werden kann. Mit Hilfe der quantitativen Gesteinskennwerte kann eine Prognostizierung relevanter Produkt- bzw. Systemkenngrößen ohne zerkleinerungstechnische Untersuchungen vorgenommen werden. Die Gesteinskenngrößen erlauben eine Einschätzung des Gesteins hinsichtlich Brechbarkeit und Produktkornform einerseits sowie Verschleiß und erforderlichem Energieaufwand andererseits und stellen somit eine wichtige Grundlage für die Auswahl und den Betrieb der Maschinen und Anlagen der Naturstein-Industrie dar.

Die Analyse des wissenschaftlich-technischen Standes zeigt, dass die gegenwärtige mineralogisch-petrographische Gesteinscharakterisierung in vielen Fällen nur eine verbale Gefügebeschreibung erlaubt. In der Aufbereitungstechnik ist diese Verfahrensweise jedoch nicht ausreichend. Hier ist eine quantitative Charakterisierung der Gesteine erforderlich. Deshalb bestand die Aufgabe darin, eine neue mathematisch-petrographische Methode zur Charakterisierung der unterschiedlichen Gesteinseigenschaften zu entwickeln. Im Ergebnis der neuen mathematisch-petrographischen Methode wurde festgestellt, dass die verbale Beschreibung der Gesteinsstruktur und -textur durch quantitative Gesteinskennwerte ersetzt werden kann. Mit Hilfe der quantitativen Gesteinskennwerte kann eine Prognostizierung relevanter Produkt- bzw. Systemkenngrößen ohne zerkleinerungstechnische Untersuchungen vorgenommen werden. Die Gesteinskenngrößen erlauben eine Einschätzung des Gesteins hinsichtlich Brechbarkeit und Produktkornform einerseits sowie Verschleiß und erforderlichem Energieaufwand andererseits und stellen somit eine wichtige Grundlage für die Auswahl und den Betrieb der Maschinen und Anlagen der Naturstein-Industrie dar.

Einleitung Moderne Simulations- und Berechnungsmethoden, wie beispielsweise die Finite-Elemente-Methode (FEM), erlauben dem Konstrukteur bereits in einer relativ frühen Phase des Entwicklungsprozesses die wesentlichen Eigenschaften des Produktes virtuell am Computer zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Berechnungen können anschließend zur zielgerichteten Verbesserung ausgewählter Produkteigenschaften genutzt werden. Der Aufwand für die Optimierung ist dabei in erster Linie von der Komplexität des Produktes abhängig. Produkte, bei welchen die mathematischen Zusammenhänge zwischen den Ein- und Ausgangsparametern bekannt ist, lassen sich oftmals recht einfach analytisch optimieren. Bei komplexen Produkten oder einer großen Anzahl an Einflussparametern lassen sich diese Zusammenhänge in vielen Fällen nicht herleiten, so dass die Optimierung bisher meist nach dem Trial and Error-Verfahren erfolgte. Diese heuristische Vorgehensweise führt durch eine hohe Anzahl an notwendigen Iterationsschleifen zu einem extremen Anstieg der Zeit und der Kosten, wobei die Wiederholungsrate des Entwicklungsprozessschrittes in hohem Maße von der Erfahrung und dem vorhandenen Wissen des Konstrukteurs abhängig ist. Der Einsatz von wissenschaftlichen Optimierungsverfahren, wie beispielsweise der Topologieoptimierung, ermöglicht eine zielgerichtete und weitestgehend automatisierbare Optimierung von komplexen Produkten. Die hohe Komplexität des Produktes ist dabei oftmals nicht auf den ersten Blick ersichtlich. Beispielsweise gestaltet sich die Gewichtsoptimierung von Druckbehältern mit nicht rotationsymmetrischen Querschnitten aufgrund der komplexen Spannungsverläufe schwierig. Grundsätzlich wird bei Leichtbaukonstruktionen versucht, die zur Verfügung stehende Werkstofffestigkeit in den gegebenen Sicherheitsgrenzen voll auszuschöpfen. Hierfür ist es notwendig, die Materialverteilung an dem Kraftverlauf anzupassen. Bei einem mehrachsigen Spannungszustand, wie er bei den Druckbehältern mit komplexen Geometrien vorliegt, bestehen zwischen der Materialverteilung und den Spannungsverläufen über die Geometrie komplexe Zusammenhänge, so dass für die optimale Materialverteilung keine allgemeingültige triviale Lösung existiert.

Einleitung Moderne Simulations- und Berechnungsmethoden, wie beispielsweise die Finite-Elemente-Methode (FEM), erlauben dem Konstrukteur bereits in einer relativ frühen Phase des Entwicklungsprozesses die wesentlichen Eigenschaften des Produktes virtuell am Computer zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Berechnungen können anschließend zur zielgerichteten Verbesserung ausgewählter Produkteigenschaften genutzt werden. Der Aufwand für die Optimierung ist dabei in erster Linie von der Komplexität des Produktes abhängig. Produkte, bei welchen die mathematischen Zusammenhänge zwischen den Ein- und Ausgangsparametern bekannt ist, lassen sich oftmals recht einfach analytisch optimieren. Bei komplexen Produkten oder einer großen Anzahl an Einflussparametern lassen sich diese Zusammenhänge in vielen Fällen nicht herleiten, so dass die Optimierung bisher meist nach dem Trial and Error-Verfahren erfolgte. Diese heuristische Vorgehensweise führt durch eine hohe Anzahl an notwendigen Iterationsschleifen zu einem extremen Anstieg der Zeit und der Kosten, wobei die Wiederholungsrate des Entwicklungsprozessschrittes in hohem Maße von der Erfahrung und dem vorhandenen Wissen des Konstrukteurs abhängig ist. Der Einsatz von wissenschaftlichen Optimierungsverfahren, wie beispielsweise der Topologieoptimierung, ermöglicht eine zielgerichtete und weitestgehend automatisierbare Optimierung von komplexen Produkten. Die hohe Komplexität des Produktes ist dabei oftmals nicht auf den ersten Blick ersichtlich. Beispielsweise gestaltet sich die Gewichtsoptimierung von Druckbehältern mit nicht rotationsymmetrischen Querschnitten aufgrund der komplexen Spannungsverläufe schwierig. Grundsätzlich wird bei Leichtbaukonstruktionen versucht, die zur Verfügung stehende Werkstofffestigkeit in den gegebenen Sicherheitsgrenzen voll auszuschöpfen. Hierfür ist es notwendig, die Materialverteilung an dem Kraftverlauf anzupassen. Bei einem mehrachsigen Spannungszustand, wie er bei den Druckbehältern mit komplexen Geometrien vorliegt, bestehen zwischen der Materialverteilung und den Spannungsverläufen über die Geometrie komplexe Zusammenhänge, so dass für die optimale Materialverteilung keine allgemeingültige triviale Lösung existiert.

In der Frühen Phase der PGE-Produktgenerationsentwicklung werden Entscheidungen unter einem hohen Grad an Unsicherheit getroffen. Gleichzeitig haben diese Entscheidungen einen bedeutenden Einfluss auf den späteren Markterfolg von Produkten. Somit ist eine frühzeitige und kontinuierliche Validierung für den Erfolg zukünftiger Produkte notwendig. In diesem Beitrag wird ein Ansatz präsentiert, der es erlaubt, grundlegende Produkteigenschaften in der Frühen Phase der PGE-Produktgenerationsentwicklung zu beschreiben und zu modellieren. Des Weiteren werden die unterschiedlichen Beschreibungsmodelle analysiert und miteinander verglichen. Anschließend wird veranschaulicht, welche Modelle und Technologien genutzt werden können, um die gewünschten Produkteigenschaften zu validieren. Im Hinblick auf die Validierungsmethode bestimmen die Ergebnisse einer durchgeführten Expertenbefragung die Relevanz von einzelnen Umfeldern. Abschließend wird eine szenariobasierte Methode zur Validierung von Produktprofilen angeleitet und auf Grundlage eines konkreten Produktprofils bewertet.

Aufgrund der Komplexität und den hohen Anforderungen an technische Produkte im professionellen Nutzungskontext entstehen deren Entwürfe nicht losgelöst von parallel laufenden Entwicklungsprozessen, sondern in der Regel eng verzahnt im interdisziplinären Umfeld mit fachübergreifenden Entwicklerteams. Für die erfolgreiche Zusammenarbeit ist es essenziell, zielgerichtet Arbeitsunterlagen beispielsweise für Entscheidungsprozesse zu erzeugen. Für Visualisierungen aus Designprozessen, zur Repräsentation des Entwurfsgegenstandes bedeutet das, dass ihre Eigenschaften dem angestrebten Zweck entsprechend abgestimmt sein sollten. Im Entwurfsprozess werden neben den quantitativen auch die qualitativen Produktanforderungen berücksichtigt, die sich u. a. in der Produktgestaltung widerspiegeln sollen (Heufler, 2012). Die resultierende Formgebung kommuniziert neben funktionalen auch maßgeblich die semantischen Produkteigenschaften. Die Erzeugung von Entwurfsvisualisierungen folgt in der Regel keinem einheitlichen Vorgehen, sondern erfolgt sehr individuell auf der Grundlage von Erfahrungen und dem bevorzugten Werkzeug-Einsatz des Entwerfenden. Die Wahl des Werkzeugs ist demzufolge häufig nicht auf die Funktion oder den angestrebten Zweck der Visualisierung abgestimmt (Goos & Zang, 2009). Dabei sind die Visualisierungen für Kommunikations- und Entscheidungsprozesse mit anderen Fachdisziplinen essenziell und dementsprechend müssen die zu beurteilenden Aspekte präzise dargestellt sein (Chen, You, & Lee, 2003). Zweckgerecht und angemessen können Designvisualisierungen beispielsweise inspirierend oder motivierend wirken und den Austausch anregen. Unangemessen und falsch eingesetzt sind sie irreführend und vermitteln ein unklares Bild vom Entwurfsstand, was zu Zielkonflikten in der Bewertung von Produktkonzepten zwischen Entwerfenden und Entscheidern führen kann. Demzufolge ist ein wesentliches Ziel der Arbeit zu untersuchen, inwieweit die Art der Visualisierung, grafische Merkmale und Merkmalsausprägungen einen Einfluss auf die Beurteilung des Entwurfsgegenstands haben. [... aus der Einleitung]

Technische Raffinesse, ein hohes Maß an Funktionalität und eine sehr gute Gebrauchstauglichkeit werden vom Nutzer zunehmend als gegeben vorausgesetzt. Stattdessen rückt das positive Erleben von Technologie, also eine positive User Experience (UX) stärker in den Fokus. Dabei geht es nicht mehr um das Produkt im eigentlichen Sinne, sondern um die Erlebnisse und Gefühle, die der Nutzer bei der Produktnutzung erfährt (Hassenzahl & Tractinsky 2006). Besondere Bedeutung hat dabei die Interaktion zwischen Nutzer und Produkt und wie diese durch den Menschen wahrgenommen und verarbeitet wird (Saucken 2017). Mit dem Ziel eine angenehme Nutzer-Produkt-Interaktion (NPI) zu schaffen, treten vor allem die verschiedenen Produkteigenschaften und -merkmale in den Fokus. Je nachdem, wie diese ausgeprägt sind, kann das Erlebnis negativ gestört oder positiv beeinflusst werden (Beispiel siehe Abbildung 1). Kopfhörer können sich aufgrund der gewählten Form sowie des verwendeten Materials bspw. weich und bequem anfühlen. Eine weniger ergonomische Gestalt oder der Einsatz rauer Materialien wirken sich hingegen negativ aus, sprich das Tragen der Kopfhörer fühlt sich unangenehm und kratzend an. Entscheidend für ein gutes Nutzungserlebnis wäre in diesem Beispiel insbesondere die Eigenschaft Tragekomfort. Aufgrund der Fülle an Produkteigenschaften ist es nicht immer einfach, diese auf die für die NPI Wesentlichen zu reduzieren. Der vorliegende Beitrag nimmt sich dieser Problematik an und stellt ein Konzept zur Identifikation der für die NPI relevanten Eigenschaften vor. So wird der Produktentwickler für mögliche Störquellen der NPI sensibilisiert und kann diesen entgegenwirken – was letztlich die Grundlage für eine positive UX schafft.