Ausgangssituation In den beiden vergangenen Jahrzehnten hat die Product Lifecycle Management (PLM)-Durchdringung industrieller Unternehmen stetig zugenommen. Dies betrifft die verschiedenen Engineering-Disziplinen (Mechanik, Elektrik, Software, Hydraulik etc.) und immer stärker auch die der Produktentwicklung nachgelagerten Produktlebenszyklus-Phasen (Produktionsplanung, Service etc.) (Abramovici & Schindler 2010, Rudolph & Dietrich 2003). Als ein Ergebnis der zunehmenden PLM-Durchdringung existieren heute in vielen Unternehmen mehrere PLM-Umgebungen parallel, die in verschiedenen Unternehmensteilbereichen historisch gewachsen sind. Diese PLM-Umgebungen sind meist stark an bereichsspezifischen Anforderungen orientiert, aber nicht oder nur teilweise aufeinander abgestimmt. Zusätzlich zu dieser organischen Entwicklung innerhalb der Unternehmen erhöhen Fusionen und Übernahmen von Unternehmen oder Unternehmensteilbereichen die PLM-Heterogenität sprunghaft. Sichtbar wird die PLM-Heterogenität meist an der hohen Anzahl der eingesetzten PLM-Systeme (Abramovici & Schindler 2010), sie kann jedoch gleichermaßen Strategie-, Prozess- und Methoden-bezogene PLM-Komponenten sowie die PLM-Akteure betreffen (Abramovici & Göbel 2011). Der ungeplanten Heterogenität industrieller PLM-Landschaften stehen zunehmend global verteilte und sich permanent verändernde Engineering- Organisationsstrukturen gegenüber (Trippner 2002). Vor diesem Hintergrund können nicht aufeinander abgestimmte PLMUmgebungen drastische Hemmnisse für die Erreichung übergeordneter Unternehmens-Zielsetzungen, wie etwa die Produktivität und Flexibilität bei bereichsübergreifenden Kooperationen oder bei unternehmensinternen Reorganisationsvorhaben, bilden.

Seitdem die Methode der Finiten Elemente dank der rapiden Fortschritte der Hard- und Softwareentwicklung ihr anfängliches Nischendasein aufgeben konnte, ist sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug der Produktentwicklung geworden. Anwenderseitig wurde mit dieser Entwicklung jedoch nicht immer Schritt gehalten. Anstelle der wenigen Spezialisten früherer Jahre nutzt inzwischen beinahe jeder, der über die entsprechenden Programme verfügt, die FEM, mit zuweilen zweifelhaften Resultaten – »The stark reality is that probably the majority of users are blissfully unaware that their analyses are invalid.« (Horspool 2010). In diesem Beitrag wird die aktuelle Anwendungssituation untersucht, und es werden Ausbildungskonzepte vorgestellt, die zu besseren und sichereren Analysen führen sollen. In den folgenden drei kleinen Szenarien sind zur Einstimmung typische Fehlschlüsse – ein wenig überzogen – dargestellt.

Leichtbau beabsichtigt, die Funktion des Produkts bei gleichbleibendem Gewicht zu steigern (Wiedemann 2007). Leichtbaugerechtes Konstruieren verbessert die Funktionserfüllung bei konstantem Gewicht oder senkt das Gewicht bei gleicher Funktionserfüllung. Da auf Produkte neben der Erdbeschleunigung auch noch weitere Beschleunigungen und damit Kräfte wirken, ist nicht das Gewicht, sondern vielmehr die Masse neben der Funktion die entscheidende Eigenschaft, die im Leichtbau optimiert werden soll. Um folglich Produkte leichtbaugerecht zu konstruieren, müssen diese sowohl funktions- als auch massegerecht konstruiert werden. Die funktions- und massegerechte Konstruktion von Produkten kann den Energieverbrauch eines Produkts, wie z. B. den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs, reduzieren und damit dessen ökonomische und ökologische Eigenschaften verbessern (Ponn & Lindemann 2011). Zusätzlich zur Massenreduzierung kann eine verbesserte Massenverteilung die physische Belastung des Produktnutzers reduzieren, indem Kräfte und Momente, die durch die Masse auf den Nutzer ausgeübt werden, minimiert werden. Außerdem kann eine bessere Massenverteilung weitere dynamische Produkteigenschaften verbessern, z. B. höhere erreichbare Kurvengeschwindigkeiten eines Kraftfahrzeugs. Die Massen- und Trägheitsmomentreduzierung kann außerdem höhere Beschleunigungen ermöglichen (Ponn & Lindemann 2011). Zu einem ganzheitlichen leichtbau- und damit funktions- und massegerechten Konstruieren gehört folglich die Betrachtung der Masse, der Massenverteilung und des Trägheitsmoments.

Aus der Einleitung: "Um im Vorfeld einer Neuentwicklung die Wirtschaftlichkeit des Produkts abschätzen zu können, müssen neben den zu erwartenden Erlösen auch die voraussichtli-chen Kosten bekannt sein. Die Bestimmung der reinen Entwicklungskosten bereits zu Projektbeginn ist in der überwiegenden Anzahl der Fälle jedoch nicht zuverlässig möglich. Zu viele und nicht quantifizierbare Einflussgrößen machen eine Prognose ungenau und führen zu meist völlig unrealistischen Kostenangaben."

Aus der Einleitung: "An zukünftige intralogistische Systeme werden hohe Anforderungen in Bezug auf Dynamik und Flexibilität gestellt. In Verbindung mit dem übergeordneten Ziel ressourceneffiziente und klimaschonende Prozesse zu entwickeln sind innovative Lösungsansätze gefordert. Die Entwicklung eines schnellen Regalbediengerätes auf Basis der Steward-Gough-Plattform soll u. a. durch die Minimierung der zu bewegenden Massen diesen Anforderungen gerecht werden. Hiervon profitieren vor allem Flexibilität und Prozesszeiten. Das Vorhaben ist eingegliedert in ein Förderprogramm unter der Leitung des EffizienzCluster Logistik Ruhr (ECLR), welches sich u. a. mit der Bedeutung und den Potentialen der Logistik im urbanen Umfeld beschäftigt."

Einführung Die aktuelle Situation in der Produktentwicklung ist durch zunehmend dynamische und komplexe Aufgabenstellungen gekennzeichnet. Die Entwicklung eines Produktes ist kein linearer Prozess, der kontinuierlich über klar definierte Schritte zum Ziel geführt wird. Nur wenige Produkte werden neu konstruiert, meist handelt es sich dabei aber um Anpassungs-, Änderungs- oder Variantenkonstruktionen (Vajna 1982, Pahl & Beitz 1986). Ein weiterer Aspekt bei der Entwicklung ist, dass die dort verwendeten Prozesse schnell und ohne großen Aufwand in Prozessmanagementwerkzeuge eingebunden werden müssen. Diese Werkzeuge wiederum verwenden verschiedene Modellierungsansätze, wie z.B. die Netzplantechnik, die Design Structure Matrix (DSM) und die Containermodellierung. Gegenstand dieses Beitrages ist es, diese verschiedenen Ansätze zu analysieren und ihre Vor- bzw. Nachteile aufzuzeigen. Dabei hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, eine Kombination der zuvor genannten Methoden zu verwenden. Des Weiteren werden auch die Schnittstellen von BPMN, DSM und Containermodellierung näher beleuchtet.

Numerische Methode zur Bestimmung der Fahrwerkskonfiguration aus Baukastenkomponenten

In this work, a chemiresistor-type sensing platform based on aligned arrays of nitrogen-doped multi-walled carbon nanotubes (N-MWCNTs) was developed. Our N-MWCNT based sensors can be made on both rigid and flexible substrates; they are small, have low power consumption and are suitable for highly efficient and reliable detection of different biomolecules and gases, at room temperature. The performance of these sensors was demonstrated for avian influenza virus (AIV) subtype H5N1 DNA sequences and toxic gases NO and NH3 at low concentrations. In our study, chemical vapor deposition (CVD) method was applied to synthesize vertically aligned nitrogen doped carbon nanotube arrays on a large area (> 1 cm2) on Si/SiO2 substrate using Fe/Al2O3 layer as a catalyst and a mixture of ethanol and acetonitrile as a C/N source. Especially, the diameter, length, nitrogen-doping concentration and morphology of the nanotubes were controllably tailored by adjusting the thickness of catalyst film, reaction duration and temperature as well as the amount of nitrogen-containing precursor. For integrating N-MWCNTs into chemiresistor devices, we developed a direct contact printing method for a dry, controllable and uniform transferring and positioning of the CVD-grown vertical nanotubes onto well-defined areas of various rigid and flexible substrates. After horizontally aligned N-MWCNT arrays were formed on a target substrate, interdigitated metallic microelectrodes with an interspacing of 3 µm were deposited perpendicular to the nanotube alignment direction to fabricate chemiresistor devices for biomolecule and gas sensing. This way, well-aligned nanotubes were laid across the Au/Cr interdigitated electrode fingers, had a strong adhesion with the electrodes and served as conducting channels bridging the electrodes. The N-MWCNT based chemiresistor device was applied as a label-free DNA sensor for a highly sensitive and fast detection of AIV subtype H5N1 DNA sequences. For this, the nanotubes were functionalized with probe DNA, which was non-covalently attached to sidewalls of the N-MWCNTs via π-π interaction. Such functionalized sensors were applied to quantitatively detect complementary DNA target with concentration ranging from 20 pM to 2 nM after 15 min incubation at room temperature. The sensors showed no response to non-complementary DNA target for concentrations up to 2 µM showing an excellent selectivity. Investigations on the efficient gas sensing of N-MWCNT-based chemiresistor of reducing/ oxidizing gases NH3 and NO were also reported in this work. The aim was to assess the possibility for N-MWCNTs to be applied as innovative sensing materials for room temperature gas sensing. N-MWCNTs with varying doping levels (N/C ratio of 5.6 to 9.3at%) were used as sensing materials and exposed to NH3 (1.5-1000 ppm) and NO (50-1000 ppm) for exploring and comparing their sensing performance. This study offered an effective route for further modification of CNTs according to various sensing application. Finally, our investigations showed a high potential of the developed N-MWCNT-based sensing platform for various applications ranging from environmental monitoring to point-of-care medical diagnostics.

Gegenstand dieses Beitrags ist eine Methode zur kinetischen Berechnung antriebsentlastender Vorgaben für Rast-in-Rast-Bewegungen bei Mechanismen mit dem Laufgrad 1. Dabei werden die Vorteile der Vorgabe eines Antriebsmomentenprofils über dem Weg aufgezeigt und die numerischen Herausforderungen bei der Anwendung dieser Methode diskutiert. Anhand eines Praxisbeispiels wird diese Methode mit anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verglichen und die entsprechenden Lösungen werden gegenübergestellt. / The subject of this paper is a method for the kinetic calculation of drive relieving rise to dwell motions for mechanisms with the degree of freedom of 1. The advantages of specifying a drive torque profile over the path2 are pointed out. Furthermore the numerical challenges in the application of this approach are discussed. By means of a practical example, both the new method as well as known methods and their corresponding solutions are compared.

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen.