- ganzheitliche Getriebeauslegung mit Hilfe von Mathcad, Creo™ Elements/Pro™ und MOCAD - Konkretisierung der Problemstellung beim Rundflechten und Ableiten von Bewegungsanforderungen an die Getriebestruktur - Strukturauswahl und Synthese mit Motion-Skelett in Creo™ Elements/Pro™ und Mathcad - MOCAD - MOtion and CAm-Design ist ein universell einsetzbares Werkzeug zum Bewegungsdesign und zur Auslegung von Kurvengetrieben - MOCAD wird zur Bearbeitung von Forschungs- und Industrieprojekten eingesetzt und mit Kooperationspartnern weiterentwickelt - Integrierte FEM-Analyse von Getriebestrukturen und Einzelteilen - Test des neuen Mechanica Features "Gelenkverbindungen"

Für die ergonomische Bewertung der auf die Mitarbeiter im Gewerk Logistik einwirkenden Belastungen ist eine valide Systematik anzuwenden. In ersten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass für typische in der Logistik auftretende Belastungen keine geeignete Systematik verfügbar ist, die sämtliche Belastungsfaktoren bewerten kann. Dazu wurde ausgehend von einer Analyse der identifizierten Belastungen anhand von drei ausgewählten Verfahren versucht, diese zu bewerten. Die dabei identifizierten Defizite bilden die Grundlage für eine Entwicklung eines Verfahrens zur vollständigen Bewertung der Belastungen in logistischen Prozessen.

Der Vortrag beschreibt numerische Singularitäten bei der h- und p-FEM, wie sie erkannt werden und welche Lösungen möglich sind bzw. was nicht vermieden werden kann.

Die hohe thermische Belastung des Lichtbogens während des Schaltvorganges bewirkt ein Aufschmelzen des Kontaktwerkstoffes. Für einen kurzen Augenblick schwimmen Metalloxidpartikel in einem Bereich geschmolzenen Silbers. Dies hat eine Gefügeumordnung zur Folge, welche die Eigenschaften des Kontaktes beeinflussen. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen Beitrag zur Erweiterung des Verständnisses von Ag/SnO2-Werkstoffen zu leisten, um die Entwicklung neuer und optimierter Kontaktwerkstoffe voranzutreiben und nachhaltig den Einsatz von Umweltressourcen wie Werkstoffe (Edelmetallgehalt) und Energie zu verringern. Dabei nimmt die Gefügecharakterisierung von ungeschalteten und geschalteten Ag/SnO2-Kontaktwerkstoffen einen wichtigen Stellenwert ein. Die Ausbildung der Kontaktoberfläche und die Ausprägung der Gefügeumordnung (sog. Schaltgefüge) werden in Abhängigkeit der Schaltversuchsart, der Werkstoffzusammensetzung und der Herstellroute der Kontaktwerkstoffe charakterisiert. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Untersuchung der Kontaktoberfläche und metallographischer Schliffe (Ionenstrahl poliert) von mehrfach geschalteten Kontakten (≥ 1000 Schaltungen) mittels FE-REM, um anschließend Zusammenhänge zwischen dem Ausgangsgefüge, dem Schaltgefüge und den Schalteigenschaften zu ermitteln. Dazu wird unter anderem die Wirkung der oxidischen Zusätze durch Benetzungsversuche von Ag auf Metalloxidsubstraten experimentell bestimmt. Des Weiteren wird die Schädigung des Werkstoffes durch die reine Lichtbogenbelastung mittels Laufschienenversuchen untersucht, wodurch das Laufverhalten des Lichtbogens und die Bildung der Anoden- und Kathodenkrater in Abhängigkeit des Werkstoffes untersucht werden kann. / During the switching process the contact material is melting. For a short time (about 10 ms) metal oxide particles will be swimming in liquid silver resulting in structural changes which will effect the properties of the contact materials. The goal of this investigation is to contribute to an improvement of knowledge about Ag/SnO2 contact materials in order to promote the development of new and improved contact materials to strongly reduce the stake of environmental resources like materials (precious metal content) and energy. The microstructure characterization of unswitched and switched Ag/SnO2-materials is the significant part of this study. The formation of the contact surface and the structural changes are investigated depending on several switching experiments, material composition and manufacturing process. An essential part of this work is to analyze the contact surface and the changes of the microstructure of multi-switched contacts (number of switches ≥ 1000) by FE-SEM. In order to identify relations between the bulk microstructure, the charged microstructure and switching behaviour. Furthermore, the effects of the oxide additives are investigated by wetting experiments of Ag on the metal oxide substrate. The erosion of the contact material is reviewed by using a running rails experiment with pure arc loading. Thereby it is possible to research the running arc behaviour and the formation of the anode and cathode craters depending on the contact material.

The present work provides an insight in the development of silica films prepared by water-based sol-gel process. The weaknesses of the coating technology are identified, also solutions are discussed. The silica film is applied on aluminium alloy 6082-T6 and magnesium alloy AZ31. The development of the coating properties such as cost-efficiency, crack-free, self-healing and long-term corrosion protection is the main topic of this work. Cracking is the major drawback of silica films; the cracks are generated due to shrinkage of the film during the heat treatment, nanoparticles-doped silica film is successfully reduced the shrinkage which leads to crack-free silica films. The self-healing of the coated aluminium and magnesium samples is generated by corrosion inhibitors-doped silica film. When a defect appears in the film, the corrosion inhibitors leach out of the silica film to the defect area to heal the corroded surface. The long-term corrosion protection is realized by means of a mixture of corrosion inhibitors-doped silica film. / Die vorliegende Arbeit liefert einen Einblick in die Entwicklung von Silikafilmen, die mittels Sol-Gel-Prozess auf Wasserbasis hergestellt wurden. Die Schwächen der Beschichtungstechnologie werden dargestellt und Lösungen diskutiert. Der Silikafilm wird auf Aluminiumlegierung 6082-T6 und Magnesium-legierung AZ31 aufgebracht. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung der Schichteigenschaften, wie Kosteneffizienz, Rissfreiheit, Selbstheilung so wie langfristiger Korrosionsschutz. Rissbildung ist ein wesentlicher Nachteil von Silikafilmen; rissfreie Filme wurden mittels nanopartikeldotierter Silikafilme hergestellt. Die Selbstheilung von Aluminium-und Magnesiumsubstraten mit Silikafilm wird durch den Effekt der wasserlöslichen Korrosionsinhibitoren generiert. Die Experimente haben gezeigt, dass die Proben mit inhibitordotierter Beschichtung selbst gegen Korrosion geschützt sind. Ein langfristiger Korrosionsschutz wird durch eine Mischung aus Korrosionsinhibitor-dotierten Silika-Film realisiert.

A top-down approach is presented to achieve cost reduction and optimization of the fuel cell system for a medium duty truck. Key inputs are customer usage and drive cycles leading to optimization of power and torque needs, followed by a three-way optimization between fuel cell system, hydrogen storage and battery size. This is supported by technological developments to reduce component costs / Ein Top-Down-Ansatz zur Reduzierung der Kosten des Brennstoffzellensystems eines Lastkraftwagens wird vorgestellt. Haupteingangsdaten, wie Kundenfahrzyklen und Verbrauch werden benutzt erforderliche Leistung und Drehmoment zu ermitteln und optimieren. Ein Optimierungsverfahren zwischen dem BZ System, dem Wasserstoffspeicher und der Batterie folgt um einen optimierten E-Antriebsstrang für das Fahrzeug darzustellen. Der Prozess wird von technologischen Fortschritten untermauert, um weitere Kostenreduzierung auf Komponentenebene zu erreichen.

Bisherige Vorstellungen von Design als ausschließlich produktbezogene Gestaltung haben sich überlebt, auch wenn dieser fundmentale Bruch in der Alltagswahr nehmung häufig überdeckt wird. Die vorliegende Untersuchung zum Designkonzept, verstanden als die Wesensbestimmung eines zu entwerfenden Objektes, greift diese Entwicklungen auf einer konkrete Ebene auf. So ist der Hauptbezugspunkt der vorzunehmenden Wesensbestimmung das ganzheitliche Erleben eines Produktes – Product Experience – nicht seine geometrische oder funktionale Beschaffenheit. Die in diesem Buch dargestellten Untersuchungen erfolgten im Transportation Design, einem der etabliertesten De signbereiche. Die zur Erstellung eines Designkonzeptes verwendeten Werkzeuge wie Personas und Szenarien entstammen anderen Fachdisziplinen, werden aber mit den designeigenen Werkzeugen der Zeichnung oder Illustration verarbeitet und ver dichtet. Dabei nutzen sie Modelle der Handlungsregulation und des komplexen Problemlösens als theoretische Grundlage. Das so entstandene Designkonzept kann strukturiert in die integrierte Produktentwicklung eingebunden werden und wird Teil eines Semantic Frontends. Die Ergebnisse der Untersuchungen bestätigen die Existenz von Designkonzepten und geben eine umfassende Beschreibung von Merkmalen, Inhalten, Funktionen sowie ihrer Erstellung.:VORWORT 15 1 EINSTIEG UND PROBLEMLAGE 19 1.1 Design – Versuch einer generellen Einordnung 19 1.2 Design – Versuch einer wissenschaftlichen Einordnung 22 1.3 Einordnung des Technischen Designs an der TU Dresden 25 1.4 Wissenschaftliche Problemlage 27 1.4.1 Einführung und eigene Vorarbeiten 27 1.4.2 Konzeptphase und Designkonzept 29 1.4.3 Orientierung im Design – Erleben (Experience) als Ausgangspunkt 31 1.4.4 Design und Entwurfsprozess 32 1.4.5 Produktentwicklung 35 1.4.6 Psychologie 37 1.4.7 Transportation Design 40 1.4.8 Wirtschaft und Management 42 1.4.9 Designforschung – Forschung im, über und mit Design 43 1.5 Zusammenfassung und Untersuchungsfokus 45 2 DESIGN UND DESIGNFORSCHUNG 51 2.1 Einführung 51 2.2 Design und Designprozess 53 2.2.1 Designbasics – Simon & Schön 56 2.2.2 Designdefinition – Uhlmann 58 2.2.3 Experience Design – Cagan & Vogel, Press & Cooper, Schifferstein & Hekkert 60 2.2.4 Designprozess und Unsicherheit – Cross 63 2.2.5 Problemlösen 2.0 – Roozenburg & Dorst & Lawson 66 2.2.6 Design integrativ – Buchanan & Margolin 70 2.2.7 Produktentwicklung – Ulrich & Eppinger 72 2.2.8 Integrierte Produktentwicklung – Lindemann 74 2.2.9 Designausbildung – Bürdek & Heufler 77 2.2.10 Vergleich der Auffassungen – Ausgangspunkt für ein Theoriegerüst 78 2.3 Designforschung 80 2.3.1 Design – eine Wissenschaft? 80 2.3.2 Zur Geschichte der »Designforschung« 83 2.3.3 Forschung aus Insider- und Outsiderperspektive 86 2.3.4 Forschung über Design (research about design, research into Design context) 87 2.3.5 Forschung im Design (research in design) 88 2.3.6 Forschung durch Design (research with design, design inclusive Research) 89 2.3.7 Design thinking 90 2.3.8 Positionierung des eigenen Forschungsvorhabens 93 3 DESIGNKONZEPT 95 3.1 Einführung zum Begriff Konzept 95 3.2 Konzeptbegriff in Produktentwicklung und Design 96 3.3 Produktstudien und Concept Design 100 3.4 Merkmale und Funktionen von Designkonzepten 102 3.5 Zum Entwicklungsprozess von Designkonzepten 105 3.6 Unterstützungswerkzeuge zur Konzepterstellung 108 3.6.1 Klassische Werkzeuge – Image Boards und Wortmarken 109 3.6.2 Moderne Werkzeuge – Szenarien, Personas und Trends 110 3.6.3 Kataloge, Galerien und Tagebücher 111 3.7 Beispiele für Designkonzepte 112 3.7.1 Designkonzepte von Serienprodukten 112 3.7.2 Designkonzepte aus Ausbildungssprojekten 115 4 QUALITATIVE UNTERSUCHUNGSMETHODEN 121 4.1 Einführung 121 4.2 Gütekriterien qualitativer Forschung 122 4.3 Studien im Designprozess 124 4.4 Interview 126 4.4.1 Leitfadengestützte Interviews 127 4.4.2 Experteninterview 128 4.5 Beobachtung 129 4.6 Tagebuch und Handlungsprotokoll 130 4.6.1 Tagebuch 131 4.6.2 Handlungsprototkoll des Designprozesses mittels unterschiedlicher Notizwerkzeuge 132 4.7 Lautes Denken 133 4.8 Introspektion & Reflexion 135 4.8.1 Ansätze zur fragenbasierten Selbstreflexion für Designkonzepte im Transportation Design 136 4.9 AuswertungsMethoden 138 4.9.1 Transkription 138 4.9.2 Qualitative Inhaltsanalyse 138 5 FRAGESTELLUNGEN UND THESEN 141 5.1 Wissenschaftliche Fragestellung 141 5.2 Thesen 142 6 UNTERSUCHUNGSDURCHFÜHRUNG 145 6.1 Einführung 145 6.2 Stichprobe 147 6.2.1 Kriterien der Stichprobe 147 6.2.2 Auswahl der Stichprobe 148 6.3 Variablen 149 6.4 Angewandte Methoden 150 6.4.1 Dokumentation 150 6.4.2 Beobachtung 152 6.4.3 Interviews 155 6.4.4 Inhaltsanalyse 157 6.5 Vorstudien und Voruntersuchungen 160 6.5.1 Stichprobe 160 6.5.2 Untersuchungsdesign und Ablauf 160 6.5.3 DiplomProjekt I als prototypisches Beispiel 161 6.5.4 Entwurfsthema Soapbox 165 6.5.5 Entwurfsthema Nissan 168 6.5.6 Diplomprojekte II 169 6.5.7 Entwurfsthema Off Track Exterieur 170 6.5.8 Diplomprojekt III 172 6.5.9 Einschätzung der Untersuchungswerkzeuge und Vergleich der Voruntersuchungen 173 6.5.10 Einordnung in Entwerfertypen 174 6.6 Hauptuntersuchung 175 6.6.1 Stichprobe 175 6.6.2 Untersuchungsdesign und Ablauf 176 6.6.3 Entwurfsthema Traktor 177 6.7 Nachuntersuchung I und II 180 6.7.1 Stichprobe 180 6.7.2 Untersuchungsdesign und Ablauf 181 6.7.3 Entwurfsthema Upper Range Exterieur 181 6.7.4 Entwurfsthema Upper Range Interieur 183 6.7.5 Entwurfsthema Audi ICON 185 6.7.6 Diplomprojekte IV 186 6.7.7 Zusammenfassung der Nachuntersuchungen 187 6.8 Expertenbefragungen 188 6.8.1 Stichprobe 188 6.8.2 Untersuchungsdesign und Ablauf 188 6.8.3 Audi A3 189 6.8.4 Audi TT 190 6.8.5 Audi RSQ 192 6.9 Beziehungen zwischen Projekten der Vor-, Haupt- und Nachuntersuchungen 194 6.9.1 Projektvergleich Traktor und Upper Range 194 6.9.2 Projektvergleich Soapbox, Off Track und Interieur 197 6.9.3 Quervergleich der Einstiegsprojekte Soapbox und Traktor 202 7 ERGEBNISDARSTELLUNG 205 7.1 Erläuterung 205 7.2 Existenz und Funktion von Designkonzepten 206 7.2.1 Designkonzepte als zentrale Bestandteile des Entwurfsprozesses 206 7.2.2 Designkonzepte als erste stabile Wissenseinheiten des Entwurfsprozesses 207 7.2.3 Designkonzepte als Ursprung des Entwurfes 208 7.2.4 Designkonzepte als Leitlinien und Grenzen 210 7.2.5 Designkonzepte als Definitionen des Entwurfsziels 211 7.2.6 Designkonzepte als Strukturhilfen des Entwurfsprozesses 212 7.3 Inhalte von Designkonzepten 212 7.3.1 Designkonzepte als Träger funktionaler und formaler Anforderungen 212 7.3.2 Designkonzepte als Charakter-/Wesensbestimmung 214 7.3.3 Details und Einzelemente in Designkonzepten 215 7.4 Merkmale von Designkonzepten 216 7.4.1 Designkonzepte, subjektiv, objekt- und kontextgebunden 216 7.4.2 Designkonzepte, hochgradig verdichtet und externalisiert 217 7.4.3 Designkonzepte und Sicherheitsempfinden 219 7.5 Erstellung von Designkonzepten 220 7.5.1 Designkonzepte entstehen iterativ 221 7.5.2 Designkonzepte verarbeiten semantisches und episodisches Wissen 221 7.5.3 Sammlung, Auswahl und Auseinandersetzung mit Designkonzepten 223 7.5.4 Verwendete Werkzeuge zur Erstellung von Designkonzepten 224 7.6 Inter- und Intrapersoneller Vergleich der Ergebnisse 227 7.6.1 Traktor 227 7.6.2 Soapbox 228 7.6.3 Upper Range 228 7.6.4 Off Track 229 7.6.5 Zweite und Dritte Projekte 229 7.6.6 Erfolgreiche vs. weniger erfolgreiche Projekte 230 7.7 Vergleich anhand ausgewählter Entwerfertypen 231 7.7.1 Automotive 231 7.7.2 Industrial 234 7.7.3 Fictional 236 7.7.4 Individual 239 7.8 Zusammenfassung 240 8 DISKUSSION UND INTERPRETATION 243 8.1 Aussagefähigkeit und Einschränkungen der Ergebnisse 243 8.1.1 Aussagefähigkeit anhand qualitativer Gütekriterien 244 8.1.2 Einschränkungen anhand der Variablen 246 8.2 Erkenntnisfortschritt und Anwendungsfelder der Ergebnisse 247 8.2.1 Erkenntnisfortschritt zum bisherigen Stand der Wissenschaft 248 8.2.2 Anwendungsfelder in Forschung, Ausbildung und Praxis 251 9 SYNTHESE ZUM MODELL DES DESIGNKONZEPTES 255 9.1 Designkonzept – Inhalte und Zusammenhänge 255 9.2 Konzepterstellung mit Szenario, Persona und Produktcharakter 257 10 ZUSAMMENFASSUNG 261 11 AUSBLICK 265 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 267 LITERATURVERZEICHNIS 273 ANHANG 297

Ein großer Anteil des Datenverkehrs in „Internet Service Provider“ (ISP)-Netzen wird heutzutage von „Content Delivery Networks“ (CDNs) verursacht. Betreiber von CDNs verwenden Lastverteilungsmechanismen um die Auslastung ihrer CDN-Infrastruktur zu vergleichmäßigen (Load Balancing). Dies geschieht ohne Abstimmung mit den ISP-Betreibern. Es können daher große Verkehrslastverschiebungen sowohl innerhalb eines ISP-Netzes, als auch auf den Verbindungsleitungen zwischen ISP-Netz und CDNs auftreten. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, welche nicht-kooperativen Möglichkeiten ein ISP hat, um Verkehrslastverschiebungen, welche durch Lastverteilungsmechanismen innerhalb eines CDNs verursacht werden, entgegenzuwirken bzw. abzumildern. Die Grundlage für diese Untersuchung bildet die Analyse des Serverauswahlverhaltens des YouTube-CDNs. Hierzu ist ein aktives Messverfahren entwickelt worden, um das räumliche und zeitliche Verhalten der YouTube-Serverauswahl bestimmen zu können. In zwei Messstudien wird die Serverauswahl in deutschen und europäischen ISP-Netzen untersucht. Auf Basis dieser Studien wird ein Verkehrsmodell entwickelt, welches die durch Änderungen der YouTube-Serverauswahl verursachten Verkehrslastverschiebungen abbildet. Das Verkehrsmodell wiederum bildet die Grundlage für die Bestimmung optimaler Routen im ISP-Netz, welche hohe Robustheit gegenüber CDN-bedingte Verkehrslastverschiebungen aufweisen (Alpha-robuste Routingoptimierung). Für die Lösung des robusten Routing-Optimierungsproblems wird ein iteratives Verfahren entwickelt sowie eine kompakte Reformulierung vorgestellt. Die Leistungsfähigkeit des Alpha-robusten Routings wird anhand von drei Beispielnetztopologien untersucht. Das neue Verfahren wird mit alternativen robusten Routingverfahren und einem nicht-robusten Verfahren verglichen. Neben der robusten Routingoptimierung werden in der Arbeit drei weitere Ideen für nicht-kooperative Methoden vorgestellt (BGP-, IP-Präix- und DNS-basierte Methode), um CDN-bedingten Verkehrslastverschiebungen entgegenzuwirken.

Die geometrische Produktspezifikation (GPS) ist für Unternehmen eine wesentliche Triebfeder um sich in Konstruktions- und Entwicklungsprozessen neu auszurichten. Mit der 3-dimensionalen Bemaßung an der CAD-Geometrie sollen alle Aspekte der Geometriebeschreibung datenneutral umgesetzt werden. Dazu gehören Toleranzdefinitionen die den Anspruch der Funktion, der Fertigbarkeit und der Messtechnik erfüllen. Die verfügbaren Werkzeuge zur normgerechten Toleranzdefinition am 3D-Teil haben sich in Creo 4 mit dem GD&T Advisor nochmals deutlich erweitert. Dies wird in diesem Vortrag mit dem Fokus auf die Toleranzanalyse in Creo 4 und der neuen CETOL Version 9 aufgezeigt.

Die additiven Fertigungstechnologien erleben seit einigen Jahren einen enormen Zuspruch bei der Herstellung von Einzelteilserien mit komplexen, endkonturnahen Geometrien und der Verarbeitung von Sonder- oder hybriden Werkstoffen. Prinzipiell lassen sich die Verfahren gemäß VDI- Richtlinie 3404 in drahtbasierte und pulverbasierte unterteilen. Eine weitere Unterteilung erfolgt hinsichtlich der Ausschmelztechnologie. Allen Verfahren ist gleich, dass schichtweise der Grundwerkstoff an den Stellen aufgetragen wird, wo er gemäß Endkontur benötigt wird. Damit ist ein immer wiederkehrender Wärmeeintrag verbunden, der somit Einfluss auf die Mikrostruktur der Bauteile und gleichzeitig auch auf die mechanischen Endeigenschaften ausübt. Die so erzeugten Komponenten sollten wenig Verzug oder Eigenspannungen als auch keine Porosität aufweisen, um die Gebrauchseigenschaften nicht negativ zu beeinflussen. Das Ziel ist es mittlerweile, diese verschiedenen Technologien numerisch abzubilden, um die Bauteileigenschaften vorherzusagen und ggf. Optimierungspotenziale zu eruieren. Der untersuchte Prozess ist das drahtbasierte Mehrlagenschweißen mittels des Metallschutzgasschweißens, bei dem neben der Simulation auch die Validierung im Fokus hinsichtlich Geometrie und Gefügeausbildung in den Schweißlagen stand. Diesbezüglich wurden im vorliegenden Fall zum einen alle, für die numerische Simulation notwendigen Materialparameter (mechanische und thermophysikalische Kenngrößen) des Schweißzusatzwerkstoffes G4Si1 bestimmt und in ein kommerzielles FEM-Programm (MSC Marc Mentat) implementiert. Zum anderen erfolgt zukünftig die wissenschaftliche Analyse der Verbesserung der Bauteileigenschaft, in dem die Schweißnaht unter Ausnutzung der Schweißhitze warmumgeformt wird. Erste Ergebnisse numerischer Simulationsergebnisse zeigen positive Effekte. Diese zeigen mikrostrukturelle Veränderungen (Kornfeinung durch Rekristallisation) und führten letztendlich zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften. Der Vorteil dieser Verfahrenskombination ist außerdem die Kompensation des Verzuges durch die gezielte Umformung und einem gleichzeitigen „Richten“.