Aus der Einführung: "Eine systematische Vorgehensweise entsprechend der Konstruktionsmethodik gilt als zielführender Ansatz bei der Findung von technischen Lösungen und der Entwicklung von Produkten. In der Literatur finden sich dazu zahlreiche Veröffentlichungen z. B. Feldhusen & Grote 2013; Ehrlenspiel 2014; Ehrlenspiel 2009; Roth 1994 und Livotov 2013. Die VDI Richtlinie 2221 „Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte“ (VDI 1993) beschreibt ebenfalls allgemeingültige Regeln bei der systematischen Lösungsfindung. Iterativ wird in mehreren Teilschritten eine zuvor definierte Aufgabe in eine Lösung überführt. Dabei werden die Phasen der Planung, der Konzeption, des Entwurfes und der Ausarbeitung durchschritten. In der Literatur und den Richtlinien ist jedoch keine explizite Rückkopplung mit dem Nutzer gefordert oder angedacht. Gerade vor dem Hintergrund der voranschreitenden Individualisierung der Produkte und kann hierin ein entscheidender Vorteil liegen. Entwicklungszyklen und die Zeit bis zur Markteinführung von Produkten können reduziert werden. Zudem ist von einer höheren Akzeptanz durch den Kunden auszugehen. ..."

Zusammenfassung "Prozessgebundene Berechnungs-Baugruppen bieten Konstrukteuren die Möglichkeit, ihre zum Teil mehrstufigen Berechnungen durch den Einsatz modularer Funktionsbausteine ablauforientiert, verbindlich, nachvollziehbar und vor allem zeitsparender zu gestalten. Die Grundlage dieser neuen Methode bilden Ansätze, die sich bereits in der Informationstechnik und in der Konstruktionsmethodik bewährt haben. Vom Anforderungsmanagement bis zur Validierung kann dabei auf eine Bibliothek modularer Berechnungsobjekte in Form von Prozess-Bausteinen zugegriffen werden, deren Schnittstellen und Datenstrukturen ausnahmslos einheitlichen Definitionen entsprechen. Gemeinsam mit der in Anlehnung an den eCl@ss - Standard entwickelten Merkmalsstruktur der Prozess-Bausteine wird so eine hohe Wiederverwendbarkeit in unterschiedlichen Berechnungskonfigurationen erzielt. Ihre Klassifizierung orientiert sich an konstruktionssystematischen Gesichtspunkten. Die Methode wird beispielhaft an Berechnungen für Getriebekomponenten erläutert."

Aus der Einführung: "Eine systematische Vorgehensweise entsprechend der Konstruktionsmethodik gilt als zielführender Ansatz bei der Findung von technischen Lösungen und der Entwicklung von Produkten. In der Literatur finden sich dazu zahlreiche Veröffentlichungen z. B. Feldhusen & Grote 2013; Ehrlenspiel 2014; Ehrlenspiel 2009; Roth 1994 und Livotov 2013. Die VDI Richtlinie 2221 „Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte“ (VDI 1993) beschreibt ebenfalls allgemeingültige Regeln bei der systematischen Lösungsfindung. Iterativ wird in mehreren Teilschritten eine zuvor definierte Aufgabe in eine Lösung überführt. Dabei werden die Phasen der Planung, der Konzeption, des Entwurfes und der Ausarbeitung durchschritten. In der Literatur und den Richtlinien ist jedoch keine explizite Rückkopplung mit dem Nutzer gefordert oder angedacht. Gerade vor dem Hintergrund der voranschreitenden Individualisierung der Produkte und kann hierin ein entscheidender Vorteil liegen. Entwicklungszyklen und die Zeit bis zur Markteinführung von Produkten können reduziert werden. Zudem ist von einer höheren Akzeptanz durch den Kunden auszugehen. ..."

Thema der Arbeit ist die Konzeption, Entwicklung und Einführung in die Anwendung eines Entwurfssystems, das die Leistungsfähigkeit der derzeit während des Entwurfsprozesses angewandten Programme durch neue Funktionen erweitert. Die implementierte integrative Schnittstellenlösung fasst die bisher genutzten Applikationen zu einem Gesamtsystem zusammen. Der bidirektionale Datenaustausch zwischen allen integrierten Modulen verhindert zur Zeit noch notwendige Mehrfacheingaben identischer Daten. Die für die Modellierung eingesetzten CAD-Systeme bieten für die rechnerinterne Abbildung der Geometrie von Bauteilen eine hohe Funktionalität. Ungenügend ist aber die Erstellung der Funktionsstruktur mit rechentechnischen Hilfsmitteln gelöst. Dieses führt zum Entwurf neuer Produkte nahezu ohne den Einsatz der Informationstechnik und zur anschließenden Anfertigung der CAD-Modelle und Zeichnungen, wenn die Bauteile bereits in ihrer Grundstruktur bestimmt sind. Auch die Vorteile der parametrischen 3D-Modellierung, die für die Beschreibung der bauteilinternen Abhängigkeiten anwendbar ist, werden nur begrenzt genutzt. Gründe dafür liegen in der komplizierten Definition eineindeutig bestimmter Modelle und im ungenügend gelösten Datenaustausch mit externen Applikationen. Während die Ergebnisse einer Konstruktion als rechnerinterne Geometriemodelle detailliert vorliegen, werden die Daten der zugrunde liegenden Funktionsstruktur nicht oder nur zum geringen Teil erfasst. Wichtige Informationen über den Entstehungsprozess sind somit nach Abschluss einer Konstruktion nicht mehr verfügbar. Aufgrund dessen muss die gleichwertige Modellierung von Funktions- und Wirkstruktur sowie der Geometrie realisiert werden. Mit dem beschriebenen Entwurfssystem werden diese Strukturen erstellt und in einem komplexen Modell gespeichert. Im Rahmen folgender Konstruktionen kann dann nicht nur auf die Geometriedaten, sondern auch auf die Beziehungen, auf denen die Bauteilstruktur basiert, zugegriffen werden.

Thema der Arbeit ist die Konzeption, Entwicklung und Einführung in die Anwendung eines Entwurfssystems, das die Leistungsfähigkeit der derzeit während des Entwurfsprozesses angewandten Programme durch neue Funktionen erweitert. Die implementierte integrative Schnittstellenlösung fasst die bisher genutzten Applikationen zu einem Gesamtsystem zusammen. Der bidirektionale Datenaustausch zwischen allen integrierten Modulen verhindert zur Zeit noch notwendige Mehrfacheingaben identischer Daten. Die für die Modellierung eingesetzten CAD-Systeme bieten für die rechnerinterne Abbildung der Geometrie von Bauteilen eine hohe Funktionalität. Ungenügend ist aber die Erstellung der Funktionsstruktur mit rechentechnischen Hilfsmitteln gelöst. Dieses führt zum Entwurf neuer Produkte nahezu ohne den Einsatz der Informationstechnik und zur anschließenden Anfertigung der CAD-Modelle und Zeichnungen, wenn die Bauteile bereits in ihrer Grundstruktur bestimmt sind. Auch die Vorteile der parametrischen 3D-Modellierung, die für die Beschreibung der bauteilinternen Abhängigkeiten anwendbar ist, werden nur begrenzt genutzt. Gründe dafür liegen in der komplizierten Definition eineindeutig bestimmter Modelle und im ungenügend gelösten Datenaustausch mit externen Applikationen. Während die Ergebnisse einer Konstruktion als rechnerinterne Geometriemodelle detailliert vorliegen, werden die Daten der zugrunde liegenden Funktionsstruktur nicht oder nur zum geringen Teil erfasst. Wichtige Informationen über den Entstehungsprozess sind somit nach Abschluss einer Konstruktion nicht mehr verfügbar. Aufgrund dessen muss die gleichwertige Modellierung von Funktions- und Wirkstruktur sowie der Geometrie realisiert werden. Mit dem beschriebenen Entwurfssystem werden diese Strukturen erstellt und in einem komplexen Modell gespeichert. Im Rahmen folgender Konstruktionen kann dann nicht nur auf die Geometriedaten, sondern auch auf die Beziehungen, auf denen die Bauteilstruktur basiert, zugegriffen werden.

Zusammenfassung "Prozessgebundene Berechnungs-Baugruppen bieten Konstrukteuren die Möglichkeit, ihre zum Teil mehrstufigen Berechnungen durch den Einsatz modularer Funktionsbausteine ablauforientiert, verbindlich, nachvollziehbar und vor allem zeitsparender zu gestalten. Die Grundlage dieser neuen Methode bilden Ansätze, die sich bereits in der Informationstechnik und in der Konstruktionsmethodik bewährt haben. Vom Anforderungsmanagement bis zur Validierung kann dabei auf eine Bibliothek modularer Berechnungsobjekte in Form von Prozess-Bausteinen zugegriffen werden, deren Schnittstellen und Datenstrukturen ausnahmslos einheitlichen Definitionen entsprechen. Gemeinsam mit der in Anlehnung an den eCl@ss - Standard entwickelten Merkmalsstruktur der Prozess-Bausteine wird so eine hohe Wiederverwendbarkeit in unterschiedlichen Berechnungskonfigurationen erzielt. Ihre Klassifizierung orientiert sich an konstruktionssystematischen Gesichtspunkten. Die Methode wird beispielhaft an Berechnungen für Getriebekomponenten erläutert."

Die für die Konzeptphase des Produktentwicklungsprozesses erarbeitete integrierte Vorgehensweise bietet durch Methoden und Werkzeuge zur Zielkostenspaltung und -erreichung eine systematische Unterstützung hinsichtlich der: Funktionsprojektierung entsprechend den Kundenanforderungen Ermittlung der Prioritäten des Kunden Erarbeitung von Teilzielkostenvorgaben Konzipierung prinzipieller Lösungen Prognose deren voraussichtlicher Kosten Auswahl alternativer Lösungskonzepte Bewertung des technischen Potentials und des vergüteten Nutzens der Konzeptalternativen

Studenten und Konstrukteure mit verschiedener konstruktionsmethodischer Ausbildung wurden bezüglich ihres Vorgehens beim Konstruieren und ihrer Konstruktionsleistungen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Wirkung der Ausbildung für drei Teilleistungen (Konzepte erstellen, Konzepte bewerten, Entwürfe erstellen) verschieden ist. Für die konstruktionsmethodischen Empfehlungen für die frühen Phasen wird eine neue Konzeption vorgeschlagen. Der Einfluss kognitiver Variablen (Arbeitsgedächtnis, heuristische Kompetenz, Interferenz) wurde untersucht.

Für den Zylinderkopf ist das Schwerkraftgießen ein etabliertes Gießverfahren. Jedoch gehen die Gießereien in der Ausführung des Schwerkraftgusses unterschiedlich vor. Durch die mannigfaltigen Anschnittsysteme und die sich dadurch ergebenden Vor- bzw. Nachteile bei der Herstellung entstehen Unterschiede bei Qualität und Kosten. Ziel dieser Arbeit ist es, Standards und Vereinheitlichungen während der Produktentstehung eines Zylinderkopfes zu etablieren, um eine gleichbleibende Qualität der Zylinderköpfe in den Gießereien zu gewährleisten. Dazu sind vielfältige Ansatzpunkte zu verfolgen. Eine Möglichkeit ist die geometrische Beurteilung des Zylinderkopfs, wie z.B. Wandstärken, Speisungswege und die Außengeometrien. Die nach Lastenheftvorgaben zu erfüllenden Eigenschaften spielen gleichermaßen eine Rolle und haben Einfluss auf die Wahl des Gießverfahrens. Mit Hilfe von speziellen Entscheidungsmethoden ist eine Vorauswahl für ein Gießverfahren möglich. Des Weiteren werden mittels experimentellen Untersuchungen die Entscheidungen gestützt. Die Gießsimulation ist als zusätzliches Auslegungswerkzeug einzusetzen. Hierbei sind Gussfehler im Bauteil zu lokalisieren und zu vermeiden. Unzureichende Speisungswege oder zu geringe Wandstärken durch komplizierte Kerngeometrien sind zu ermitteln. Des Weiteren sind Vorhersagen zu Dendritenarmabständen und Materialausnutzung (Speiserdimensionierung) möglich, die direkt mit der Wahl des Gießverfahrens zusammenhängen. Die Verzahnung von Geometrie- und Metallurgiefaktoren führt idealerweise zur Definition von Standardisierungsaspekten zur Auswahl der Gießtechnologie bei der Zylinderkopfentwicklung. Durch eine parallele Produkt- und Prozessentwicklung ist eine Verkürzung des Produktentstehungsprozesses erreichbar.

Die für die Konzeptphase des Produktentwicklungsprozesses erarbeitete integrierte Vorgehensweise bietet durch Methoden und Werkzeuge zur Zielkostenspaltung und -erreichung eine systematische Unterstützung hinsichtlich der: Funktionsprojektierung entsprechend den Kundenanforderungen Ermittlung der Prioritäten des Kunden Erarbeitung von Teilzielkostenvorgaben Konzipierung prinzipieller Lösungen Prognose deren voraussichtlicher Kosten Auswahl alternativer Lösungskonzepte Bewertung des technischen Potentials und des vergüteten Nutzens der Konzeptalternativen