Technische Neu- und Weiterentwicklungen sowie eine Änderung der Marktverhältnisse sind maßgebliche Motive für Investitionen. Im Bereich der Kleinwasserkraft sind Investitionen – quantitativ betrachtet – bedingt durch die aktuelle Konjunkturflaute nach der Finanzkrise gesunken. Auf der anderen Seite setzt die Politik verstärkt auf die Nutzung erneuerbarer Energien, um das Konzept der Nachhaltigkeit auf diesem Gebiet zu forcieren.

Die Firma Kärcher wurde 1935 von Alfred Kärcher in Stuttgart-Bad Cannstatt zur Entwicklung und Herstellung industrieller Produkte auf dem Gebiet der Heiztechnik gegründet. Der erste Heißwasser-Hochdruckreiniger Europas entstand 1950 am neuen Stammsitz in Winnenden und bedeutete für Kärcher den Durchbruch in der Reinigungstechnik. Ein weiterer Meilenstein in der Firmengeschichte war die Einführung des ersten tragbaren Hochdruckreinigers und die damit verbundene Erschließung des Consumer-Marktes 1984.

Aus der Einleitung: "Produktentwicklung und Fertigungsplanung innovativer komplexer technischer Produkte sind heute ohne massiven Rechnereinsatz gar nicht mehr möglich: Produkteigenschaften wie Funktion, Fertigung, Montage, Bedienbarkeit, dynamisches Verhalten, Reaktion auf Störgrößen, Ästhetik, Instandhaltung bis Recycling sollten möglichst früh im Entwicklungsprozess durch virtuelle Prototypen technischer Produkte und Verfahren beschrieben und abgesichert werden (Höhne 2009)."

Motivation "Am stetig steigenden Anteil der erneuerbaren Energien, der auf der einen Seite durch die ehrgeizigen Ziele der Politik forciert und auf der anderen Seite durch wirtschaftliche Interessen beflügelt wird, stellt die Windenergie den größten und aussichtsreichsten Bestandteil dar (BMU 2012). Setzt sich der gegenwärtige Trend fort, so ist in den nächsten Jahren mit Multimegawattanlagen im mehrstelligen Megawattbereich zu rechnen."

Aus der Einleitung: "Die Vorteile von Dehnschrauben ergeben sich aus der großen Verformung, die bei der Montage eingestellt und mit Hilfe eines taillierten Schafts ermöglicht wird. Zusätzlich zu dem geringeren Schaftdurchmesser erhöht eine größere Länge die Nachgiebigkeit und damit die Längenänderung. Aufgrund dieser hohen Längenänderung benötigen Dehnschrauben keine Schraubensicherung und sind unempfindlicher gegenüber Setzverlusten."

Aus der Einleitung: "Maschinenbauliche Systeme beruhen heute vielfach auf einem engen Zusammenwirken von Mechanik, Elektrotechnik/Elektronik, Regelungstechnik und Softwaretechnik. Über die Mechatronik hinausgehend werden sie eine inhärente Intelligenz aufweisen und damit Produktfunktionen ermöglichen, die bislang nur von biologischen Systemen bekannt sind. Begriffe wie Intelligente Objekte, Cyber-Physical Systems und Selbstoptimierung charakterisieren diese Perspektive (acatech 2009, 2011, Broy & Geisberg 2012, Adelt et al. 2009). Sie werden sich selbstständig und flexibel an wechselnde Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen anpassen können. Die Entwicklung derartiger Systeme kann nicht aus dem Blickwinkel einer Disziplin allein vorgenommen werden. Das gilt sowohl für mechatronische als auch für intelligente technische Systeme. Daher ist schon frühzeitig ein fachdisziplinübergreifendes Konzept zu erarbeiten, das den grundsätzlichen Aufbau und die Wirkungsweise des Systems beschreibt und die Grundlage für die etablierten Ansätze der Entwurfs- und Ausarbeitungsphase bildet, wie z.B. die VDI-Richtlinie 2221 (Verein Deutscher Ingenieure 1993) oder das Y-Modell der Schaltungstechnik (Bleck et al. 1996)."

Aus Punkt 1: "Neben der Funktionserfüllung und den Kosten ist der wirtschaftliche Erfolg eines Produktes nicht zuletzt dadurch gegeben, wie gut es den Wünschen, Bedürfnissen und Fähigkeiten seiner Nutzer entspricht. Zwischen Nutzer und Produkt existieren vielfältige Wechselwirkungen, die erfasst und verstanden werden müssen, um Produktkonzepte hinsichtlich der oben genannten Kriterien bewerten und optimieren zu können. Die Philosophie der menschzentrierten Produktentwicklung (MZP) besteht folglich darin, in allen Phasen der Produktentwicklung konsequent das Gesamtsystem bestehend aus Nutzer, Produkt und Umwelt zu betrachten."

Aus der Einleitung: "In der Produktentwicklung hat sich die numerische Simulation mittels Finite Elemente Analyse als Standardverfahren etabliert. Die Wandlung von einem Spezialistenwerkzeug zu einem generellen Ingenieurtool bringt mit sich, dass theoretisches Wissen zur FEA beim Benutzer nicht vorausgesetzt werden kann und demzufolge im Programm geeignet implementiert sein muss. Ingenieure sind im Umgang mit CAE-Tools (FEM, CFD, CAD) und theoretischen Methoden (VDI 2221, DSM, DfX) im Produktentstehungsprozess vertraut. In diesem Zusammenhang ist die aktuelle Herausforderung eine Verbindung beider etablierten Werkzeugklassen zu schaffen, die bisher nicht erfolgt ist. Es fehlt die benutzerspezifische Anpassung von computergestützten Werkzeugen an die Denkweise von Ingenieuren und deren Nutzungskontext. Methodische Wissensbasen, Retrieval-Möglichkeiten und Suchroutinen für abgeschlossene Projekte sind in CAE-Programmen nicht integriert. Ergänzt werden diese Nachteile durch die hohen Anschaffungskosten von Software in Kombination mit schlechter Usability."

The use of composite materials in engineering practice and in particular nonmetallic composite materials in the preparation of elastic couplings (clutches) requires modeling of their mechanical behavior. The production of elastic couplings with a elastic element having reinforced polymer materials require studying the behavior of those materials for loads which are typical for their operation. In many modern structures of elastic clutches are used multilayer reinforced composites. This kind of materials are composed of separate layers with different orientation of reinforcing fibers. Several authors have studied the behavior of this type of laminated materials (Yongming L. 2005, Zhang Y.X., 2009). Factors,which determine the stress and deformation state of this type of elastic elements are: — structure and mechanical characteristics — matrix and reinforced material — connection between matrix and reinforced material — orientation of reinforcement. The aim of this paper is to investigate stress and strain state of elastic element of coupling, creating a model for determination of the state of threelayers nonmetallic material for manufacturing of nonmetallic elastic elements.

Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) sind innovative Technologien, die in der modernen Entwicklung, Herstellung und Nutzung von Produkten zum Einsatz kommen. Bisher werden beide Technologien nicht gemeinsam genutzt, obwohl eine Kombination in bestimmten Fällen erhebliches Potenzial zur Kosteneinsparung besitzt. Die VR-Technologie wird vorrangig In der Produktentwicklung eingesetzt um Kosten für physische Prototypen einzusparen. Bei der Montage oder der Wartung komplexer Produkte hingegen kommt die AR-Technologie zum Einsatz. Dabei wird der Servicetechniker durch Arbeitsunterlagen, die über ein Display in sein Sichtfeld projiziert werden, bei seiner Tätigkeit unterstützt. Um die Qualität der Arbeitsunterlagen für AR-Systeme schon während der Produktentwicklung zu sichern und einen Schulungsvorlauf beim Servicepersonal zu erreichen, ist die Evaluierung dieser Arbeitsunterlagen bereits am virtuellen Prototyp eines künftigen Produktes sinnvoll. Mit der Kombination von AR und VR Technologie in einem integrierten System sollen für diesen Ansatz die Voraussetzung geschaffen werden. Der Beitrag beschreibt die notwendigen Grundlagen und stellt die Entwicklung eines Systems vor, welches die Wahrnehmung von AR-Informationen am virtuellen Prototyp ermöglicht. Anhand eines gewählten Wartungsszenarios wird das notwendige Vorgehen zum Erstellen von virtuellen Prototyp und AR-Arbeitsunterlagen erläutert und Gestaltungsparameter beschrieben. Basierend auf diesem Szenario wird das entwickelte System in einer Benutzerstudie getestet und Vorschläge für die weitere Entwicklung abgeleitet.