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.

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

Die Digitalisierung der Arbeitswelt zwingt zur Innovation ingenieurwissenschaftlicher Lehre. Während sich technologische, personelle und organisatorische Aspekte dieses Wandels in den Lerninhalten wiederfinden, wird das Potenzial für die kompetenzorientierte Digitalisierung von Lehr- und Lernprozessen noch unzureichend genutzt. In der vorliegenden Dissertation wird ein Vorgehensmodell anhand des Design Science Research entwickelt und erprobt, das zwei Anforderungen kombiniert: die systematische Handlungsleitung im Gestaltungsprozess innovativer technologiebasierter Lehr-Lernformate sowie den Aufbau einer digitalen Gestaltungskompetenz der ausführenden Lehrenden. Hierfür werden die Potenziale des User-centered Design und Usability Engineering adaptiert. Aus der iterativen Evaluation des Vorgehensmodells werden Empfehlungen für den Aufbau von kompetenzförderlichen Gestaltungsprozessen für hybride Lehr-Lernarchitekturen (hLA) abgeleitet, in denen die Vorteile digitaler und analoger Lernformate verschmelzen. Praktisches Ergebnis ist ein gebrauchstaugliches Vorgehensmodell mit erprobter hLA. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werden als Konzept der hLA in der ingenieurwissenschaftlicher Hochschullehre sowie als Präzisierung einer digitalen Lehrgestaltungskompetenz in die Wissensbasis zurückgespielt.:1 Einleitung 2 Forschungsdesign 3 Innovative Lehrgestaltung - Stand der Wissenschaft 4 Entwicklung des Leifadens zur Gestaltung von hLA 5 Iterative Evaluation des Vorgehensmodells 6 Schlussbetrachtung

Es besteht weitgehender Konsens darüber, dass Designer mit anderen Beteiligten gemeinsam bereits in frühe Phasen von Innovations- und Entwicklungsprozessen eingebunden werden müssen. Unterschiedliche Ausbildungsformen, Begriffe, Methoden und Fachkulturen von Designern und den traditionell in Technologieentwicklung involvierten Ingenieuren und Naturwissenschaftlern erschweren oder verhindern in der Praxis oftmals eine effektive Zusammenarbeit. Dieses Buch widmet sich in diesem Kontext dem bislang nur unzureichend gelösten Problem der Akquise des für den Designentwurf relevanten Wissens aus dem individuell verfügbaren Repertoire: Während diese bei Experten weitgehend intuitiv abläuft ist, stellt sie insbesondere für ingenieurwissenschaftlich vorgebildete Designnovizen ohne spezifische methodische Unterstützung ein Problem dar. Um geeignete Methoden auswählen und entwickeln zu können, wird in einem umfangreichen theoretischen Teil untersucht, wie dieses individuelle Designwissen charakterisiert ist. Auf Grundlage einer umfassenden Definition von Designwissen werden potenziell geeignete Methoden zur Unterstützung dessen Akquise dargestellt und bewertet. Reflexive Methoden auf der Basis generischer Fragelisten sowie narrative Methoden auf Basis von Nutzer-Archetypen (Personas) und normativen Szenarien bilden dabei den Schwerpunkt. Der empirische Teil umfasst vier Untersuchungen. Der tatsächliche Effekt von spezifischen reflexiven und narrativen Methoden bei der individuellen Wissensakquise wird in drei Studien mit experimentellem Charakter nachgewiesen und diskutiert. Eine vergleichende explorative Feldstudie zum Einsatz von Methoden in der beruflichen Praxis von Designern und Konstrukteuren ergänzt die Erkenntnisse und hilft, diese in einen breiteren Kontext einzuordnen.

Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben bietet zum fünften Mal ein national einzigartiges fachübergreifendes Konferenz- und Ausstellungsformat an den Schnittstellen von Produktentwicklung und Industriedesign. Die fortschreitende Integration digitaler Technologien im Bereich Produktentwicklung und Industriedesign führt gerade zu einer massiven Transformation der Arbeitsprozesse und hin zu einer enormen Erweiterung von Möglichkeiten –angefangen von der Digitalisierung des Produktentstehungsprozesses mithilfe von Methoden und Techniken des Systems Engineering, über die Vernetzung und Automatisierung von Produktionsanlagen und Produkten, Predictive Maintenance durch digitale Zwillinge bis hin zur nachhaltigen Produktion vollständig recyclebarer Güter. Hinsichtlich der Einreichung sind Schnittstellen mit folgenden aktuellen Schlüsselthemen von besonderem Interesse: Virtuelle Methoden in der Produktentwicklung: Mit Blick auf den Lebenszyklus der Produktentwicklung stehen die digitalen Möglichkeiten bezüglich Innovation, Design und Umsetzung im Vordergrund. Wie können beispielsweise Daten über Produkte und deren Nutzung in Simulationen in Echtzeit zusammengestellt, zielgerichtet variiert und ausgewertet werden? Wie können digitale Tools in der Innovationsphase helfen, verteilte Informationen und Ideen zu sammeln und zu strukturieren? Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Umgang und Einsatz des Systems Engineering, von Methoden der künstlichen Intelligenz und des machine learning. Mensch-Maschine-Interaktion: Mit der Weiterentwicklung der Automatisierung hin zur umfassenden Kooperation von Mensch und Technik bis hinein in Produktentwurf und -entwicklung stellt sich die Frage, wie diese zukünftige Partnerschaft durch nutzerzentrierte Designs gestaltet werden soll? Welche Zwischenschritte und Zugänge sind notwendig, um Interfaces zum Beispiel via VR/AR so adaptiv und lernförderlich wie möglich zu gestalten und zugleich notwendige Grenzziehungen zwischen Mensch und Maschine zu definieren? Kollaboration: Produktentwicklung und -design leben von kreativem Zusammenwirken. Wie kann diese Kreativität durch Methoden, Arbeitsumgebung und digitale Tools unterstützt werden? Lassen sich Kreativität und Serendipität messen und entsprechend planen? Welche Rolle spielt Kollaboration bei der agilen Produktentwicklung und bei der Organisation von umfangreichen Partner-Ökosystemen? Und wie lässt sich zum Beispiel die Zusammenarbeit in Design Teams auf die universitäre Lehre übertragen? Nachhaltigkeit/Transfer: Zentral für neue Produkte ist die Verbindung zur Gesellschaft im Allgemeinen und zur Nutzer- bzw. Anspruchsgruppe im Speziellen. Gerade mit Blick auf nachhaltige Produkte mit einem möglichst langen Lebenszyklus sind datengetriebene Analysen zum Nutzerverhalten genauso zentral wie die passgenaue Entwicklung und Planung für eine ressourcensparende Produktion. Dies sind alles wesentliche Bestandteile der additiven Fertigung und späteren Rekonfigurationen. Hierfür ist es unabdingbar Kategorien der Materialwissenschaften, Kreislaufwirtschaft und neueste Ansätze der Produktentwicklung miteinander zu verknüpfen, um die Effizienz der Entwicklung und die Nachhaltigkeit der Produkte gleichzeitig zu steigern.:Digitalisierung der Engineering Prozesse durch System Lifecycle Management (SysLM) Martin Eigner 11 Umgang mit Marktunsicherheiten in der Zielsystementwicklung: Methode zur Reduktion von Definitionslücken bei der Konkretisierung des Initialen Zielsystems Valentin Zimmermann, Christoph Kempf, Leo Hartmann, Nikola Bursac, Albert Albers 21 Digitale Lösungssammlung von Konstruktionsprinzipien für die Agile Entwicklung von Leichtbaustrukturen für Luftfahrzeuge Jutta Abulawi, Maximilian Weigand 35 Ansatz zur Erarbeitung einer Methodenauswahl für nachhaltige Produktentwicklung in KMUs Björn Ragnar Kokoschko, Laura Augustin, Christiane Beyer, Michael Schabacker 49 Kontrollierte Fragebogenentwicklung zur Messung erlebter Qualität von Produkten der Dräger Safety auf haptischer, optischer und akustischer Ebene Julia Schneider, Christian Wölfel, Sarah Wandel, Michael Richenberger 59 Was können wir von Ablehnung lernen? Eine Befragung von NichtnutzerInnen im Kontext einer Produktentwicklung Laura Augustin, Sabrina Pfrang, Björn Kokoschko, Andrea Wolffram, Michael Schabacker 71 Digitale Landwirtschaft und das User-Interface – eine Herstellersicht Michael Jendis 85 Data Model Canvas für die IT-System-übergreifende Integration von Datenmodellen zur Unterstützung von Datenanalyse-Anwendungen im Produktlebenszyklus Thomas Eickhoff, Andreas Eiden, Jonas Gries, Jens C. Göbel 99 Montagegerechte Gestaltungsrichtlinien mittels Deep Learning Johanna Gerlach, Alexander Riedel, Seyyid Uslu, Frank Engelmann, Nico Brehm 111 Hybride Simulationstechnik – Prototypenerkenntnisse in den Produktneuentwicklungsprozess einbinden Dennis Kaczmarek, Armin Lohrengel 123 Zeitliche und inhaltliche Konvergenz der Lösungsfindung als zentrale Herausforderung in Hybriden Produktentwicklungsprozessen – eine Empirische Analyse von Stanfords ME310-Prozessmodell Frank Koppenhagen, Tim Blümel, Tobias Held, Christoph Wecht 137 Better Change a Running System – Implementierung von Innovations- und Nachhaltigkeitsprozessen in Entwicklungsabteilungen Oliver Keller, Paul Stawenow, Marco Kapetan 155 User Research im Zukunftsorientiertem Design-Thinking: Eine Ganzheitliche Methode für das Stakeholder-Management in der Service-Optimierung Mehdi Mozuni, Maren Ohlhoff, Gerhard Glatzel 163 Virtual-Reality-Umgebung für die Visualisierung von Entwicklungszielgrößen auf Basis des Referenzsystems im Modell der PGE – Produktgenerationsentwicklung Felix Pfaff, Simon Rapp, Albert Albers 175 Ausarbeitungsleitfaden für Nutzerstudien zur Evaluation von XR-Interfaces in der Produktentwicklung Jakob Harlan, Benjamin Schleich, Sandro Wartzack 189 Textile Engineering ›SurFace‹: Oberflächenentwurf von der taktilen zur grafischen zur taktilen Erfahrbarkeit im Design Engineering der Zukunft Marina-Elena Wachs, Theresa Scholl, Gesa Balbig, Katharina Grobheiser 201 Effiziente und Robuste Entwicklung komplexer Faserverbund-Triebwerkstrukturen Sebastian Spitzer, Fabian Folprecht, Alrik Dargel, Christoph Klaus, Albert Langkamp, Maik Gude 215 Maschinenkonzept zur additiven Fertigung großdimensionierter Titan-Bauteile Andreas Kalb, Florian M. Dambietz, Peter Hoffmann 227 VIKA – Konzeptstudien eines virtuellen Konstruktionsberaters für additiv zu fertigende Flugzeugstrukturbauteile Johann Steffen 237 Entwicklung einer agil-strukturierten Prozesslösung mittels ASD – Agile Systems Design für das technische Änderungsmanagement im After Sales eines OEM der Automobilindustrie Jonas Heimicke, Sascha Pfau, Linda Vetten, Albert Albers 255 Methoden für die durchgängige Anwendung einer EBOM mithilfe klassenbasierter Substitutionsobjekte Jonathan Leidich, Peter Robl, Julien Raphael Mrowka 271 Anforderungsmanagement in der Agilen Entwicklung Mechatronischer Systeme – ein Widerspruch in sich? Nikola Bursac, Simon Rapp, Lukas Waldeier, Steffen Wagenmann, Albert Albers, Magnus Deiss, Volker Hettich 283 Akzeptanzanalyse zum Einsatz von Hybriden Prototypen und Extended Reality in der Produktentstehung Liesa Zimmermann, Kathrin Konkol, Elisabeth Brandenburg, Rainer Stark 297 Interdisziplinäre Produktentwicklung – Beschreibung einer Kooperation aus Industrie, angewandter Forschung und Technischem Design zur Realisierung einer assistierenden Roboterzelle Christian Hermeling, Johannes Abicht, Thomas Theling, Ralf Hock 309 Szenarien Machen Mögliche Zukünfte Erlebbar – Szenen eines Forschungsvorhabens Maren Ohlhoff, Mehdi Mozuni, Gerhard Glatzel 323 3D-volldigitalisierte Behandlungsplanung bei Lippen-Kiefer-Gaumenspalten (LKGS-3D) Christiane Keil, Dominik Haim, Ines Zeidler-Rentzsch, Franz Tritschel, Bernhard Weiland, Olaf Müller, Thomas Treichel, Günter Lauer 335 Beam-colored Sketch and Image-based 3D Continuous Wireframe Reconstruction with different Materials and Cross-Sections Martin Denk, Klemens Rother, Kristin Paetzold 345 Diskussionsbeitrag zu einem methodischen Ansatz für Entscheidungen in Zielkonflikten während der Konzeptphase der Entwicklung automatisierter Produktionsanlagen Peter Lochmann, Jens-Peter Majschak 355 Generieren lastgerechter Materialparameter für FEM-gestützte Umformprognosen – am Beispiel von Karton Verbundmaterialien Toma Schneider, Antje Harling, Frank Miletzky 371 Erweiterte Analyse ausgewählter Schwingungsphänomene mit dem C & C²-Ansatz am Beispiel einer Einscheibentrockenkupplung Peter M. Tröster, Thomas Klotz, Simon Rapp, Yulong Xiao, Sascha Ott, Albert Albers 383 Ein Klassifizierungssystem für Industrielle Augmented Reality Anwendungen Jan Luca Siewert, Matthias Neges, Detlef Gerhard 401 Nutzerzentrierte Entwicklung einer ortsunabhängigen Maschinenabnahme mittels Augmented Reality Nedim Kovacevic, Jantje Meinzer, Rainer Stark 417 Augmented Reality als intuitive Benutzungsschnittstelle für das Roboterprogrammieren Carolin Horn, Christoph-Philipp Schreiber 431 Design von Produkt-Dienstleistungssystemen für Kreislaufwirtschaft Ursula Tischner 443 Nachhaltigkeit: Avoiding Design – Warum gutes Design kein Design ist und auch das Nicht-Designen und Vermeiden von Produkten Gestalterhandwerk sein muss Philipp Schütz, Oliver Gerstheimer, Philipp Englisch 461 Nachhaltigkeit als strategischer Imperativ für die Gesellschaft und Unternehmen Heinz Simon Keil, Detlef Tietze 475 Simulation modularer Produktarchitekturen durch modellbasierte Konfiguration Florian M. Dambietz, Dieter Krause 491 MBSE-Ansatz für eine Vernetzte Stoffstrommodellierung zur Verbesserung der Partnersuche in der Kreislaufwirtschaft Franz Wieck, Philipp Kronenberg, Manuel Löwer 501 Konstruktion eines Inserts für Faserverbund- Halbzeuge Frank Weidermann, Stefanie Zimmermann, Andrea Pino 517 Der Ingenieur an seinem Arbeitsplatz – gesund und kompetent! Bettina Schleidt 529 Digitale Arbeitsumgebungen in der Produktentstehung – Mit Action Design Research Web-Anwendungen zur produktiven Zusammenarbeit entwickeln Stephan Scheele, Daniel Mau, David Foullois, Frank Mantwill 541 Nutzerzentrierung in Zeiten von Social Distancing – Evaluierung eines extracurricularen Lehrformats für Studierende der Produktentwicklung Anne Wallisch, Kristin Paetzold 559 The Digitalization Principles from a User-Centered Design Perspective – A Conceptual Framework for Smart Product Development Carolina Sallati, Klaus Schützer 575 Brain of Materials – die Plattform für Designer, Entwickler und Materialhersteller Hans Peter Schlegelmilch 587 Gibt es ein Patentrezept für erfolgreiche IT-Projekte? Alfred Katzenbach 591 Mockup einer Betriebsleitstelle für Automatisierte Shuttlebusse – Konzeption und Design eines Universellen, Visuellen und Auditiven Interfaces Ingmar S. Franke, Sönke Beckmann, Olga Biletska, Hartmut Zadek 601 Co-Creation bei komplexen Consumer Products Linda Geißler, Nico Herzberg, Natalie Mundt 613 Bessere Kundenorientierung bei der Entwicklung physischer Produkte – Nutzung agiler Vorgehensweisen kombiniert mit Additiven Fertigungsverfahren Philipp Blattert, Werner Engeln 621 Ermittlung von Anforderungen an eine Anwendungsfall-Spezifische Einführung Agiler Ansätze – Erkenntnisse aus der Anwendung des Agile-Stage-Gate Hybrids Jonas Heimicke, Ahmed Spahic, Luis Bramato, Albert Albers 633 goG – die Neue Urbane Mobilität Hans-Georg Höhne 645 Vergleich der Motivationsprofile von Scrum-Teammitgliedern mit dem Agilen Manifest zur Entwicklung von Gamification-Strategien David Kessing und Manuel Löwer 655 Zeichnen als Weltentwurf: Analog + Digital – Die Bedeutung des Zeichnens in der Primarausbildung mit Blick auf Design Engineering in Europa Marina-Elena Wachs 665 Intelligentes Nesting in der Kreislaufwirtschaft zur Steigerung der Ressourceneffizienz Philipp Kronenberg, Franz Wieck, Sebastian Weber, Manuel Löwer 673 Remote Innovation – Co-Creation During Times of Pandemic Oliver Gerstheimer, Philipp Schütz, Philipp Englisch, Erhard Wimmer 681 Analyse des Einflusses von Faktoren auf die agilen Fähigkeiten von Organisationseinheiten in der Entwicklung physischer Systeme Jonas Heimicke, Tobias Rösel, Alber Albers 691 Entwicklung Angepasster Konstruktionsmethoden für Nachhaltige Hochvolt-Speicher Robert Kretschmann, Gerd Wagenhaus, Christiane Beyer 703 Automatisierung des Datenaufbereitungsprozesses für AR/VR-Anwendungen im Engineering Maximilian Peter Dammann, Wolfgang Steger, Ralph Stelzer 714 Nutzer- und Aufgabengerechte Unterstützung von Modellierungsaktivitäten im Kontext des MBSE-Model-Based Systems Engineering Constantin Mandel, Matthias Behrendt, Albert Albers 727

Es besteht weitgehender Konsens darüber, dass Designer mit anderen Beteiligten gemeinsam bereits in frühe Phasen von Innovations- und Entwicklungsprozessen eingebunden werden müssen. Unterschiedliche Ausbildungsformen, Begriffe, Methoden und Fachkulturen von Designern und den traditionell in Technologieentwicklung involvierten Ingenieuren und Naturwissenschaftlern erschweren oder verhindern in der Praxis oftmals eine effektive Zusammenarbeit. Dieses Buch widmet sich in diesem Kontext dem bislang nur unzureichend gelösten Problem der Akquise des für den Designentwurf relevanten Wissens aus dem individuell verfügbaren Repertoire: Während diese bei Experten weitgehend intuitiv abläuft ist, stellt sie insbesondere für ingenieurwissenschaftlich vorgebildete Designnovizen ohne spezifische methodische Unterstützung ein Problem dar. Um geeignete Methoden auswählen und entwickeln zu können, wird in einem umfangreichen theoretischen Teil untersucht, wie dieses individuelle Designwissen charakterisiert ist. Auf Grundlage einer umfassenden Definition von Designwissen werden potenziell geeignete Methoden zur Unterstützung dessen Akquise dargestellt und bewertet. Reflexive Methoden auf der Basis generischer Fragelisten sowie narrative Methoden auf Basis von Nutzer-Archetypen (Personas) und normativen Szenarien bilden dabei den Schwerpunkt. Der empirische Teil umfasst vier Untersuchungen. Der tatsächliche Effekt von spezifischen reflexiven und narrativen Methoden bei der individuellen Wissensakquise wird in drei Studien mit experimentellem Charakter nachgewiesen und diskutiert. Eine vergleichende explorative Feldstudie zum Einsatz von Methoden in der beruflichen Praxis von Designern und Konstrukteuren ergänzt die Erkenntnisse und hilft, diese in einen breiteren Kontext einzuordnen.:0 VORWORT v 0.1 Danksagung v 0.2 Anmerkungen zu Form und Sprache vii 0.3 Einordnung der Arbeit in den Designforschungskontext viii 1 EINFÜHRUNG 1 1.1 Wissenschaftliche Problemlage 1 1.2 Methodisches Vorgehen 7 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 9 2.1 Entwerfen 9 2.1.1 Neues Schaffen 9 2.1.2 Entwurfsdisziplinen 10 2.1.3 Innovation 21 2.1.4 Kreativität 27 2.2 Entwurfsaufgaben als Probleme 33 2.2.1 Entwurfsaufgaben als schwach strukturierte Probleme 34 2.2.2 Entwurfsaufgaben als bösartige Probleme 37 2.2.3 Entwurfsaufgaben als komplexe Probleme 39 2.2.4 Entwurfsaufgaben als wissensreiche Probleme 41 2.2.5 Entwurfsprobleme als Kategorie 43 2.2.6 Zusammenfassung 45 2.3 Entwurfsprozesse 47 2.3.1 Entwerfen als menschliches Problemlösen 47 2.3.2 Entwerfen als reflexive Konversation 53 2.3.3 Entwerfen als psychisch regulierte Tätigkeit 56 2.3.4 Vorgehensmodelle in den Disziplinen 68 2.3.5 Zusammenfassung 72 2.4 Entwurfswissen 74 2.4.1 Eingrenzung des Begriffs 74 2.4.2 Nicht-Wissen und Unsicherheit 80 2.4.3 Vor- und Erfahrungswissen 83 2.4.4 Fakten- und Episodisches Wissen, Sach- und Handlungswissen 86 2.4.5 Soziokulturelles und Alltagswissen 89 2.4.6 Implizites und explizites Wissen 92 2.4.7 Objektives, subjektives, rationales und emotionales Wissen 100 2.4.8 Zusammenfassende Definition 103 2.5 Methoden zur Wissensakquise 108 2.5.1 Markt- und Zielgruppenanalysen 109 2.5.2 Anforderungslisten 113 2.5.3 Brainstorming und Derivate 117 2.5.4 Assoziation und Analogiebildung 119 2.5.5 Entwurfszeichnen und Entwurfshandeln 122 2.5.6 Fragenbasierte Selbstreflexion 124 2.5.7 Narration 126 2.5.8 Persona 129 2.5.9 Szenario 135 2.5.10 Methodenakzeptanz in der Praxis 143 2.6 Zusammenfassung und Auswahl geeigneter Methoden 147 3 EMPIRISCHE UNTERSUCHUNGEN 151 3.1 Methodeneinsatz in frühen Entwurfsphasen in der Praxis von Designern und Konstrukteuren 154 3.1.1 Problem und Fragestellungen 154 3.1.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 157 3.1.3 Ergebnisse der Untersuchung 160 3.1.4 Interpretation und Diskussion 176 3.2 Unterstützung der Anforderungsermittlung durch fragenbasierte Selbstreflexion 180 3.2.1 Problem und Fragestellungen 180 3.2.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 183 3.2.3 Ergebnisse der Untersuchung 184 3.2.4 Diskussion und Interpretation 186 3.3 Unterstützung der Akquise von Designwissen durch narrative Methoden 189 3.3.1 Problem und Fragestellungen 189 3.3.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 192 3.3.3 Ergebnisse der Untersuchung 197 3.3.4 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse 205 3.4 Unterstützung der Akquise von Designwissen durch fragenbasierte Selbstreflexion 211 3.4.1 Problem und Fragestellungen 211 3.4.2 Aufbau und Durchführung der Untersuchung 212 3.4.3 Ergebnisse der Untersuchung 216 3.4.4 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse 227 4 ZUSAMMENFASSUNG 233 5 AUSBLICK 243 6 VERZEICHNISSE 247 6.1 Literaturverzeichnis 247 6.2 Abbildungsverzeichnis 282 6.3 Tabellenverzeichnis 285 6.4 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis 287 7 ANHANG 289

Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben hat bereits zum vierten Mal ein einzigartiges Konferenz- und Ausstellungsformat zum Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis in Produktentwicklung und Design angeboten. Am 27. und 28. Juni 2019 ermöglichten die Professuren Konstruktionstechnik/CAD und Technisches Design der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit weiteren Partnern den 200 Teilnehmenden die fachübergreifende Diskussion zu den Themen • Interdisziplinärer Entwurf adaptiver Produktsysteme, • Entwickeln vernetzter Anwendungen für Industrie 4.0, • Konstruktion mit hybriden Werkstoffen und für additive Fertigungsprozesse, • Entwicklungsunterstützung durch Produktdatenmanagement und VR/AR, • Design nutzerzentriertem Erleben komplexer Produkt-Service-Systeme.:Quo vadis Digitalisierung: Die digitale Engineering-Kette und Ihre nachhaltige Wirkung auf die Wertschöpfung Heinz Simon Keil 9 Augmented Reality in der Produktvalidierung: Potenziale und Grenzen in frühen Entwicklungsphasen Jonas Reinemann, Joshua Fahl, Tobias Hirschter und Albert Albers 33 Konzept zur Verbesserung des realitätsgetreuen, visuellen Erlebens in virtuellen Umgebungen durch Eye-Tracking Benjamin Gerschütz, Marius Fechter, Benjamin Schleich und Sandro Wartzack 51 Mixed Reality Assistenzsystem zur visuellen Qualitätsprüfung mit Hilfe digitaler Produktfertigungsinformationen Stefan Adwernat und Matthias Neges 67 Ein Beitrag zur Verwendung von Technologien der Virtuellen Realität für Design-Reviews Margitta Pries, Ute Wagner, Johann Habakuk Israel und Thomas Jung 75 Eingriff in die Privatsphäre der Endanwender durch Augmented Reality-Anwendungen Matthias Neges und Jan Luca Siewert 87 Virtual Prototyping als agile Feedback-Methode für frühe Produktentwicklungsphasen Manuel Dudczig 97 aHa – Der adaptive Handgriff der Zukunft Paula Laßmann, Jonathan Kießling, Stephan Mayer, Benedikt Janny und Thomas Maier 107 Design-Education: Die Siemens HMI-Design Masterclass Oliver Gerstheimer, Romy Kniewel, Sebastian Frei und Felix Kranert 125 Nutzungsaspekte von Head-Mounted-Displays in industriellen Umgebungen Maximilian Peter Dammann, Martin Gebert und Ralph Stelzer 141 Selbstlernende Assistenzsysteme für Maschinenbediener Andre Schult, Lukas Oehm, Sebastian Carsch, Markus Windisch und Jens-Peter Majschak 159 Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Werkstückspannung beim Vertikal-Drehen Volker Wittstock, Patrick Puschmann, Adrian Albero Rojas, Matthias Putz und Heinrich Mödden 173 Entwicklungsassistenz zum Entwurf Innermaschineller Verfahren für Verarbeitungsmaschinen Paul Weber, Lukas Oehm, Sebastian Carsch, Andre Schult und Jens-Peter Majschak 185 Gestaltung nutzerzentrierter Assistenzen im Produktdatenmanagement Stephan Scheele und Frank Mantwill 201 Model-Based Engineering für die Automatisierung von Validierungsaktivitäten am Beispiel Fahrerassistenzsysteme Constantin Mandel, Sebastian Lutz, Olivia Rau, Matthias Behrendt und Albert Albers 221 Das Potenzial 3D-gedruckter Gradientenwerkstoffe für pharmazeutische Applikationen Tobias Flath, Alexandra Springwald, Michaela Schulz-Siegmund, Michael C. Hacker und Peter Schulze 239 Feature-Baukasten für FDM-Druckverfahren Franz Wieck, Tim Katzwinkel und Manuel Löwer 247 Gestalten mit hybriden Materialien – Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung Dustin Ahrendt, Sybille Krzywinski, Enric Justo i Massot und Jens Krzywinski 265 Individuelle Produktgestaltung mittels funktionsintegrierten AM-Knoten und Profilen am Beispiel eines Batteriekastens Richard Kordaß und Christian Arved Stürmer 281 Einführung in die Produktentwicklung im Rahmen eines Schülerlabors am Beispiel des PROJECT 10|2018 Nico Herzberg, Laura Marschner und Florian Schröder 299 Einflussfaktoren in der standortverteilten Produktgenerations-entwicklung – Eine literaturbasierte Momentaufnahme Katharina Duehr, David Kopp, Benjamin Walter, Markus Spadinger und Albert Albers 309 Szenarien verbinden Gerhard Glatzel und Mathias Wiehle 327 Iterationsarten und deren Auslöser in der Frühen Phase der PGE – Produktgenerationsentwicklung Miriam Wilmsen, Markus Spadinger, Albert Albers, Cong Minh Nguyen und Jonas Heimicke 339 Building Information Modeling (BIM) für Bahn-Bauwerke – von Datenakquisition bis Virtueller Realität Markus Färber, Thomas Preidel, Markus Schlauch, Bernhard Saske, Adrian Bernhardt, Michael Reeßing, Steffen Cersowsky und Ronny Krüger 355 Effiziente Produktion und Wartung durch die Industrie 4.0 – Anwendung Hashem Badra und Jivka Ovtcharova 371 Herausforderungen klassischer Maschinenelemente im nicht-elektrischen Explosionsschutz Sabrina Herbst, Thomas Guthmann und Frank Engelmann 383 Ein hybrider Ansatz für Festigkeitsnachweise von multiskaligen Strukturen Hans-Peter Prüfer 399 Interdisziplinäre Design Methodik Martin Eigner, Thomas Dickopf und Hristo Apostolov 415

Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben hat bereits zum vierten Mal ein einzigartiges Konferenz- und Ausstellungsformat zum Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis in Produktentwicklung und Design angeboten. Am 27. und 28. Juni 2019 ermöglichten die Professuren Konstruktionstechnik/CAD und Technisches Design der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit weiteren Partnern den 200 Teilnehmenden die fachübergreifende Diskussion zu den Themen • Interdisziplinärer Entwurf adaptiver Produktsysteme, • Entwickeln vernetzter Anwendungen für Industrie 4.0, • Konstruktion mit hybriden Werkstoffen und für additive Fertigungsprozesse, • Entwicklungsunterstützung durch Produktdatenmanagement und VR/AR, • Design nutzerzentriertem Erleben komplexer Produkt-Service-Systeme.:Finishing Perspective (Endbehandlung Perspektive) Ingmar S. Franke, Mario Linke, Christian Bendicks und Rainer Groh 9 Card Sorting basierter Ansatz zur Erarbeitung einer nutzungsgerechten Methodensammlung am Beispiel des IDE-Toolkits Martin Wiesner, Björn Kokoschko, Linh Bùi Duy und Laura Augustin 29 Feasibility-Labor“ – erste Vorstellung neuer Ansätze zur Optimierung der Designumsetzung im Automobilbau Knut Lender 41 MBSE-basierte Produktkonfiguratoren zur Analyse der Modularisierung bei der Entwicklung modularer Baukastensysteme Florian Seiler, Lea-Nadine Schwede und Dieter Krause 55 Branchenübergreifendes Benchmarking von variantenreichen Produktportfolios auf Basis von Produktstrukturen Christian Wyrwich und Georg Jacobs 71 Aspekte der Authentizität bei der Umsetzung eines künstlerischen Entwurfs mit 3D-Software-Werkzeugen Wolfgang Steger, Christine Schöne und Helmut Nitsche 91 Das Visionsmodell: Präzise Darstellung von Entwicklungszielen Laura Augustin, Michael Schabacker 105 Wissen und Heterogenität in der Produktentwicklung Alexandra Göhring 111 Kombination der experimentellen und numerischen Simulation zur Entwicklung dreidimensionaler Elektronik Florian Schaller, Fabian Kayatz und Cedric Sanjon 123 Lösungsansätze für eine nachhaltigkeitsorientierte, interdisziplinäre Produktentwicklung Barbara Gröbe-Boxdorfer 133 Szenariobasierte Validierung von Produktprofilen in der frühen Phase der PGE-Produktgenerationsentwicklung Florian Marthaler, Vincent Kutschera, Jonas Reinemann, Nikola Bursac und Albert Albers 149 Vergleich von Produktinnovationsarten – Worin die Unterschiede wirklich begründet liegen Jonas Heimicke, Valentin Zimmermann, Monika Klippert, Markus Spadinger und Albert Albers 165 Zusammenarbeit von Ingenieuren und Designern – die überarbeitete VDI/VDE-Richtlinie 2424 Robert Watty, Christian Zimmermann und Gerhard Reichert 181 IM-UX – Fragebogen zu intrinsischer Motivation in der User Experience Jette Selent und Michael Minge 195 Konzept zur Identifikation relevanter Produkteigenschaften zur Unterstützung einer positiven User Experience Tina Schröppel, Jörg Miehling und Sandro Wartzack 205 User Experience Design für Sicherheitstechnik – Ansatz und Methodik bei Dräger Safety Marlene Vogel, Matthias Willner, Christian Wölfel und Jens Krzywinski 219 3D-volldigitalisierte Behandlungsplanung bei Lippen-Kiefer-Gaumenspalten Christiane Kunert-Keil, Dominik Haim, Karol Kozak, Ines Zeidler-Rentzsch, Bernhard Weiland, Olaf Müller, Thomas Treichel und Günter Lauer 231 Automatische Vermessung der Knietopologie zur Unterstützung der Prothesenplanung für Kniearthroplastiken Sebastian Heerwald und Marc Mörig 243 Design und additive Fertigung von individualisierten biofunktionellen Implantaten in klinisch relevanten Dimensionen David Kilian, Philipp Sembdner, Stefan Holtzhausen, Tilman Ahlfeld, Christine Schöne, Anja Lode, Ralph Stelzer und Michael Gelinsky 253 Design von Medizinprodukten – Einfluss regulatorischer Anforderungen auf den Designprozess Christian Thomas 267 5G Sports – tragbare Technologiedemonstratoren im taktilen Internet Lisa-Marie Lüneburg, Emese Papp und Jens Krzywinski 277 Verbesserte Ergonomie durch Mensch-Roboter-Kollaboration als sozio-technisches System Daniel Rücker, Kristin Paetzold und Rüdiger Hornfeck 295 Modellbasierter Systems Engineering Ansatz zur effizienten Aufbereitung von VR-Szenen Atif Mahboob, Stephan Husung, Christian Weber, Andreas Liebal und Heidi Krömker 309 Akzeptanz und Nutzererleben von körpergetragenen Assistenzsystemen im industriellen Anwendungsbereich Emese Papp und Christian Wölfel 323 Modell zur Unterstützung von Designentscheidungen auf strategischer Unternehmensebene im Industrial Design Frank Thomas Gärtner 335 Der Einfluss stilistischer Merkmale einer Entwurfsvisualisierung auf die semantischen Produkteigenschaften Frank Mühlbauer 347 Konstruktionslösungen mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz Willi Gründer und Denis Polyakov 361 Das Analysekompetenz-Marktpriorität-Portfolio zum Vergleich von Datenanalyseprojekten in der Produktentwicklung Sebastian Klement, Bernhard Saske, Stephan Arndt und Ralph Stelzer 375 Einsatz von Graphdatenbanken für das Produktdatenmanagement im Kontext von Industrie 4.0 Christopher Sauer, Benjamin Schleich und Sandro Wartzack 393 Predictive Quality Management mit modellbasierten Services in kollaborierenden Netzwerken Andreas Trautheim-Hofmann 409 Softwareentwicklung ECM/WCM im Spannungsfeld KMUs–Großunternehmen Oliver Schwarz und Christian Kowalewski 419