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."

Entwerfen – Entwickeln – Erleben. Drei zentrale Begriffe aus dem Alltag der Produktentwicklung stehen als Motto über den Beiträgen dieses Buches und sind das verbindende Element zwischen den differenzierten Sichtweisen der einzelnen Autoren zu einem gemeinsamen Gegenstand: Dieser umspannt das weite Feld der Entwicklung und Gestaltung von Produkten von der ersten Idee bis zu deren Benutzung. Dabei ist für den Designer das Ziel allen Entwerfens und Entwickelns das positive Erleben des Produktes durch dessen Benutzer. Aber bereits beim Entwerfen, d. h. dem Schaffen von Neuem, bei dem Ideen generiert und Wege zur Umsetzung in ein Produkt gesucht werden und beim Entwickeln, dem Ausarbeiten, Erproben, Verändern und detaillierten Festlegung aller Produkteigenschaften, möchte der Designer vorwegnehmen, wie das künftige Produkt auf den Nutzer wirken wird. Doch der Designer tut das nicht allein. Die integrierte Produktentwicklung ist ein sehr komplexer Prozess, in dem viele verschiedene Fachdisziplinen eng zusammenarbeiten müssen, um am Markt erfolgreiche Produkte platzieren zu können. Zum Thema Industriedesign in komplexen und interdisziplinären Entwicklungsprozessen wird durch dieses Buch ein weiterer Baustein hinzugefügt. [... aus dem Text]

The performance of product development processes is important to the commercial success of new products. The improvement of these processes is thus a strategic imperative for many engineering companies - the aero-engine is one example of a complex product for which market pressures necessitate ever-shorter development times. This thesis argues that process modelling and simulation can support the improvement of complex product development processes. A literature review identified that design process modelling is a well-establishedresearch area encompassing a diverse range of approaches. However, most existing tools and methods are not widely applied in industry. An extended case study was therefore conducted to explore the pragmatic utility of process modelling and simulation. It is argued that iteration is a key driver of design process behaviour which cannot be fully reflected in a mechanistic model. Understanding iteration can help select an appropriate representation for a given process domain and modelling objective. A model-based approach to improve the management of iterative design processes was developed. This approach shows that design process simulation models can support practice despite their limited fidelity. The modelling and simulation framework resulting from this work was enhanced for application to a wider range of process improvement activities. A robust and extensible software platform was also developed. The framework and software tool have made significant contribution to research projects investigating process redesign, process robustness and process optimisation. These projects are discussed to validate the framework and tool and to highlight their applicability beyond the original approach. The research results were disseminated in academia and industry - 72 copies of the software were distributed following requests in the first three months of its release.

Strak als Prozessschritt in der Produktentwicklung ist für die Haushaltsgeräteindustrie Neuland, während in der Automobilindustrie der Strakprozess als Standard durchlaufen wird. Generell kann Strak dann eingesetzt werden, wenn an Produkte ein besonders hoher ästhetischer Anspruch an die Topologie der sichtbaren Oberflächen gestellt wird. In einem Prozessberatungsprojekt wurde im Jahr 2014 analysiert, wie Strak in seinen Ausprägungen – Strak-CAD-Modellierung und Strakkoordination – bei der Miele & Cie KG. sinnvoll angewendet werden kann. Als Berater wurde die Designsurf GmbH, als langjähriger Partner für Strak im Bereich Wäschepflege gewonnen. Die Erwartung war, dass Strak in der Lage ist, die Produktentwicklung so zu ergänzen, dass der Zielrichtung des Markenversprechens „MIELE – immer besser" vor allem an der Schnittstelle zwischen Design und Konstruktion noch besser entsprochen werden kann. In der Analysephase wurden die bestehenden Vorgehensweisen zum Thema Sichtflächen in der Produktentwicklung und im Design ermittelt. Hierzu wurden Mitarbeiter aus Design und Konstruktion der verschiedenen Produktgruppen allgemein und anhand von abgeschlossenen Projekten zur Umsetzung von Designvorgaben in Konstruktionsentwürfe in einer angepassten Methodik des Leitfadeninterviews befragt.

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."

Die vorliegende Arbeit zeigt einen Prozess zur direkten Anwendung computertomographischer Daten in der Produktentwicklung. Grundlage bilden die nach der Erfassung und einer mathematischen Rekonstruktion generierten Schichtbildsequenzen. Dieser Prozess besteht aus zwei unabhängigen Umgebungen, einer CT- und einer CAD-Umgebung. Beide sind interaktiv über einen dritten Baustein der Überführung und Interpretation miteinander verbunden. Die CT-Umgebung dient zur Initialisierung, Visualisierung und Verwaltung der computertomographischen Daten. Die CAD-Umgebung bildet als etabliertes Werkzeug in der Produktentwicklung die systematische Basis zum modellieren und validieren der analytischen dreidimensionalen Modelldaten. Über eine bidirektionale Kommunikations- und Interaktionsebene ist es möglich, ausgehend vom CAD-System, Informationen aus den CT-Daten gezielt, variabel und nutzerspezifisch für mechanisch konstruktive Modellierungsprozesse zu generieren.:Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Problemstellung 1.3 Zielstellung 1.4 Aufbau der Arbeit 2 Stand der Technik 2.1 CT-Daten und deren Weiterverarbeitung 2.1.1 Allgemeines 2.1.2 Datenstruktur und Abbildungseigenschaften 2.1.3 Visualisierungsformen 2.1.4 Repräsentationsformen und Datenformate 2.1.5 Segmentierungsverfahren 2.1.6 Bestimmung charakteristischer Objektmerkmale 2.2 Methoden und Werkzeuge der Konstruktion 2.2.1 Übersicht 2.2.2 Modellierung auf Basis diskreter Oberflächen 2.2.3 Flächenrückführung 2.2.4 Direkte und parametrische Modellierung 2.2.5 Modellierung mit Bilddaten 2.3 Prozessuale und technische Analyse 3 Computertomographische Daten in der CAD-Umgebung 3.1 Das Konzept 3.1.1 Definition der Rahmenbedingungen 3.1.2 Anforderungen an die Prozesskette 3.1.3 Objektinformationen aus CT-Daten 3.1.4 Voraussetzungen in CAD-Systemen 3.2 Der Entwurf des Gesamtprozesses 3.3 Die Datenvorbereitung 3.3.1 Eingangsinformationen und Visualisierungsformen 3.3.2 Ausrichtung und Registrierung 3.3.3 Eingrenzen des Betrachtungsbereiches 3.4 Das Prinzip der Datenüberführung und Interpretation 3.5 Die Kommunikations- und Interaktionsebene 3.5.1 Methodenbeschreibung 3.5.2 Ergänzende Schnittansichten 3.5.3 Erstellen eines Freiformschnittes 3.5.4 Kontur- und Geometrieableitung 3.5.5 Partiell oberflächenbasierte Modellerstellung 4 Applikation und exemplarische Anwendung 4.1 Technische Realisierung 4.2 Beschreibung der Systemumgebung 4.3 Neukonstruktion eines individuellen Schädelimplantats 4.3.1 Anatomische Grundlagen 4.3.2 Problemstellung und Analyse 4.3.3 Modellierung 4.4 Anpassungskonstruktion des Räderwerkes einer historischen Taschenuhr 4.4.1 Technische Grundlagen 4.4.2 Problemstellung und Analyse 4.4.3 Modellierung 4.5 Auswertung 5 Zusammenfassung und Ausblick 5.1 Zusammenfassung 5.2 Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagen

Die Anwendung von Deep Learning in der manuellen Montage birgt großes Potenzial, Montagezeiten zu reduzieren und Montagefehler zu vermeiden. Indem der Montageablauf mithilfe einer Kamera erfasst und die aufgezeichneten Bilder durch einen Objekterkennungsalgorithmus analysiert werden, lassen sich Position, Lage und Art der montierten Bauteile bestimmen. Daraus lassen sich wiederum Informationen über Arbeitsschritte, Montagefehler oder den aktuellen Zustand des Produkts ableiten, sodass die Mitarbeiter bei der Montage durch entsprechende Anweisungen unterstützt werden können. Es stellt sich jedoch die Frage, inwieweit gegenwärtige Produkte für den Einsatz von Deep Learning geeignet sind. Nur wenn die zu montierenden Bauteile sicher erkannt werden, ist der Einsatz in der manuellen Montage sinnvoll. Bestehende Gestaltungsrichtlinien adressieren diesen Aspekt bislang nicht. Im Forschungsprojekt wurde daher untersucht, welche Eigenschaften Produkte aufweisen sollten, um eine optimale Objekterkennung zu ermöglichen. Dazu wurden Hypothesen zu positiven und negativen Bauteileigenschaften hinsichtlich der Erkennungsgenauigkeit formuliert und in praktischen Versuchen überprüft. Dabei konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Objekte durch den eingesetzten Objekterkennungsalgorithmus sehr gut detektiert werden. Aus den vorliegenden Forschungsergebnissen lassen sich daher keine Einschränkungen in der Produktgestaltung ableiten.

Die rechnergestützte Topologieoptimierung wird zur Gestaltoptimierung, also im Wesentlichen zur Gewichtsreduktion von Bauteilen oder komplexeren Strukturen eingesetzt. Da die Funktionalität im Rahmen von FEM-Programmen zur Verfügung gestellt wird, erfordert sie umfangreiche Kenntnisse zur Bedienung der Software und der festigkeitstechnischen Grundlagen und wird daher überwiegend von Berechnungsexperten im rein technischen Kontext im Maschinenbau oder Luft- und Raumfahrzeugbau angewendet. Allerdings zeigen vereinzelte Arbeiten wie die Sitzmöbel »Bone Furniture«, die aus einer Zusammenarbeit des Studios »Joris Laarman Lab« mit Opel resultieren (Laarman 2006, Abbildung 1), dass derartige Methoden für das Design interessant sein können. [... aus der Einleitung]

Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben adressiert aktuelle Fragestellungen, Innovationen und Herausforderungen in Produktentwicklung und Design. Die Themen virtuelle Entwicklung und menschzentriertes Design bilden die Klammer, um aktuelle Forschung aus verschiedenen Wissenschaftsbereichen und relevante Fallstudien unterschiedlicher Branchen vor dem Hintergrund des technologischen und nachhaltigen Wandels zu reflektieren. Ziel ist es, Ihnen einen inspirierenden Blick über die eigene Praxis hinaus zu bieten und damit vielfältige Impulse zu geben. Ein besseres Verständnis der menschlichen Arbeitsweise, Potenziale der Digitalisierung und Anforderungen des nachhaltigen Wandels eröffnen neue Perspektiven in Produktentwicklung und Design. Neue Ansätze, Methoden, Werkzeuge und Lösungen adressieren beispielsweise das Handeln in Entwicklungsteams, die Kooperation mit lernenden Algorithmen, die Komplexität von Produkt-Service-Systemen und cyber-physischen Systemen oder systematische Nachhaltigkeitsbewertungen in Entwicklungsprozessen. Forschende und Praktizierende aus Wissenschaft und Industrie präsentieren ihre Arbeit, Ihre Positionen und Ihre Forschungsergebnisse zu den Herausforderungen der Produktentwicklung.:POTENTIALE DER PERSONA-METHODE IM KONTEXT DER NACHHALTIGEN PRODUKTENTWICKLUNG Björn Kokoschko, Laura Augustin, Michael Schabacker, Ramona Träger & Christiane Beyer 1 USER-CENTERED DATA PROVISION FOR CLIMATE-FRIENDLY PRODUCTS DEVELOPMENT Stephan Arndt, Frauke Hänel, Maria Dos Santos & Bernd Zimmermann 15 SUSTAINABILITY ATTITUDES AND WILLINGNESS TO BUY ECO-FRIENDLY PCRPRODUCTS: THE EXAMPLE OF LIGHT SWITCHES Nikolas Neumann, Aline Mangold & Julia Schneider 23 VERORTUNG VON PRODUKTPROFILEN IM ZUKÜNFTIGEN UMFELD DURCH ABGLEICH VON SZENARIEN Carsten Thümmel, Domonkos Kiss, Stefan Schwarz, Andreas Siebe & Albert Albers 36 WISSENSBASIERTES UND KOLLABORATIVES SYSTEMS ENGINEERING MECHATRONISCHER PRODUKTE Stephan Husung, Faizan Faheem & Zirui Li 46 ERWEITERUNG EINES ONTOLOGIE-BASIERTEN PRODUKTKONFIGURATIONSMODELLS MIT GENERALISIERTER MICROSERVICE ARCHITEKTUR FÜR DIE ENTWICKLUNG IN EINEM PRODUKTIONSDATENRAUM Erik Konietzko 59 MBSE–GESTÜTZTE BEWERTUNG VON TECHNISCHEN ÄNDERUNGSAUSWIRKUNGEN IM MODELL DER SGE – SYSTEMGENERATIONSENTWICKLUNG Alex Martin, Jannis Lützelschwab, Vanessa Michelle Clermont, Albert Albers 71 DESIGN DRAWING PARAMETERS AND ITS IMPACT ON THE EVALUATION OF DESIGN PROPOSALS Frank Mühlbauer, Julia Schneider, Jens Krzywinski & Christian Wölfel 84 ENTWICKLUNG EINES METHODENKARTENSETS ZUR STEIGERUNG DER MULTIMODALITÄT VON BEDIENKONZEPTEN Julius Röhlig, Sebastian Lorenz 99 MULTIFUNKTIONALER JOYSTICK FÜR EINEN RADLADER Lukas Fuchs, Marcel Racs & Thomas Maier 111 ADAPTIVE BEDIENSYSTEME IM ACKERSCHLEPPER Timo Schempp, Björn-Gerrit Hülle, Marcel Racs 123 DESIGN FOR ADDITIVE MANUFACTURING – APPLICATION SYSTEM BASED ON DESIGN METHODOLOGY IN INDUSTRIAL STANDARDS Florian Günther & Alexander Koch 134 ASSESSMENT SCHEME FOR PRODUCT AND PRODUCTION FLEXIBILITY – AN INDUSTRIAL CASE STUDY Julia Beibl & Dieter Krause 147 STRATEGIEN UND METHODEN DES ROBUST DESIGNS FÜR DEN EINSATZ IN FRÜHEN PHASEN DER PRODUKTENTWICKLUNG Torsten Brix & Stephan Husung 157 ANWENDUNG VON ALLGEMEINTOLERANZEN IM ISO GPS-NORMENSYSTEM – ASPEKTE DER NORMUNG Wolfgang Steger, Thorsten Engelke, Christian Lipp, Kristin Paetzold-Byhain, Peter Robl & Bernhard Wegner 172 A THEORETICAL APPROACH TO DESIGN COMMUNICATION IN MIXED TRAFFIC Lars Gadermann, Daniel Holder & Thomas Maier 183 KONZEPTION EINES DIGITALEN ZWILLINGS FÜR DIE PRODUKTENTSTEHUNG IN DER LUFTFAHRTINDUSTRIE Jörg Brünnhäußer, Thomas Zimmermann, Terence Larusch, Renaud Kenfack, Christoph Jurczok, Jacob Böhnke, Pascal Lünnemann, Kai Lindow 196 CLOSING THE LOOP – INTEGRATING PROCESSES AND OPERATIONAL DIGITAL TWIN DATA INTO THE DIGITAL THREAD GRAPH Nico Kasper, Michael Pfenning, Martin Eigner 206 ENTSCHEIDUNGSFRAMEWORK ZUR AUSWAHL VON WIEDERHOLKOMPONENTEN IM ANLAGENBAU Lorenz Krüger, Bernhard Saske & Kristin Paetzold-Byhain 218 ERSTELLUNG EINES EINHEITLICHEN VERSTÄNDNISSES RICHTIGER PROTOTYPEN ZUR BEFÄHIGUNG VON ENTWICKELNDEN Stefan Eric Schwarz, Raphael Grau, Rebecca Schaffrath, Tobias Düser, Albert Albers 231 KOLLABORATION IN KOMPLEXEN SYSTEMEN Gerhard Glatzel, Maike Gebker, Marius Land, Stefanie Ollenburg, Samuel Zonon 245 LESEZEIT: 14 MINUTEN – DIE GESTALTUNGSPARAMETER VON ZEIT UND IHRE WIRKUNG AUF DIGITALE PRODUKT- UND SERVICE-INTERAKTIONEN Philipp Schütz & Oliver Gerstheimer 259 TOWARDS HUMAN-DRIVEN DESIGN OF TECHNOLOGY: REFLECTING ON THREE USE CASES Tina Bobbe, Sebastian Lorenz, Emese Papp, Lisa-Marie Lüneburg, Nikolas Neumann, Helge Wanta, Jens Krzywinski 279 INNOVATION DURCH KI-DIALOG – LIVING PERSONAS & DIGITAL CUSTOMER TWINS Gerstheimer, Oliver; Schütz, Philipp; Trebbin, Stefan; Rauchfuß, Frank; Holtel, Stefan 295 MIT PARTIZIPATION WIRKUNGSVOLL GESTALTEN – IDENTIFIKATION REALER BEDARFE UNTER EINBINDUNG VIELFÄLTIGER PERSPEKTIVEN Jennifer Schubert & Sophie Knittel 311 LEHRWUNDER: MR-ANWENDUNGEN FÜR DEN UNTERRICHT Ingmar S. Franke, Paulina Groschopp, Christian Steinmann 323 BERÜCKSICHTIGUNG DER PHYSIOLOGIE UND EINSTELLUNG VON NUTZERN MITTELS INTEGRATION EXTERNER EINFLUSSFAKTOREN IN AFFECTIVE ENGINEERING METHODEN Judith van Remmen, Jörg Miehling, Sandro Wartzack 336 KIEFERSYMMETRIE NACH PRIMÄREM SPALTVERSCHLUSS – ZWEI VERSCHIEDENE AUSWERTUNGSMETHODEN Michaela Buckova, Christiane Keil, Stefan Holtzhausen, Philipp Sembdner, Winnie Pradel, Franz Tritschel, Milan Drahos, Günter Lauer 346 ROUTINEN ZUM ENTWURF PATIENTENINDIVIDUELLER SCHABLONEN ZUR OPTIMALEN EINPASSUNG VON AUTOLOGEN KNOCHENAUGMENTATEN IN KIEFERSPALTEN Tom Alexander Schröder, Philipp Sembdner, Erik Selbmann, Uwe Teicher, Günter Lauer & Anas Ben Achour 357 INTERAKTION MIT LERNENDEN ALGORITHMEN ZUR UNTERSTÜTZUNG FERTIGUNGSGERECHTER BAUTEILKONSTRUKTION Sebastian Langula, Martin Erler, Christiane Kunath, Julia Schneider, Christian Wölfel, Michael Königs & Alexander Brosius 368 KEY CONCEPTS, POTENTIALS AND OBSTACLES FOR THE IMPLEMENTATION OF LARGE LANGUAGE MODELS IN PRODUCT DEVELOPMENT Maximilian Kretzschmar, Maximilian Peter Dammann, Sebastian Schwoch, Elias Berger, Bernhard Saske & Kristin Paetzold-Byhain 381 KI-BILDGENERATOREN IM HANDWERK – ENTWICKLUNG NEUER KOMMUNIKATIONSUND ENTWURFSPROZESSE IN DER PRAXIS Anne Goldammer 394 SEMANTISCHES VR-MODELL FÜR DIE QUALIFIKATION DES BEDIENPERSONALS VON VERARBEITUNGSMASCHINEN Paul Weber, Lukas Oehm 406 BEGREIFEN. MENSCHENZENTRIERTE GESTALTUNG INTERAKTIVER WISSENSCHAFTSEXPONATE Diana Simon, Jacob Richter & Ramona Wahl 419