Modulhandbuch

Innovative Produktentwicklung

Empfohlene Vorkenntnisse

Module: Technische Mechanik 1 und 2, Produktentwicklung

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden sind nach dem Besuch dieses Moduls in der Lage:

  • Die verschiedenen Verfahren der additiven Fertigung zu beschreiben und zu vergleichen sowie Vor- und Nachteile der additiven Fertigungsverfahren darzustellen
  • Die Verfahrensschritte (Datenvorbereitung, 3D-Druck und Nacharbeit) durchzuführen
  • Die Methodik zur Entwicklung und Gestaltung von neuen Produkten unter besonderer Berücksichtigung der Anforderungen aus der additiven Fertigung anzuwenden
  • Die wirtschaftliche Bewertung von additiv hergestellten Bauteilen durchzuführen und zu beurteilen
  • Ein Finite Elemente Modell aufzubauen (Präprozessing)
  • Statische, quasistatische und dynamische Berechnungen durchzuführen (Analyse)
  • Die Ergebnisse der FEM grafisch darzustellen (Postprozessing)
  • Die Möglichkeiten und Grenzen der Finite Elemente Methode anhand von Parameterstudien zu bewerten
  • Basierend auf den Anforderungen einen möglichen Zielzustand für das Produktdesign zu definieren
  • Einen Designprozess vom Ablauf mitgestalten zu können
  • Stilmittel auszuwählen und vorzuschlagen um die Funktionalitäten abzubilden
  • Einfache Skizzen für das Produktdesign anzufertigen
Dauer 1 Semester
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90 h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120 h
Workload 210 h
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Modulprüfung Klausur (K150) und Praktische Arbeit (PA)
Gewichtung: 60 % Klausur, 40 % Praktische Arbeit

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Stefan Junk

Empf. Semester 6. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor)

Veranstaltungen

Additive Manufacturing

Art Vorlesung/Labor
Nr. B+W0359
SWS 2.0
Lerninhalt

Die additiven Fertigungsverfahren stellen seit einigen Jahren eine Alternative zu den konventionellen, d.h. subtraktiven und formativen, Fertigungsverfahren dar. Dabei steht heute eine Vielzahl von Verfahren und Werkstoffen zur Verfügung, die bereits bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.

  • Einführung in die additiven Fertigungsverfahren
  • Gestaltungsregeln für Konstruktion additiv hergestellter Produkte
  • Datentransfer und Datenvorbereitung für additive Fertigung
  • Durchführung von 3D-Druck
  • Technische und wirtschaftliche Bewertung von additiv hergestellten Produkten
  • Digitalisierung von Produkten für additive Fertigung durch Reverse Engineering
Literatur

Junk, S.: Fusion 360 - kurz und bündig: Praktischer Einstieg in Cloud-CAD und Anwendungsbeispiel für 3D-Druck, Springer Vieweg, 2020
Klahn, C., Meboldt, M., Fontana, F. F., Leutenecker-Twelsiek, B., Jansen, J.: Entwicklung und Konstruktion für die Additive Fertigung - Grundlagen und Methoden für den Einsatz in industriellen Endkundenprodukten, Vogel Communications Group, 2018
Gebhardt, A.: 3D-Drucken: Grundlagen und Anwendungen des Additive Manufacturing (AM), Hanser Verlag, 2018
Berger, U., Hartmann, A., Schmid, D.: Additive Fertigungsverfahren: Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Manufacturing, Verlag Europa Lehrmittel, 2019
Gibson, I., Rosen, D., Stucker, B.: Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing, Springer, 2020

Finite Elemente Simulation

Art Vorlesung/Labor
Nr. B+W0360
SWS 2.0
Lerninhalt

Als universell einsetzbares Berechnungsverfahren liefert die Finite Elemente Methode wertvolle Erkenntnisse über die Gebrauchsfähigkeit von Bauteilen. Am Beispiel eines Scooters soll das vor allem im Automobilbau, aber auch in anderen Industriebranchen weit verbreitete FEM-Programmpaket Abaqus vorgestellt werden. Workshops:

  • Statische Beanspruchung eines Rades
  • Automatisierte Parameterstudien (optional)
  • Verschiebungssteuerung
  • Quasistatische explizite Analyse
  • Parallelisierbarkeit (optional)
  • Kontaktprobleme
  • Hexaedervernetzung
  • Plastizität
  • Risswachstum mit XFEM (optional)
  • Adaptive Neuvernetzung (optional)
  • Zusammenbau des Scooters
  • Material und Starrkörper
  • Verklebungen und Konnektoren
  • Vernetzung (optional)
  • Virtuelle Probefahrt
  • Modelloptimierung (optional)
  • Explizit dynamische Analyse
  • Parameterstudien (optional)
Literatur

Abaqus-Handbücher
Nasdala, Lutz: FEM-Formelsammlung Statik und Dynamik - Hintergrundinformationen, Tipps und Tricks; Springer-Verlag

Produktdesign

Art Vorlesung
Nr. B+W0361
SWS 2.0
Lerninhalt

„In den späten 1970er Jahren machte sich Dieter Rams zunehmend Sorgen um den Zustand einer Welt, die er als „eine undurchschaubare Verwirrung von Formen, Farben und Geräuschen“ empfand. Im Bewusstsein, dass er als Gestalter maßgeblich zu dieser Welt beitrug, stellte er sich eine wichtige Frage: Ist mein Design gutes Design? Seine Antwort formulierte er als zehn Thesen für gutes Design.“ Dieter Rams

In einem kreativen Prozess werden Produkte und Güter entworfen die der formalen Schlüssigkeit, der Fertigungsgerechtigkeit und den Bedürfnissen einer Zielgruppe gerecht werden sollen! Dies ist die Aufgabe von Produktdesignern. Dabei geht es nicht nur um die ansprechende Optik von Produkten, sondern auch um die Funktionalität. Es sollen schließlich Produkte entwickelt werden, die von den Menschen wirklich gebraucht werden und im Idealfall sogar alltägliche oder gesellschaftliche Probleme lösen können. Ebenso müssen natürlich ökonomische und ökologische Aspekte mit einbezogen werden. All dies geschieht unter der Berücksichtigung kultureller Aspekte und Wertesysteme (Limbic Map)!

Konkrete Lerninhalte:

  • Anforderungsbestimmung/Zielzustand/Emotionen (Bsp. Limbic Map)
  • Der Designprozess (kreativer Part und Problemlösungspart)
  • Abbildung von Funktionalitäten gemäß den Anforderungen
  • Praktische Aspekte: Stilmittel, Skizzentechnik
  • Diskussion von Fallbeispiele
Literatur

Skandinavisches Design, TASCHENVerlag, (28. März 2017)
Die große Design-Enzyklopädie, Dorling Kindersley (29. September 2016)
Less and More: The Design Ethos of Dieter Rams, Die Gestalten Verlag; Auflage: Bilingual (1. Januar 2010)