Baukastenbasierte Entwicklungsmethodik für die rechnerunterstützte Konstruktion von Mikrosystemen

In der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik vorgestellt, die den Entwickler von Mikrosystemen von der Entwicklung einzelner Komponenten bis zum Entwurf komplexer Mikrosysteme, die aus einer Vielzahl von Materialien bestehen können, unterstützt. Dazu wird zunächst ausgehend von bekannten Vorgehensmodellen der Produktentwicklung ein Vorschlag für ein an die Besonderheiten des Mikrosystementwurfs angepasstes Vorgehensmodell entwickelt welches den verhaltensnahen und den fertigungsnahen Entwurf vereint. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, dass es ungeachtet der Ausrichtung der Entwurfsstrategie einen gemeinsamen Einstiegspunkt in das Vorgehensmodell gibt. Der Systementwurf in dem von den Anforderungen eine Funktions-, bzw. Wirkstruktur abgeleitet wird, ist sowohl für den verhaltensnahen als auch für den fertigungsnahen Entwurf relevant. Ausgehend von der Wirkstruktur sieht das Vorgehensmodell dann prinzipiell zwei Wege vor, die zunächst zur Ableitung eines dreidimensionalen Modells, später zum gefertigten Mikrosystem führen. Die Analyse des Stands der Forschung hat gezeigt, dass die bisher entwickelten Entwurfswerkzeuge hauptsächlich den verhaltensnahen Entwurf unterstützen. Die bekannten Ansätze zur fertigungsnahen Entwurfsunterstützung vernachlässigen weitestgehend den Entwurf des Maskenlayouts. Im Bereich der Baukästen wurden hauptsächlich Systembaukästen aufgebaut, die einzelne Mikrosysteme über definierte Schnittstellen miteinander verbinden. Daher wurde ein System entwickelt, welches eine Lücke im Bereich des Komponentenentwurfs schließt. Mit Hilfe von Bausteinen auf Komponentenebene kann eine Möglichkeit aufgezeigt werden wie ein kombinierter Layout- und Prozessentwurf die technologieübergreifende Nutzung von bereits erfolgreich gefertigten Lösungselementen ermöglicht. Das System wurde in einen Softwareprototyp umgesetzt und mit einer zentralen Datenbank verbunden. Einen Aspekt des Komponentenentwurfs spiegelt die detaillierte Simulation konkreter Prozessschritte wider. Gerade im Umgang mit Prozessen der UV-Tiefenlithographie hat sich im Verlauf der Arbeit gezeigt, dass Beugungserscheinungen die strukturgetreue Abbildung der Maskengeometrie verhindern. Es ist daher sinnvoll, die Belichtungsintensität auf der Resistoberfläche vorhersagen zu können, um das Maskenlayout ggf. anzupassen. Daher wurde ein Simulationsprogramm für Beugungseffekte entwickelt, welches aus den erstellten Maskenlayouts eine Topographie der Resistoberfläche ableitet und den Einfluss dieser Topographie auf die Abbildungstreue simuliert. Um die starre Zuordnung von Bausteinen zu Fertigungsprozessen, wie sie im Datenmodell des Baukastensystems verankert ist aufzuweichen, wurde nach einer Möglichkeit gesucht Fertigungstechnologien an Hand eines Kriteriensystems auswählbar zu machen. Es wird gezeigt, dass aus dem Maschinenbau bekannte Verfahren an die Belange der Mikrosystemtechnik angepasst werden können und so zur gezielten Auswahl geeigneter Technologien führen. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Arbeit ist die Integration der einzelnen Module in eine geschlossene Entwicklungsumgebung. Hier wurde darauf geachtet, dass kommerzielle Werkzeuge mit den entwickelten Modulen über definierte Schnittstellen Daten austauschen und so ein geschlossenes System für den verhaltens- und fertigungsnahen Entwurf zur Verfügung steht. Der Entwickler wird über ein Projektplanungs und -management Werkzeug durch die einzelnen Entwurfsschritte geführt. Abschließend zeigen Anwendungsbeispiele verschiedene Aspekte des Systems. Am Beispiel einer doppelllagigen Mikrospule wird das Vorgehen beim Entwurf mittels Baukastensystem verdeutlicht. Diese Anwendung soll vor Allem detailliert die Arbeitsweise des Programms im Hinblick auf die Ableitung von Gesamtlayout und - prozesskette verdeutlichen. Des Weiteren wird hierbei ein Modul zum Grobentwurf von planaren Mikrospulen eingesetzt und die Anbindung an ein Finite Elemente Magnetics Programm vorgestellt. Ein zweites Anwendungsbeispiel verdeutlicht den Einsatz von Modulen zum Komponentenentwurf, falls für gewünschte Funktionen keine Bausteine im System vorgehalten werden. Die Membran eines Kraftsensors wird herangezogen, um die Vorgehensweise des Moduls zur Optimierung von Masken zu illustrieren. In der letzten Anwendung wird die Fähigkeit des Systems herausgestellt technologieübergreifende Bausteine zu einem neuen, komplexen Mikrosystem zusammenzuführen. Das Beispiel eines Mikrogreifers, der Komponenten aus der Siliziumtechnologie und der UV-Tiefenlithographie verbindet zeigt wie vorteilhaft die technologieübergreifende Entwicklung sein kann. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick für zukünftigen Forschungsbedarf ab.This work presents a method, which supports designers of microsystems. The main achievement of the system is that it supports the design of single components as well as the development of complex systems that consist of several different materials. In a first step available product development models are analyzed and the main challenges of MEMS design are discussed. This leads to the generation of a new process model for MEMS design that combines both behavioral modeling and productionrelated design. The system design forms the common starting point of the model. This process leads from the specifications to a function structure, which will than act as a basis for either the behavioral design path or the production-related design path. Both ways lead to a three-dimensional model of the proposed system, which can be used for further computational analysis. An analysis of the state-of-the-art in design tools for MEMS showed that most commonly the behavioral modeling is supported by such tools. All relevant methods neglect the design of process and mask layout for non-standard process flows. The area of building block systems mainly focuses on the definition of interfaces between single micro systems. This leads to the development of the presented system, which closes a gap in the area of component design. By means of building blocks on component level a new way of designing microsystems can be pointed out. The combination of layout and process design makes the reuse of once successfully fabricated elements possible. The system is presented as a software prototype and is attached to a central database. One important aspect of component design is the simulation of process steps. Especially high-aspect-ratio UV-lithographic patterning requires the use of a simulation tool for the estimation of diffraction effects during the exposure of complex three-dimensional structures. Different levels of microstructures and substrate cause diffraction effects during the exposure, which lead to a distortion of the original mask pattern. The presented simulation tool enables a designer to calculate intensity profiles on the resist surface and to estimate the impact of diffraction effects on the resulting resist pattern. An example is used to show the optimization of mask structures by adding special compensation structures. The presented building block system still lacks of flexibility regarding the use of evolving technologies. It uses fixed process sequences for single blocks to derive of process flow for the whole system. This leads to the fact that new fabrication processes have to be added to each block separately. To substitute single processes in a process chain a criterion system was developed to assist designers in decision making regarding the use of the best fabrication technology for a given design problem. Another important aspect is the integration of all tools into one single design environment. Here the fact that commercially available tools can communicate with other modules of the environment by especially designed interfaces was especially addressed. This ensures the consistent use of behavioral modeling and production-related design tools in one workflow. Different application examples show the capabilities of the presented system. The example of a spiral micro-coil is used to depict the use of the building block system. It focuses on the aspect of deriving a process flow and the layout. Additionally a module for the preliminary design of all coil dimensions and the interface to a finite-elementmagnetics tool is presented. In a second example the use of modules for the design of single components is shown. The membrane of a tactile force sensor acts as an example for deriving an optimized layout structure. The last application shows, how the system can handle blocks from different technologies to combine them into a complex microsystem. A hybrid micro gripper is used to depict how silicon based components can be combined with technologies from highaspect- ratio UV-lithography. The work concludes with a summary and a perspective for further research activities in this area

Selection of concepts for manufacturing custom plastic and metal components by integrated viewing model

Kunststoff-Metall-Bauteile in der Kontakt- und Verbindungstechnik verzeichnen in vielen Märkten und Branchen steigende Wachstumszahlen. Die Kombination der beiden Materialien Kunststoff und Metall bieten neuen Produkten innovative Möglichkeiten bei der Designgestaltung. Typische Produkte sind umspritzte Gehäuse, Vorumspritzlinge, hybride Stecker oder Leiterplattenverbinder, die ihre Anwendung in Steuergeräten oder anderen mechatronischen Baugruppen finden. Der Wettbewerb für die Herstellung dieser Produkte ist groß und steigt international weiter an. Viele klassische Kunststoffspritz- oder Stanzbetriebe erweitern ihren Kompetenzbereich, um solche Produkte herstellen zu können. Der Qualitätsanspruch an diese Produkte ist aber vor allem in der potentialträchtigen Automobilbrache sehr hoch. Weiterhin nimmt die Variantenvielfalt zu und der Entwicklungszeitraum ab. Bereits in einem sehr frühen Entwicklungsstadium wird nach den Kosten für den Serienzustand gefragt, bevor überhaupt die ersten Prototypen hergestellt werden. Die Verbindlichkeit von Angeboten, auch in diesem frühen Stadium, drängt die Hersteller von Kunststoff-Metall-Bauteilen dazu, möglichst alle kostenrelevanten Einflüsse zu berücksichtigen. Dazu zählen nicht nur das reine Produkt, sondern auch die Rahmenbedingungen des Kunden (wie z.B. der Kundentakt, der die Abrufzahlen im Zeitintervall darstellt oder die Dauer des Produktlebenszyklus). Für die Aufgabenstellung der Kostenkalkulation von Fertigungskonzepten liefert diese Arbeit ein anwenderorientiertes Lösungsmodell auf der Basis eines wissenschaftlichen Ansatzes. Nach der Erklärung einiger grundlegenden Begriffe wird das Verfahren der Inserttechnik vorgestellt, mit denen sich Kunststoff-Metall-Bauteile herstellen lassen, gefolgt von den Einsatzbereichen der Produkte und die auf dem Markt zur Verfügung stehenden Standard-Fertigungssystemen zur Produktion. Die zeitliche Einordnung der Planung von Fertigungskonzepten im Produktentstehungsprozess ist möglich. Weiterhin kann das Produktverhalten des Kunststoff-Metall-Bauteils (speziell Schwindung und Verzug) im Prozess mittels Simulation abgeschätzt werden, um bei der Erprobung möglichst wenige Rekursionen bis zum Serienstart zu benötigen. Hierzu sind die Kenntnisse für die Prozessgestaltungen und Automatisierungsmöglichkeiten einzelner Fertigungssysteme notwendig. Orientierend am Vorbild des Toyota Produktionssystems sind weiterführend zwei zusätzliche Methoden im Modell integriert, die Verschwendungen hervorheben sollen. Das untypische, aber absolut erforderliche, ist die proaktive Einschätzung der erwarteten Verluste. Der Net Equipment Effectiveness betrachtet die Effektivitäten einzelner Fertigungssysteme in Kombination von Maschine, Peripherie, Werkzeug und Mensch. Die Untergliederung in die Verlust-Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität bietet eine zusätzliche Feingliederung von Verschwendungen im Sinne des Toyota-Modells. Die zweite Methode ist das Wertstromdesign, bei dem die gesamte Prozesskette vom Wareneingang bis zum Warenausgang inkl. der auftragsspezifischen Rahmenbedingungen des Kunden sichtbar werden. Alle für das Modell notwendigen Informationen sind hier zu finden. Die Fertigungssysteme inkl. Ressourcen, Rüstzeiten, Zykluszeiten, Losgrößen, etc. und auch die Verlust-Faktoren vom Net Equipment Effectiveness sind hier aufgeführt. Weiterhin sind alle Lager mit ihren Bestandsmengen aufgeschlüsselt. Da es zu diesem Zeitpunkt noch kein reales Produkt gibt, fließen einige Randbedingungen zur einheitlichen Vorgehensweise in das Modell mit ein. Diese umfassende und doch sehr einfache Darstellung erhöht das Erkennen von Verlust-Schwerpunkten und Kostentreibern manchmal schon auf den ersten Blick. Anpassungen am Fertigungskonzept sind somit möglich, wie z.B. das Optimieren der Losgröße oder das Reflektieren von Automatisierungsmaßnahmen. Auch der Vergleich von unterschiedlichen Fertigungskonzepten mit Bezug auf den gesamten Produktlebenszyklus bringen interessante Erkenntnisse für die richtige Auswahl. Unabhängig davon, welche Entscheidung auch getroffen wird, existiert derzeit kein Fertigungskonzept ohne Verschwendungen. Das Idealbild im Sinne von Toyota ist und bleibt aus heutiger Sicht ein ungreifbares Ziel. Aber das Unternehmen, welches die Gesamtkosten von zukünftigen bzw. geplanten Fertigungskonzepten kennt sowie technisch und wirtschaftlich entsprechend optimieren kann, besitzt klare Wettbewerbsvorteile gegenüber seinen Markbegleitern.Selection of concepts for manufacturing custom plastic and metal components by integrated viewing model Plastic-metal-components in the contact and connection technology have rising growth figures in many markets and industries. The combination of the two materials plastic and metal offer new opportunities for innovative product design. Typical products are molded housings, premolded parts, hybrid or plug board connectors, which find their application in control devices or other mechatronic assemblies. The competition for the manufacture of these products is large and growing internationally. Many of the classic companies in plastic injection molding or punching extend their competences to manufacture such products. The quality requirements for these products are particularly high in the attractive automotive business. Furthermore the number of variants is increasing and the development periods become shorter. Already at a very early development phase, the questions for the serial conditions appear, even before the first prototypes are being produced. The binding character of offers, even at this early state, pushes the manufacturers of plastic-metal-components to consider all possible cost-related factors. These include not only the pure product, but also the customer conditions (such as the cycle time, which is the demand numbers in the time interval or the duration of the product life cycle). For this problem this thesis provides a user-oriented solution model based on a scientific approach. After explaining some basic terms the insert technique is presented which can be used to manufacture plastic-metal-components. Followed by the product application areas and from market available standard manufacturing systems for their production. The timing coordination for the planning of production concepts in the product development process is possible. Furthermore, the product behaviors of plastic-metal-components in the process (especially shrinkage and warping) could be estimated in simulations to require as few as possible testing recursions until the start of production. For this purpose the knowledge of process design and automation possibilities for individual production systems are required. The model contains two additional methods in style of the Toyota Production System to highlight waste. The untypical, but absolutely necessary, is the proactive estimation of expected losses. The Net Equipment Effectiveness looks at the efficiencies of individual production systems in combination of machine, peripherals, tools and personnel. The breakdown in the loss-factors availability, performance and quality provide an additional fine structure of waste as defined by Toyota. The second method is the value stream mapping, in which the entire process chain from incoming goods to outgoing goods including order specific conditions of the customer are visualized. All necessary information for the model can be found here. The manufacturing systems including resources, set-up times, cycle times, lot sizes, etc. Even the loss factors of Net Equipment Effectiveness are listed here. Furthermore, all storage areas are represented with their stock quantity. There are some boundary conditions in the model for uniform handling because at this time there is still no real product. This comprehensive but simple presentation increases the detection of loss-priorities and cost drivers sometimes even at first sight. Adjustments to the production concept are possible such as optimizing the lot size or reflecting measures of automation. A comparison of different manufacturing concepts with relation to the entire product life cycle shows interesting knowledge for the correct selection. Regardless what decision is made, there is currently no production concept without waste. From today’s point of view the ideal image as defined by Toyota is and remains an unreachable target. But the company that comes closest to this aim, has a clear competitive advantage over its competitors. But the company that knows the total costs of planned future manufacturing concepts and is be able to optimize the concepts technically and economically, has a clear competitive advantage over its competitors

Wissen und der Umgang mit Wissen in Organisationen: Versuch einer Systematisierung nach Arten des Wissens, Trägern des Wissens und Prozessen des Umgangs mit Wissen im Rahmen einer wissensorientierten Unternehmensführung

Seit einigen Jahren erlangt die Thematik "Wissen und Umgang mit Wissen in Organisationen" bzw. "Wissensmanagement" nicht nur in der Unternehmenspraxis, sondern auch in der Wissenschaft zunehmende Aufmerksamkeit. Wissenschaftler und Praktiker widmen sich verstärkt der Fragestellung, Wissen erfolgreich zu managen und betrachten Wissen als Quelle für nachhaltige Wettbewerbsvorteile. Hierfür bedarf es eines Umdenkens im Management dahingehend, den Umgang mit Wissen in den Vordergrund sämtlicher Aktivitäten zu stellen. Trotz der zahlreichen Publikationen zur Thematik ist bisher nur ein geringes Maß an Einheitlichkeit in den einschlägigen Begriffen und Theorien erreicht worden, das dem veränderten Stellenwert von Wissen umfassend gerecht würde. Die Vielzahl der Publikationen und deren Heterogenität lassen darauf deuten, daß es sich bei Wissen und dem Umgang mit Wissen um ein höchst komplexes Thema handelt. Zugleich zeigt sich, daß die Thematik keineswegs ausschließlich in das Forschungsgebiet der Betriebswirtschaftslehre fällt. Auch aus anderen Wissenschaftsdisziplinen liegt eine Vielzahl von Veröffentlichungen vor, so z.B. aus den Gebieten Epistemologie, Soziologie, Kognitionspsychologie, Kreativitätsforschung, Bibliotheks- und Informationswissenschaften, Informatik und Pädagogik. Dabei betrachten die verschiedenen Disziplinen jeweils spezifische Fragestellungen und diskutieren die Thematik aus verschiedenen Blickwinkeln, mit jeweils unterschiedlichen Erkenntniszielen und Methoden. Obgleich die vorhandene Literatur eine überaus heterogene Struktur aufweist und die meisten Beiträge eher explorativer Natur sind, scheint die Schlußfolgerung gerechtfertigt, Wissen und den Umgang mit Wissen als interdisziplinäres Forschungsgebiet anzusehen. Allerdings existiert bislang kein in sich geschlossener Ansatz, der die verschiedenen Stränge in einen einheitlichen Bezugsrahmen vereint. Jüngst sind aber erste Bemühungen erkennbar, um Forschungsansätze aus verschiedenen Wissenschaftsgebieten zu integrieren. Vor diesem Hintergrund besteht ein wesentliches Ziel dieser Dissertation, die vorhandene Literatur aufzuarbeiten und auszuwerten, um zugleich Ansatzpunkte für zukünftige Forschungsarbeiten zu identifizieren. Bei der Aufarbeitung der Literatur wird die Vielfältigkeit und Heterogenität der Publikationen berücksichtigt, um möglichst ein breites Spektrum abzudecken. Damit leistet die Arbeit einen Beitrag zur weiteren Integration interdisziplinärer Forschungsergebnisse auf dem Gebiet "Wissen und Umgang mit Wissen in Organisationen". Als Anknüpfungspunkt wurde dabei die Wissensbasis einer Organisation gewählt, die in vielen Veröffentlichungen im Mittelpunkt steht. In der Arbeit werden unterschiedliche Möglichkeiten zur Systematisierung vorgestellt. Darauf aufbauend wird ein eigener Systematisierungsansatz entwickelt, der auf den Grundunterscheidungen nach Arten des Wissens (Wissensarten), Trägern des Wissens (Wissensträgern) und Prozessen des Umgangs mit Wissen (Wissensprozessen) basiert. Die Tragfähigkeit des Ansatzes soll dadurch überprüft werden, inwieweit eine solche Unterscheidung in vorhandenen Konzepten zum Wissensmanagement enthalten ist. Da die Wissensbasis in einem unmittelbaren Zusammenhang mit den Wertschöpfungsprozessen des Unternehmen steht, besteht zudem die Möglichkeit, den Systematisierungsansatz mit verschiedenen Managementebenen im Sinne einer Rahmenkonzeption für eine wissensorientierte Unternehmensführung zu verknüpfen. Ein solches Rahmenkonzept erlaubt es, Gestaltungsempfehlungen für ein Management des Wissens von und in Organisationen abzuleiten

Entwerfen Entwickeln Erleben 2014 – Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik: Dresden, 26.-27. Juni 2014

Die Konferenz Entwerfen – Entwickeln – Erleben bietet ein besonderes Podium zum Austausch von Wissenschaftlern und Praxisvertretern aus den zentralen Bereichen der Produktentwicklung. Der vorliegende Band enthält Beiträge der EEE2014 unter anderem zu Industrie 4.0, Cyber-Phy­sical Systems und Virtual Reality in vielfältigen Anwendungsbereichen des Maschinenbaus, zu Innovationsmanagement, Konstruktionsmetho­dik und Product Lifecycle Management sowie zu Reverse Engineering und generativen Verfahren. Die Technischen Universität Dresden und technischesdesign.org ermög­lichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwicklung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP), dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden und der Hochschule für Bildende Künste Dresden die fachüber­greifende Diskussion des Schwerpunkt-Themas inmitten der Dresdner Altstadt. In diesem Band sind die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwicklung enthalten, ein weiterer Band (http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-144950, herausgegeben von Mario Linke et al.) fasst die Bei­träge zum Technischen Design zusammen.:Beschreibungsmethode für die Repräsentation cyber-physischer Produktionssysteme Daniel Strang, Nadia Galaske und Reiner Anderl 13 Industrie 4.0 und der „Faktor“ Mensch: Psychologische Herausforderungen der vierten industriellen Revolution Bettina Schleidt 27 Modell Based Systems Engineering auf einer Plattform für PLM Martin Eigner 39 Enterprise Integration als Herausforderung und Ziel im Produktlebenszyklus Michael Spranger, David Hein und Alexander Hoffmann 57 Innovation Management: Erfolgreiche Innovationen durch Einbindung aller Mitarbeiter Ulf Köster 69 Zukunft der Wertschöpfung aus Sicht des Lebenszyklusmanagement Heinz-Simon Keil 75 bee® – eine Software zur Integration von VR im Planungs- und Montageprozess Oliver Schwarz und Olaf Zupke 93 Produktmodelle als Dreh- und Angelpunkt der Entwicklung von cyberphysischen Systemen Michael Pfenning, Christian Tschirner und Andreas Uhlig 103 Umsetzung einer eigenschaftsbasierten Simulationsplanung in einem PDM-System Johannes Kößler, Jochen Reitmeier und Kristin Paetzold 113 Risikoidentifizierung zur proaktiven Qualitätsabsicherung in der Virtuellen Produktentstehung Rainer Stark, Roland Jochem, Pascal Lünnemann und Johannes Schober 127 Integration von elektrischem Energiebedarf als Planungsgröße in der Produktionsfeinplanung Detlef Gerhard 141 Lebenszyklusorientiertes Konfigurationsmanagement – Neue Anforderungen an PLM Patrick Müller, Roland Drewinski und Helmut Auler 155 Product Lifecycle Management und Dienstleistungen: Methode und Werkzeug zur Unterstützung von Dienstleistungen innerhalb des PLM-Ansatzes Christian Zinke, Lars-Peter Meyer und Frieder Swoboda 167 Wartungsprozesse dynamisch unterstützen – ein Modell für die Zukunft? Thomas Burger 177 Advanced Virtual Reality and Visualization Support for Factory Layout Planning Sebastian Pick, Sascha Gebhardt, Kai Kreisköther, Rudolf Reinhard, Hanno Voet, Christian Büscher and Torsten Kuhlen 187 Durchgängige Lösung zur Unterstützung von Wartungsprozessen durch Augmented Reality mit Smart Devices Michael Abramovici und Matthias Neges 199 Nutzung von Virtual Reality als interaktive Testumgebung in der Produktentwicklung Eckhart Wittstock, Mario Lorenz, Franziska Pürzel und Volker Wittstock 213 Prototypen mit einer Mixed-Reality-Brille erleben – Vom Entwurf zur Simulation und Visualisierung Sebastian Voigt, Martin Großer, Marius Vopel und Günter Kunze 225 Effektive Anwendung optischer 3D-Messsysteme im Produktionsprozess von Gussteilprototypen sowie beim Reverse Engineering Andreas Knoch 239 Entwicklung eines Leitfadens zur methodischen Weiterentwicklung von Bauteilen anhand von Praxisbeispielen Andreas Meyer-Eschenbach und David Rudolz 251 Untersuchung generativ gefertigter medizinischer Prüfkörper durch das Streiflicht-Scanverfahren Fabian Klink und Kevin Kuhlmann 263 Vom Ideal- zum Realmodell: Bauteile mit Fertigungsabweichungen durch automatische FE-Netzadaption simulieren Sebastian Katona, Philipp Kestel, Michael Koch und Sandro Wartzack 275 3D-Digitalisierung und Datenaufbereitung zweier Monumentalplastiken mit unterschiedlichen Verfahren – ein Praxisbericht Christine Schöne 287 Interdisziplinäre Kooperation bei der Erstellung virtueller geschichtswissenschaftlicher 3D-Rekonstruktionen Sander Münster 299 Nutzung digitaler Werkzeuge für die Umsetzung eines künstlerischen Entwurfs Wolfgang Steger, Christine Schöne, Lisa Ewald und Ulrich Eißner 313 3D-Druck von metallischen Mikrobauteilen mittels Mikro Laser Sintern Joachim Göbner und Matthias Winderlich 325 Additive Manufacturing – Integration von Fertigung und Produktentwicklung Alexander Martha, Thivakar Manoharan und Peter Köhler 331 Bionische Radien als User Defined Feature Martin Wiesner und Sándor Vajna 345 Faser-Thermoplast-Verbund: Neue Möglichkeiten zur Entwicklung von Leichtbauprodukten Maik Gude, Michael Krahl, Christian Garthaus und Michael Stegelmann 357 Grafikorientierte Darstellung verteilter Simulationsergebnisse und Entscheidungsprozesse Hans-Peter Prüfer 369 Integration der GPS in den methodischen Konstruktionsprozess nach VDI 2221 Erhard Leidich, Marko Ebermann und Sophie Gröger 383 Methodische Konstruktion eines Nachlauf Range Extenders zur Verbesserung der Reichweite von Elektrofahrzeugen Carsten Haugwitz, Kevin Kuhlmann, Jonas Crackau und Karl-Heinrich Grote 397 Methode zur kundenorientierten Validierung im Entwicklungsprozess innovativer Fahrzeugsysteme Albert Albers, Jürgen Becker, Matthias Behrendt, Oliver Sander und Fabian Schille 407 Webgestützte Konstruktionsmethodik im Einsatz: Eine erste Evaluation Marc Oellrich und Frank Mantwill 417 Ein Ansatz zur methodischen, CAD integrierten Toleranzsynthese Tim Katzwinkel, Jan Erik Heller und Jörg Feldhusen 433 Einsatz von Ontologien zur Vernetzung von Wissensdomänen in der nachhaltigen Produktentstehung am Beispiel des Sonderforschungsbereiches 1026 Rainer Stark, Wei Min Wang, Anne Pförtner und Haygazun Hayka 451 Untersuchungen von Toleranzketten im parametrischen 3D-CADSystem Stephan Husung, Axel Oberänder, Annika Geis und Christian Weber 465 3D-Aufstellpläne für komplexe Industrieanlagen Robert Bonca 477 Approximation der Wirklichkeit – Hairy root Wachstumssimulation mit 3D-Visualisierung Felix Lenk, Patrick Oberthür und Thomas Bley 485 CAD im Kontext der Industrie 4.0 Thomas Hagenreiner, Peter Köhler und Thivakar Manoharan 497 Computergestützte Wissenserhebung und visuelle Modellierung von Konfigurationsregeln für komplexe Produkte Marius Brade, Robert Bonca und Rainer Groh 509 Gestaltung und Konstruktion historischer Leuchten Peter Schulze, Hartmut Stabler, Annette Jacob und Thomas Hinz 517 Innovative Applikationen für zellulare metallische Werkstoffe für Biosensorik und Biokatalyse Anett Werner, Ralf Hauser und Thomas Bley 527 Klassifikation und Handhabung von Unsicherheiten zur entwicklungsbegleitenden Erfassung des Produktreifegrades Thomas Luft und Sandro Wartzack 535 Produkt- und Prozessdatenmodellierung im Kontext der Blechmassivumformung Thilo Breitsprecher, Andreas Meinel, Martin Thummet und Sandro Wartzack 551 Leichtbaugussteile mittels Niederdruck-Vollformgießverfahren Malchasi Aitsuradze, Jürgen Bast und Bertram Hentschel 565 Blechdickenreduktion an einem PKW-Mittelschalldämpfer mit Hilfe innovativer Optimierungsmethoden Alexander Krauß, Christoph Schleicher und Uwe Fischer 577 Mit innovativer Technologie und optimaler Auslegung zum effizienten Gesamtprozess – Integrative Produkt- und Prozessoptimierung beim Thermoformen Marcus Stein, Sascha Bach, Ronald Claus und Jens-Peter Majschak 589 Überlegungen zur digitalen Verknüpfung von Normen und standardisierten Algorithmen zu Berechnungsbaugruppen Denis Polyakov und Willi Gründer 605 Auswahl anwendungsoptimaler Antriebssysteme als Basis für die Komposition von Antriebsbaukästen Alexander Klause und Detmar Zimmer 619 Neue Konzepte zur Erstellung komplexer Konfigurationen Michael Wegner, Georg Freitag und Markus Wacker 637 Parametrische und interkonnektive Synthesemethoden zur effizienten Entwicklung neuer Mechanismen Maik Berger, Stefan Heinrich und Andreas Heine 649 Generative Fertigung – Handlungsbedarfe und entscheidungsgestützte Prüfung auf RPT-gerechte Konstruktion Alexander Arndt und Reiner Anderl 667 Sah!-Methode zur Verbesserung der Zusammenarbeit mittels der Identifikation interdisziplinärer Netzwerke Mathias Tralau, Fernando Kabisch und Frank Mantwill 681 Speed Design – Konstruieren mit Köpfchen Frank Mantwill 697 Systematische Entwicklung von Lösungskonzepten für spezifische Problemstellungen im Montageanlagenbau Dieter Fischer, Andreas Schulz, Andreas Richter und Carsten Keller 703 Über die gestalterische Phase des Konstruktionsprozesses unter dem Gesichtspunkt der objektorientierten Informatik Peter Sigalov 715 Untersuchungen der Form- und Maßabweichungen von generativ gefertigten dünnwandigen Hohlzylindern Kevin Kuhlmann, Fabian Klink, Tobias Stefaniak, Patrick Hebner und Karl-H. Grote 725 Validierung kundenorientierter funktionaler Anforderungen unter Berücksichtigung abweichungsbehafteter Geometrien und systembedingter Variationen Matthias Ehlert, Andreas Stockinger und Sandro Wartzack 743 Die Bedeutung von Prototypen für den Lernerfolg von interdisziplinären studentischen Produktentwicklungsprojekten Katharina Albrecht, Paul Gerber, Ingmar Langer, Julian Sarnes, Susanne Sprenger und André Stocker 75

Dynamische Zeiten - langsamer Wandel: betriebliche Kompetenzentwicklung von Fachkräften in zentralen Tätigkeitsfeldern der deutschen Wirtschaft

Der Bericht befasst sich mit den Perspektiven betrieblicher Kompetenzentwicklung in zentralen Bereichen der deutschen Wirtschaft. Eine beschleunigte Innovationsdynamik, eine gestiegene Volatilität von Märkten, verschärfte Wettbewerbsbedingungen und erhöhte Ansprüche von Kunden stellen Industrie- und Dienstleistungsunternehmen vor neue Herausforderungen gerade auch im Hinblick auf die Optimierung ihres Kompetenzstocks im Sinne der Erschließung und Weiterentwicklung der Wissens- und Kompetenzpotentiale ihrer Belegschaften. Methodisch lässt sich den aufgeworfenen Fragen nur durch eine vertiefte, qualitativ angelegte Empirie nachgehen. Eine solche haben wir durch Auswahl von insgesamt 25 Betriebsfällen in drei Kernsektoren der deutschen Wirtschaft - dem Verarbeitenden Gewerbe (KFZ- und Zulieferindustrie, Maschinenbau, Pharmazeutische Industrie), dem traditionellen Dienstleistungssektor (Handel, Banken und Versicherungen) und dem Feld wissensintensiver Dienstleistungen (Unternehmensberatungen, IT- und Multimediadienstleistungen, Entwicklungs- und Konstruktionsdienstleistungen) - und dort mit einer Fokussierung auf jeweils typische Fachkräfte- und Tätigkeitsgruppen realisieren können. Auf der Basis von insgesamt 163 qualitativen Experteninterviews, einer standardisierten schriftlichen Befragung von insgesamt 555 Facharbeitern, Fach- und hochqualifizierten Angestellten können wir bei aller Vorsicht, die angesichts der von uns in den empirischen Fallstudien nachgezeichneten, teilweise spezifischen Veränderungsdynamiken angezeigt ist, einige allgemeine Aussagen zum gegenwärtigen Stand und zu möglichen Trends im Feld der betrieblichen Kompetenzentwicklung treffen. (ICD2

Methode zur Analyse und Bewertung von stufenlosen Traktorgetrieben mit mehreren Schnittstellen

Die vorliegende Forschungsarbeit stellt eine Methode zur Berechnung und Bewertung von Getriebekonzepten mit mehreren Schnittstellen sowie unterschiedlichem Technologiemix aus Mechanik, Hydraulik und Elektrik vor. Die Berechnung fokussiert sich auf stufenlose Traktorgetriebe und die im System entstehenden Verlustleistungen sowie die Herstellkosten der wesentlichen Getriebekomponenten. Das Verhältnis von Aufwand zu Nutzen wird für alle exemplarisch untersuchten Konzepte dargestellt und erläutert

Soziale Zeit und Biographie: über die Gestaltung von Alltagszeit und Lebenszeit

In modernen Gesellschaften ist das Nach- und Nebeneinander von Ereignissen, von Handeln und Erleben im Laufe des individuellen Lebens, durch Karrieremuster und "Normalbiographien" geregelt. Es scheint, daß diese die Sicherheit der Lebensführung garantierenden Institutionen und sozialen Kalender für einen wachsenden Teil der Bevölkerung ihren selbstverständlichen Orientierungswert verlieren. Die wird in der vorliegenden Untersuchung unter dem Stichwort der De-Institutionalisierung des Lebenslaufs diskutiert und am Beispiel einer besonderen Beschäftigtengruppe (Zeitarbeitnehmern) exemplarisch untersucht. Die Frage lautet: Wie werden Alltagszeit und Lebenszeit wahrgenommen und gestaltet, wenn die Arbeits- und Lebensbedingungen von Diskontinuität gekennzeichnet sind und Flexibilität zur (notwendigen) Tugend wird

Methode zur Analyse und Bewertung von stufenlosen Traktorgetrieben mit mehreren Schnittstellen

Die Megatrends Klimawandel, Rohstoffverknappung und Bevölkerungs- wachstum sind bedeutende Technologietreiber für die Entwicklung von Traktoren. Zur Steigerung der Traktor-Effizienz bieten elektrische Antrie- be Potenziale durch hohe Leistungsdichten und Wirkungsgrade sowie die Möglichkeit der Bereitstellung von elektrischer Leistung für fahrzeuginter- ne oder -externe Verbraucher. Stufenlose Getriebe ermöglichen den Betrieb des Verbrennungsmotors bei maximaler Leistung über große Geschwindigkeitsbereiche. Zudem weisen diese Getriebe einen hohen Entwicklungsstand auf und bieten durch die au- tomatische Übersetzungsregelung einen hohen Bedien- und Fahrkomfort. Durch darüber hinaus gute Wirkungsgrade sind diese – oft hydraulisch leis- tungsverzweigten – stufenlosen Getriebe heute weit verbreitet. Die vorliegende Forschungsarbeit stellt eine Methode zur Berechnung und Bewertung von Getriebekonzepten mit mehreren Schnittstellen sowie unter- schiedlichem Technologiemix aus Mechanik, Hydraulik und Elektrik vor. Die Berechnung fokussiert sich auf stufenlose Getriebe und die im System entstehenden Verlustleistungen sowie die Herstellkosten der wesentlichen Getriebekomponenten. Die Bewertungsmethode wird eingesetzt um einen Konzeptvergleich unterschiedlicher Getriebe für einen Traktor der 150 kW Leistungsklasse durchzuführen. Es werden insgesamt neun Getriebekonzep- te miteinander verglichen und einzeln analysiert. Das Verhältnis von Auf- wand zu Nutzen wird für alle Konzepte dargestellt und erläutert. Abschlie- ßend konnten zwei Favoritenkonzepte identifiziert werden