Anwendung computertomographischer Daten in Werkzeugen der Produktentwicklung

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 Anlage

Entwerfen Entwickeln Erleben in Produktentwicklung und Design 2019 - 2

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 41