Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Virtuelle Produktentstehung in der Automobilindustrie
    ( 2011)
    Stark, R.
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    Hayka, H.
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    Israel, J.H.
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    Kim, M.
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    Müller, P.
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    Völlinger, U.
    Virtualisierung der Produktentstehung trägt entscheidend zur Kostenreduktion, zur Verkürzung der Produktentstehungszeiten sowie zur Steigerung der Produktqualität bei. Die Automobilindustrie hat frühzeitig diese Vorzüge erkannt und setzt verstärkt Methoden und Technologien der Virtuellen Produktentstehung (VPE) ein. In diesem Artikel werden die Methoden und Vorgehensmodelle der Virtuellen Produktentstehung dargestellt und Unterschiede und Anknüpfungspunkte zu denen der Softwareentwicklung herausgearbeitet. Der Artikel beschreibt zunächst die Phasen der Virtuellen Produktentstehung samt der zu verarbeitenden Informationen und der eingesetzten Werkzeuge (z. B. CAx, PDM). Anschließend werden die Entwicklung, die Erprobung sowie die Arbeitsvorbereitung (hierbei insbesondere die Digitale Fabrik) detailliert und relevante Informationen und Werkzeuge vorgestellt. Das Vorgehen wird mit Beispielen aus der Automobilindustrie unterlegt. Der Artikel schließt mit der Darstellung kurz- und mittelfristig zu erwartender Entwicklungen der Virtuellen Produktentstehung.
  • Publication
    Intuitive Haptische Interfaces für die Deformationssimulation
    ( 2009)
    Völlinger, U.
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    Beckmann-Dobrev, B.
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    Schäfer, J.
    ;
    Israel, J.H.
    ;
    Stark, R.
    Bei derzeitig verfügbaren Lösungen für die physikbasierte Handhabungssimulation fle-xibler Bauteile in der VR stellt die intuitive Interaktion mit haptischen Force-Feedback-Geräten immer noch ein großes Problem dar. Die Berücksichtigung der Verformungsei-genschaften flexibler Objekte in der Simulation ist für eine Vielzahl von Anwendungen von Vorteil wie dynamische Ein- und Ausbauuntersuchung oder Montagesimulationen. Derzeit scheitert die Handhabung zum einen an den enormen Anforderungen an die Be-rechnungszeit für eine Kraftrückgabefrequenz von 1000 Hz, zum anderen ist die Benut-zung bisheriger haptischer Interfaces wenig intuitiv. Mit Hilfe des entwickelten haptischen Interfaces können interaktiv Kräfte und Momente auf die deformierbaren Körper übertragen werden. Für das haptische Inte rface wurden Interaktionsmöglichkeiten untersucht, die eine Kopplung und Entkopplung mit dem Deformationsmodell zur Simulationszeit ermöglichen. So können während der Simulation innerhalb des flexiblen Objektes frei wählbare Andockgebiete ausgewählt werden, um somit eine Verformung einzuleiten. Des Weiteren ist ein Andocken an starre Körper möglich, die durch Translation oder Rotation die Kräfte und Momente auf die flexiblen Teile übertragen, falls Sie mit diesen gekoppelt sind. Um ein physikalisch plausibles Verhalten der flexiblen Teile zu gewährleisten wurden die Materialeigenschaften in einem Vorverarbeitungsschritt durch Optimierungsverfah-ren aufbereitet. Als Ausgangspunkt dienten Feder-Masse-Modelle deren Federsteifig-keiten und Topologien mit Hilfe von FEM-Referenzverformungen opt imiert wurden. Dazu erweiterten wir unsere bisherige Optimierungsmethode für Tetraedernetze, so dass nun auch Hexaedernetze hinsichtlich verschiedener Belastungsarten optimiert werden können. Mit den entwickelten Methoden konnte eine physikalisch plausible interaktive Deformation der flexiblen Teile erreicht werden. Des Weiteren konnte durch die Kopp-lung mit hochaufgelösten Oberflächen sehr detailreiche Modelle in Echtzeit deformiert werden, wobei die Handhabung mit dem haptischen Gerät, d.h. das Andocken an ver-schiedene Gebiete in den Deformationsmodellen auf eine einfache und intuitive Art durchgeführt werden kann.