Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Assistenzsystem für die Entwicklung nachhaltiger Produkte

2020 , Buchert, Tom

Entscheidungen in der Produktentwicklung definieren die Gestalt und Wirkungsweise eines Produktes und legen damit dessen Lebensweg sowie auftretende Nachhaltigkeitswirkungen fest. IT-basierte Assistenzsysteme bieten das Potenzial, Entwickler bei ihren Entscheidungen zu unterstützen, indem zusätzliche Informationen mit Nachhaltigkeitsbezug für den Entscheidungsträger aufbereitet werden. In dieser Dissertationsarbeit erfolgt daher eine systematische Analyse relevanter Entscheidungssituationen sowie hierfür benötigter Informationen. Kern der vorgeschlagenen Lösung sind modulare ""Building-Blocks"", welche es Unternehmen erlauben, selbstständig Assistenzsysteme für die Entwicklung nachhaltiger Produkte aufzubauen. Dieses flexible Konzept ermöglicht eine individuelle Anpassung des Systems an die Charakteristika der Organisation (Prozesse, Methoden, IT-Welt etc.). Um dieses Prinzip zu demonstrieren, werden in der Arbeit drei Umsetzungen eines Assistenzsystems für wesentliche Entscheidungssituationen bei der Entwicklung nachhaltiger Produkte vorgestellt. Diese reichen von übergreifenden Systembetrachtungen über Konzeptentscheidungen auf Produktebene bis hin zur Optimierung einzelner Bauteile.

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Grinding of high performance materials with spherical mounted points

2018 , Koprowski, Stefan

The 5-axis grinding with mounted points is a flexible manufacturing process, able to machine parts of complex geometries of ductile and brittle materials such as nickel-based alloys and high performance ceramics. By using 5 axes, two new process parameters are added in relation to the conventional grinding with cylindrical tools, the tilt and the lead angles. These angles, responsible for the tool axis orientation in relation to the workpiece normal, are plenty studied in 5-axis milling processes. However, its effects in grinding processes are not fully researched, leaving potential room for technological improvement. The current work aims at generating knowledge and increasing the efficiency of grinding of high performance materials with spherical mounted points for a quality, time and cost efficient manufacturing. The analytical description of the process is supported by a novel numerical model, developed to simulate the engagement area, grain indentation and to provide a prediction of the ground surface. Moreover, technological investigations were carried out to analyse the kinematics of grinding with spherical mounted points and its effects on Inconel 718 and hot isostatically pressed silicon nitride HIPSN. Finally, the findings were focused on 5-axis grinding of a HIPSN turbine impeller.

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Gestaltungsrichtlinien für die Visualisierung von Produktinformationen in der virtuellen Umgebung CAVE zur Unterstützung von Design Review Teams

2019 , Brandenburg, Elisabeth

In der Virtuellen Produktentstehung ist die neue Technologie der Virtual Reality ein breit eingesetztes Werkzeug. Insbesondere für Design Reviews bietet Virtual Reality die Absicherung des virtuellen Produktes in Originalgröße und dessen Erlebbarkeit an. Um Entscheidungen hinsichtlich Konstruktionsausprägungen in virtuellen Design Reviews zu unterstützen wird in dieser Arbeit eine geeignete Visualisierungslösung entwickelt. Mittels User Centered Design gelingt hier die Integration von notwendigen Produktmetadaten und Geometriemodell in der virtuellen Realität.

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Wissensbasierte Entwicklung nachhaltiger Produkte

2017 , Lindow, Kai

Basierend auf umfangreichen Analysen wird sowohl der wissenschaftliche Forschungsbedarf als auch der industrielle Handlungsbedarf für eine neue Vorgehensweise zur Entwicklung nachhaltiger Produkte beschrieben - unter Berücksichtigung der Ebenen Prozess und Organisation, Entwicklungsaktivitäten und -methoden, Informationstechnologien und Werkzeuge sowie Informationsartefakte und -standards. Diese Ebenen sind integrativ zu betrachteten und erfordern ein ideales Zusammenspiel. Vor diesem Hintergrund wird ein neues Vorgehensmodell vorgeschlagen, das so genannte Regelkreise zur Verbesserung der Konstruktion, zur verbesserten Bewertung des Konstruktionsmodells und letztendlich zur verbesserten Entscheidungsfindung beinhaltet. Das neue Vorgehensmodell wird konzeptionell beschrieben und exemplarisch umgesetzt. Es unterstützt Produktentwicklerinnen und -entwickler gezielt darin, ihrer Verantwortung für eine nachhaltige Entwicklung nachzukommen und Produkte über den gesamten Lebensweg ressourcenschonend, umweltfreundlich und sozialverträglich zu gestalten. Zugleich macht es den Einfluss deutlich, den die Produktentwicklung auf die Nachhaltigkeit eines Produktes hat.

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Methodik zur integrierten virtuellen Auslegung und Absicherung flexibler Bauteile

2018 , Hofheinz, Nicolas

Aufgrund angespannter Bauraumverhältnisse und der geringen Biegesteifigkeit flexibler Bauteile (Kabel und Schläuche), stellt ihre geometrische Integration in komplexe technische Produkte weiterhin eine Herausforderung dar. Die Absicherung dieser Bauteile findet in der Regel anhand aufwendiger Hardwareversuche statt. Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung der Integration flexibler Bauteile in komplexe Gesamtsysteme und insbesondere die Reduzierung der notwendigen physischen Versuchsumfänge. Dabei wird ein Frontloading-Ansatz durch eine frühzeitige Produktmitgestaltung aus Absicherungssicht verfolgt. Gepaart mit einer prognosesicheren Simulation des strukturmechanischen Verhaltens der auszulegenden Bauteile wird damit eine signifikante Erhöhung des Reifegrads virtuell generierter Leitungskonzepte angestrebt. Zu diesem Zweck wird, ausgehend von einer umfassenden industriellen Analyse, eine Methodik zur integrierten virtuellen Auslegung und Absicherung flexibler Bauteile entwickelt: ein System interagierender, simulationsgestützter Methoden, Modelle und Werkzeuge. Der Nutzen der Methodik wird anhand realer Anwendungsfälle aus der automobilen Fahrwerksentwicklung evaluiert.

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