Prototypische Realisierung eines innovativen Ansatzes zur Modellierung von Konzeptlösungen in virtuellen Produktentwicklungsumgebungen

Aufgabenstellung der Diplomarbeit ist die Realisierung eines Virtual Conceptual Design (VCD) Systems, das die erarbeiteten essentiellen Anforderungen an ein benutzerfreundliches und in der Praxis einsetzbares CACD-System (Computer Aided Concpetual Design) prototypisch umsetzt. Die wesentliche Funktionalität des realisierten VCD-Systems beinhaltet die Einbindung semantischer Modellier- und Analyseoperationen, die ein kreatives und intuitives Modellieren von funktionalen Konzepten unterstützen und es dem Anwender erlauben, jederzeit einen sukzessiv entstehenden Mechanismus durch kinematische Simulation zu validieren und zu verifizieren. Zur Modellierung von Bauteilen stehen dem Anwender für das Conceptual Design adaptierte Feature-basierte und parametrische Methoden zur Verfügung. Darauf aufbauend realisiert die Arbeit auch einen Bauteilekatalog, dessen Struktur für einen einfachen, zusammenbauorientierten Mensch-Maschine-Dialog auf einer Taxonomie basiert, die die Bauteile entsprechend ihren Konnektoren, d.h. den Verbindungselementen zur Realisierung von Gelenken, gliedert. Kern des realisierten VCD-Systems ist ein Schichtenmodell zur Abbildung von Produktsemantik. Die Schichten dieses Modells sind eine parametrische Schicht, die es erlaubt, geometrische Zwangsbedingungen (Constraints) zwischen topologischen Elementen zu definieren. Die darauf aufbauende Shape-Schicht erlaubt dann die Modellierung von abstrakten Formelementen (Features) und deren durch Constraints definierten Wechselwirkungen. Diese Formelemente dienen dazu, den Aufbau eines Bauteils geometrisch und funktional zu modellieren. Eine letzte Schicht realisiert schließlich ein Baugruppenmodell, in dem die Struktur von Baugruppen und Mechanismen beschrieben ist. Beziehungen zwischen Bauteilen sind hier vor allem Gelenke, die über Relationen zwischen Konnektoren in der Shape-Schicht und schließlich über Constraints zwischen Flächen und Kanten in der parametrischen Schicht modelliert sind. Schließlich wird durch Integration eines geeigneten Constraint-Solvers erreicht, dass die semantische Integrität des Produktmodells in jedem Operationsschritt hergestellt und überprüft wird. Außerdem wird damit eine kinematische Simulation von Mechanismen ermöglicht, die auf einer Echtzeitauswertung des parametrischen Modells während der interaktiven Transformation von einzelnen Bauteilen beruht.