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Entwicklung und Erprobung innovativer Produkte - Rapid Prototyping

E-BookPDF1 - PDF WatermarkE-Book
489 Seiten
Deutsch
Springer Berlin Heidelbergerschienen am31.05.20072007
Innovativer Prototyp: Die renommierten Experten Hans-Jörg Bullinger und Bernd Bertsche bieten hier neueste Ergebnisse zur 'Entwicklung und Erprobung innovativer Produkte - Rapid Prototyping' (Sonderforschungsbereich 374). Alle relevanten Aspekte der Produktentwicklung: Grundlagen, Rahmenbedingungen bis hin zur Produktion physischer, virtueller oder hybrider Prototypen. Plus: reverse Engineering, neue Materialien, Kosten- und Qualitätsprognosen.



Professor Bernd Bertsche war nach Studium und Promotion an der Universität Stuttgart im PKW-Entwicklungsbereich der Mercedes-Benz AG tätig. Nach einer anschließenden Tätigkeit als Professor an der Fachhochschule Albstadt-Sigmaringen wurde er an die Universität Stuttgart berufen. Seit 2001 ist Professor Bertsche Ordinarius und Leiter des Institutes für Maschinenelemente an der Universität Stuttgart.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. mult. Dr. h.c. mult. Hans-Jörg Bullinger: 1971 - 1980 angewandte Industrieforschung, 1980 - 1982 Professur für Arbeitswissenschaft an der Fernuniversität Hagen, 1982-2002 Professur für Arbeitswissenschaft an der Universität Stuttgart, 1982 - 2002 Leiter des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart zudem von 1991-2002 Leiter des Instituts für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart. Gegenwärtige Stellung: Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in München.

Auszeichnungen: Otto-Kienzle-Gedenkmünze der Hochschulgruppe Fertigungstechnik, VDI-Ehrenring in Gold, Human Factors Society`s Distinguished Foreign Colleague Award, Ehrendoktorwürde der Universität Novi Sad 1991, Ehrenprofessor der University of Science and Technology of China 1991, Mitglied der World Academy of Productivity Science 1993, Ehrenmitglied der rumänischen Gesellschaft für Maschinenbauingenieure 1994, Verleihung Arthur-Burkhardt Preis 1995, Verleihung des Bundesverdienstkreuzes am Bande 1998, Verleihung des Bundesverdienstkreuzes 1. Klasse in 2003, Ehrendoktorwürde der Universität Politehnica Timisoara 2004, Ehrenprofessor der South China University of Technology 2005, RKW-Medaille des Rationalisierungs- und Innovationszentrums der Deutschen Wirtschaft 2006. Verleihung des großen Verdienstkreuzes durch den Bundespräsidenten am 4. Oktober 2006.



Autor und Mitautor von zahlreichen Büchern und über 1.000 Veröffentlichungen.
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Verfügbare Formate
BuchGebunden
EUR129,99
E-BookPDF1 - PDF WatermarkE-Book
EUR98,90

Produkt

KlappentextInnovativer Prototyp: Die renommierten Experten Hans-Jörg Bullinger und Bernd Bertsche bieten hier neueste Ergebnisse zur 'Entwicklung und Erprobung innovativer Produkte - Rapid Prototyping' (Sonderforschungsbereich 374). Alle relevanten Aspekte der Produktentwicklung: Grundlagen, Rahmenbedingungen bis hin zur Produktion physischer, virtueller oder hybrider Prototypen. Plus: reverse Engineering, neue Materialien, Kosten- und Qualitätsprognosen.



Professor Bernd Bertsche war nach Studium und Promotion an der Universität Stuttgart im PKW-Entwicklungsbereich der Mercedes-Benz AG tätig. Nach einer anschließenden Tätigkeit als Professor an der Fachhochschule Albstadt-Sigmaringen wurde er an die Universität Stuttgart berufen. Seit 2001 ist Professor Bertsche Ordinarius und Leiter des Institutes für Maschinenelemente an der Universität Stuttgart.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. mult. Dr. h.c. mult. Hans-Jörg Bullinger: 1971 - 1980 angewandte Industrieforschung, 1980 - 1982 Professur für Arbeitswissenschaft an der Fernuniversität Hagen, 1982-2002 Professur für Arbeitswissenschaft an der Universität Stuttgart, 1982 - 2002 Leiter des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart zudem von 1991-2002 Leiter des Instituts für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart. Gegenwärtige Stellung: Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in München.

Auszeichnungen: Otto-Kienzle-Gedenkmünze der Hochschulgruppe Fertigungstechnik, VDI-Ehrenring in Gold, Human Factors Society`s Distinguished Foreign Colleague Award, Ehrendoktorwürde der Universität Novi Sad 1991, Ehrenprofessor der University of Science and Technology of China 1991, Mitglied der World Academy of Productivity Science 1993, Ehrenmitglied der rumänischen Gesellschaft für Maschinenbauingenieure 1994, Verleihung Arthur-Burkhardt Preis 1995, Verleihung des Bundesverdienstkreuzes am Bande 1998, Verleihung des Bundesverdienstkreuzes 1. Klasse in 2003, Ehrendoktorwürde der Universität Politehnica Timisoara 2004, Ehrenprofessor der South China University of Technology 2005, RKW-Medaille des Rationalisierungs- und Innovationszentrums der Deutschen Wirtschaft 2006. Verleihung des großen Verdienstkreuzes durch den Bundespräsidenten am 4. Oktober 2006.



Autor und Mitautor von zahlreichen Büchern und über 1.000 Veröffentlichungen.
Details
Weitere ISBN/GTIN9783540698807
ProduktartE-Book
EinbandartE-Book
FormatPDF
Format Hinweis1 - PDF Watermark
FormatE107
Erscheinungsjahr2007
Erscheinungsdatum31.05.2007
Auflage2007
ReiheVDI-Buch
Seiten489 Seiten
SpracheDeutsch
IllustrationenXIX, 489 S.
Artikel-Nr.1425468
Rubriken
Genre9200

Inhalt/Kritik

Inhaltsverzeichnis
1;Vorwort;5
2;Inhalt;9
3;Autorenverzeichnis;15
4;1 Einleitung;20
4.1;1.1 Übersicht über den Sonderforschungsbereich 374;20
4.1.1;1.1.1 Ziele;20
4.1.2;1.1.2 Überblick;21
4.1.3;1.1.3 Prototypen im RPD;25
4.1.4;1.1.4 IT Unterstützung im RPD;30
4.1.5;1.1.5 Sfb 374 - Aufbau und Wissenswertes;38
4.2;1.2 Integrationsszenario;42
4.2.1;1.2.1 Grundlegende Verbesserungen;45
4.2.2;1.2.2 Integration der Teilprojekte am Beispiel eines Pkw-Cockpits;46
5;2 Organisation und Wissenskooperation;52
5.1;2.1 Merkmale des Rapid Product Development;52
5.2;2.2 Anforderungen an Produktentwicklungsteams;53
5.2.1;2.2.1 Innovationsanforderungen;53
5.2.2;2.2.2 Komplexitätsanforderungen;54
5.2.3;2.2.3 Kooperationsanforderungen;57
5.3;2.3 Planungsmethoden innovativer Produkte in dezentralen Teams;59
5.3.1;2.3.1 Grenzen einer formalen Planung für das Rapid Product Development;59
5.3.2;2.3.2 Potenziale der evolutionären Planung für das Rapid Product Development;60
5.3.3;2.3.3 Kompetenzmanagement zur Unterstützung einer evolutionären Planung für das RPD;63
5.3.4;2.3.4 Das entwicklungsfähige Projektplanungssystem für das RPD;66
5.3.5;2.3.5 Zusammenfassung und Ausblick;87
5.4;2.4 Wissensintensive Kooperationsprozesse bei der Entwicklung innovativer Produkte;89
5.4.1;2.4.1 Ausgangssituation;89
5.4.2;2.4.2 Modellentwicklung und Ableitung von Unterstützungsinstrumenten zur Wissensintegration im RPD;95
5.4.3;2.4.3 Ergebnis der Modellentwicklung zur Wissensintegration;97
5.4.4;2.4.4 Ergebnisse der Analyse von Kooperationskonstellationen im Produktentwicklungsprozess ( Studie 1);101
5.4.5;2.4.5 Ergebnisse der Untersuchung von Kooperationsanforderungen im Produktentwicklungsprozess ( Studie 2);107
5.4.6;2.4.6 Handlungsempfehlungen aus Studie 1 und 2;112
5.4.7;2.4.7 Ergebnisse der Untersuchung von Auswirkungen fachlicher Teamheterogenität ( Studie 3);113
5.4.8;2.4.8 Handlungsempfehlungen zur Wissensintegration aus Studie 3;125
5.4.9;2.4.9 Umsetzung der Ergebnisse aus den Studien in Unterstützungsinstrumente;127
5.4.10;2.4.10 Ausblick;129
5.4.11;2.4.11 Zusammenfassung;131
5.5;Literatur;133
6;3 Vernetztes Wissen für die interaktive Entwicklung von Prototypen;142
6.1;3.1 Vernetztes Entwicklungswissen durchgehend nutzen;146
6.2;3.2 Aktives Semantisches Konstruktions- und Zuverlässigkeitsnetz;149
6.2.1;3.2.1 Semantische Vernetzung;154
6.2.2;3.2.2 CAD - Datenaustausch;155
6.2.3;3.2.3 Integration der Produktkostenüberwachung;157
6.2.4;3.2.4 Integration der qualitativen und quantitativen Zuverlässigkeitsanalyse;158
6.2.5;3.2.5 Anwendungsbeispiele;165
6.2.6;3.2.7 Zusammenfassung;177
6.3;3.3 Qualitätsmanagement im Rapid Prototyping;178
6.3.1;3.3.1 Frühe Phasen - Prognose und Merkmalsextraktion;180
6.3.2;3.2.2 Methoden der Risikoanalyse in der Produktkonfiguration;186
6.3.3;3.2.3 Verfahren und Methoden der Prozessüberwachung;191
6.3.4;3.2.4 Systemfeedback - Umfassendes Qualitätsmanagement mit material- und prozessimmanenten Informationen;195
6.3.5;3.3.5 Zusammenfassung;202
6.4;3.4 Kostenmanagement im Prozess des Rapid Prototyping;203
6.4.1;3.4.1 Überblick über das Forschungsprojekt;203
6.4.2;3.4.2 Ergebnisse und ihre Bedeutung;204
6.5;Literatur;218
7;4 Wissensrepräsentation und Kommunikation (RPD-IT-Infrastruktur);224
7.1;4.1 Ganzheitliche Modelle zur Repräsentation aktiven Wissens;228
7.1.1;4.1.1 Einleitung;228
7.1.2;4.1.2 Problemstellung;229
7.1.3;4.1.3 Meilensteine der Entwicklung, Stufe 1 - ASN, Metamodell, ECA;229
7.1.4;4.1.4 Meilensteine der Entwicklung, Stufe 2 - Verteiltes Objektmanagement, Slot- Dämon, Transaktionskonzept;231
7.1.5;4.1.5 Meilensteine der Entwicklung - Stufe 3;233
7.1.6;4.1.6 Ergebnisse und ihre Bedeutung;242
7.1.7;4.1.7 Zusammenfassung der Ergebnisse;253
7.1.8;4.1.8 Offene Fragen und Ausblick;255
7.2;4.2 Agentenbasierte Middleware als Integrationsplattform für aktive Wissenskommunikation im Rapid Product Development;257
7.2.1;4.2.1 Die Herausforderung: Wissenskommunikation im Rapid Product Development;257
7.2.2;4.2.2 Stand der Technik;259
7.2.3;4.2.3 Das Aktive Semantische Netz;266
7.2.4;4.2.4 Die agentenbasierte RPD-Middleware;270
7.2.5;4.2.5 Zusammenfassung;285
7.3;4.3 Teamorientiertes Kommunikationssystem für vernetztes Arbeiten;286
7.3.1;4.3.1 Einleitung;286
7.3.2;4.3.2 Entwicklungsverlauf der Arbeiten im Teilprojekt;287
7.3.3;4.3.3 Stand der Forschung;289
7.3.4;4.3.4 Methoden;299
7.3.5;4.3.5 Ergebnisse;300
7.4;4.4 Adaptive Benutzungsoberflächen;314
7.4.1;4.4.1 Einleitung;314
7.4.2;4.4.2 Grundlagen von adaptiven Benutzungsoberflächen;315
7.4.3;4.4.3 Das RPD-Portal;322
7.4.4;4.4.4 Zusammenfassung;334
7.5;Literatur;335
8;5 Erstellung virtueller und physischer Prototypen;348
8.1;5.1 Virtuelle Realität;349
8.1.1;5.1.1 Virtuelle Realität in der Produktentwicklung;349
8.2;5.2 Virtuelle Realität als Gestaltungs- und Evaluationswerkzeug;352
8.2.1;5.2.1 Montierbarkeitsuntersuchungen am Virtuellen Prototypen;352
8.2.2;5.2.2 Visuelle Beurteilung von Objektgeometrien;354
8.2.3;5.2.3 Lageänderung von 3D-Objekten im Raum;356
8.2.4;5.2.4 Verbauwege, Einsehbarkeit, Beurteilung der Handlungen des Monteurs im Kontext;359
8.2.5;5.2.5 Data Mining in Virtuellen Umgebungen;362
8.3;5.3 VR in der Konstruktion;363
8.3.1;5.3.1 CAD-Review;363
8.3.2;5.3.2 CAD-VR Integration;366
8.3.3;5.3.3 VR am Konstruktionsarbeitsplatz;370
8.3.4;5.3.4 Realitätsnahe Darstellung in VR;372
8.4;5.4 Paralleles Rendering;375
8.5;5.5 Virtuelle und Hybride Prototypen;381
8.5.1;5.5.1 Virtuelle Prototypen;382
8.5.2;5.5.2 Online-Simulationen;383
8.5.3;5.5.3 Hybride Prototypen;389
8.5.4;5.5.4 Kooperatives Arbeiten mit virtuellen und hybriden Prototypen;393
8.5.5;5.5.5 Zusammenfassung und Ausblick;396
8.6;5.6 Daten- und informationstechnische Integration des Entwurfsprozesses in die RPD- Prozesskette;398
8.6.1;5.6.1 Ausgangssituation;398
8.6.2;5.6.2 Lösungsansätze;400
8.6.3;5.6.3 Zusammenfassung;411
8.6.4;5.6.4 Ausblick;414
8.7;5.7 Multi Material Modelling von Design- und Funktionsprototypen;414
8.7.1;5.7.1 Multi Material Modelling für den iterativen Aufbau von konzeptionellen Prototypen;415
8.7.2;5.7.2 Funktionalisierung von Prototypen durch das Multi Material Modelling;418
8.7.3;5.7.3 Zusammenfassung und Ausblick;419
8.8;5.8 Oberflächenveredelung von RP-Bauteilen;420
8.8.1;5.8.1 Ausgangssituation;420
8.8.2;5.8.2 Anforderungen an Oberflächen;421
8.8.3;5.8.3 Verfahren zur Veränderung der Eigenschaften von Oberflächen;422
8.8.4;5.8.4 Lösungsansätze zur Funktionalisierung von RP-Bauteilen;423
8.8.5;5.8.6 Verfahrenskombinationen;428
8.8.6;5.8.7 Zusammenfassung und Ausblick;430
8.9;5.9 Lasergenerieren im modularen System;431
8.9.1;5.9.1 Einleitung;431
8.9.2;5.9.2 Verfahrensprinzip;432
8.9.3;5.9.3 Prozesssteuerung;434
8.9.4;5.9.4 Prozesskontrolle durch einen Tiefensensor;439
8.9.5;5.9.5 Prozessregelung;441
8.9.6;5.9.6 Modulares System;446
8.9.7;5.9.7 Zusammenfassung und Ausblick;448
8.10;5.10 Selektives Lasersintern von Hochleistungspolymeren mittels Nd: YAG- Laser;449
8.10.1;5.10.1 Einleitung;449
8.10.2;5.10.2 Ausgangssituation;450
8.10.3;5.10.3 Lösungsansätze;455
8.10.4;5.10.4 Weiterentwicklung der Prozesstechnik;459
8.10.5;5.10.5 Verfahrenskombinationen;461
8.10.6;5.10.6 Zusammenfassung und Ausblick;461
8.11;5.11 Prototypwerkzeuge und Prototypbauteile;463
8.11.1;5.11.1 Werkstoffe für Prototyp-Werkzeuge;464
8.11.2;5.11.2 Grauguss;464
8.11.3;5.11.3 Stahl und Aluminium;465
8.11.4;5.11.4 Niedrigschmelzende NE- Schwermetall-Legierungen;465
8.11.5;5.11.5 Kunststoffe, Polyamide und Photopolymere;466
8.11.6;5.11.6 Werkzeugentwicklung;469
8.11.7;5.11.7 3D-Visualisierung der Werkzeugkonstruktion;475
8.11.8;5.11.8 Visualisierung der Simulation des Umformvorgangs;477
8.11.9;5.11.9 Werkzeugherstellungsprozesse;479
8.11.10;5.11.10 Optimierung des Prozesses durch Einsatz des Vakuumformverfahrens;480
8.11.11;5.11.11 Tribologische Anforderungen an die Werkzeugwirkfläche;484
8.11.12;5.11.12 Charakterisierung des Verschleißverhaltens;489
8.11.13;5.11.13 Einfluss des Prototypwerkzeugstoffes auf die Kriterien Prototyp- Teilequalität und Werkzeugstandzeit;492
8.11.14;5.11.14 Segment-elastischer Niederhalter aus Kunstharz mit Pyramidenstumpfförmigen Stahl- Einsätzen;494
9;Literatur;497mehr
Leseprobe
2 Organisation und Wissenskooperation (S.33-34)

2.1 Merkmale des Rapid Product Development

Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Innovationsdynamik und Differenzierung von Kundenwünschen im internationalen Wettbewerb gewinnt für Unternehmen die Fähigkeit an Bedeutung, Produktentwicklungszeiten zu verkürzen und eine kontinuierliche Abstimmung der Produktmerkmale mit den Kunden zu gewährleisten. Die steigenden Marktanforderungen verlangen von Unternehmen eine stetig wachsende Zahl von Neuentwicklungen, eine gleichzeitige Verkürzung der Entwicklungszeit, die kontinuierliche Abstimmung mit Kundenwünschen und nicht zuletzt die schnelle und flexible Integration neuer Produktfunktionen.

Um diese Ziele zu erreichen und zudem innovative Produkte schnell und kostengünstig entwickeln zu können, bedient sich die Methode des Rapid Product Developments (RPD) eines evolutionären Vorgehens [2.18], [2.16], [2.17]. Verschiedene konkurrierende Lösungsalternativen werden in parallel verlaufenden Iterationszyklen bearbeitet und zeitnah an sich verändernde Marktbedingungen, Kundenwünsche und Erkenntnisfortschritte angepasst. Erst zu einem späten Zeitpunkt wird die Entscheidung getroffen, welcher der verschiedenen Produktansätze tatsächlich in die abschließenden Entwicklungs- und späteren Produktionsphasen gelangt.

In Anlehnung an das Motto "Survival of the fittest" gelangen also nur diejenigen Produktvarianten in die (Re)Produktion, die sich als die am besten den Markt- und Produktionsanforderungen entsprechenden erwiesen haben.

Die wichtigsten Merkmale dieses Ansatzes umfassen:

Betonung der frühen Entwicklungsphasen
parallele Entwicklung alternativer Produktkonzepte
schnelle iterative Schleifen, die den Prozess von der Konstruktionsidee
bis hin zur Bewertung in einem verhältnismäßig kleinen Zeitraum abbilden
späte Festlegung und Spezifikation des Produkts
schnelle Erstellung von physischen, virtuellen und hybriden Prototypen
frühes Ergebnisfeedback

Optimierung der erfolgsrelevanten Faktoren Kosten, Zeit und Qualität Für die einzelnen Produktentwicklungsteams ergeben sich aus diesen Merkmalen wiederum Veränderungen ihrer Arbeitsprozesse, die den Bereichen Innovationsanforderungen, Komplexitätsanforderungen und Teamanforderungen zugeordnet werden können.

2.2 Anforderungen an Produktentwicklungsteams
2.2.1 Innovationsanforderungen

Voraussetzung für den nachhaltigen Markterfolg von vielen Unternehmen ist heute die Entwicklung von innovativen Produkten. Nur durch neuartige Funktionen und Designs, originelle und kreative Lösungen, Entwicklung neuartiger Nutzenaspekte und marktbezogener Alleinstellungsmerkmale sowie durch verstärkte Bedienung immer neuer Kundenwünsche können Marktanteile erobert oder gesichert werden. Dies bedeutet, dass Produktenwicklungsteams gegensätzliche Ziele verfolgen müssen:

Einerseits möglichst innovative und kreative Produkte entwickeln, andererseits möglichst wenig Zeit und Kosten während der Produktentwicklung, aber auch in Hinsicht auf die Produktherstellung zu verursachen bzw. festzuschreiben. Dieser Zielkonflikt soll im RPD-Kontext optimiert werden. Unterstützungsmöglichkeiten für die Teammitglieder müssen deshalb einerseits die Berücksichtigung der zeit-, kosten- und qualitätsbezogenen Vorgaben fördern, zum anderen den notwendigen Freiraum ermöglichen, der erforderlich ist, um innovative Ergebnisse zu erzielen. Nur so kann eine quantitative wie qualitative Steigerung kreativer Leistungen, besonders in den frühen Produktentwicklungsphasen, erzielt werden.mehr

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Professor Bernd Bertsche war nach Studium und Promotion an der Universität Stuttgart im PKW-Entwicklungsbereich der Mercedes-Benz AG tätig. Nach einer anschließenden Tätigkeit als Professor an der Fachhochschule Albstadt-Sigmaringen wurde er an die Universität Stuttgart berufen. Seit 2001 ist Professor Bertsche Ordinarius und Leiter des Institutes für Maschinenelemente an der Universität Stuttgart.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. mult. Dr. h.c. mult. Hans-Jörg Bullinger: 1971 - 1980 angewandte Industrieforschung, 1980 - 1982 Professur für Arbeitswissenschaft an der Fernuniversität Hagen, 1982-2002 Professur für Arbeitswissenschaft an der Universität Stuttgart, 1982 - 2002 Leiter des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart zudem von 1991-2002 Leiter des Instituts für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart. Gegenwärtige Stellung: Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in München.

Auszeichnungen: Otto-Kienzle-Gedenkmünze der Hochschulgruppe Fertigungstechnik, VDI-Ehrenring in Gold, Human Factors Society`s Distinguished Foreign Colleague Award, Ehrendoktorwürde der Universität Novi Sad 1991, Ehrenprofessor der University of Science and Technology of China 1991, Mitglied der World Academy of Productivity Science 1993, Ehrenmitglied der rumänischen Gesellschaft für Maschinenbauingenieure 1994, Verleihung Arthur-Burkhardt Preis 1995, Verleihung des Bundesverdienstkreuzes am Bande 1998, Verleihung des Bundesverdienstkreuzes 1. Klasse in 2003, Ehrendoktorwürde der Universität Politehnica Timisoara 2004, Ehrenprofessor der South China University of Technology 2005, RKW-Medaille des Rationalisierungs- und Innovationszentrums der Deutschen Wirtschaft 2006. Verleihung des großen Verdienstkreuzes durch den Bundespräsidenten am 4. Oktober 2006.



Autor und Mitautor von zahlreichen Büchern und über 1.000 Veröffentlichungen.