Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren (MRK)5 ECTS

Lehrveranstaltungen:

• • Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren
    (Vorlesung, 3 SWS, Sandro Wartzack et al., Di, 14:15 - 15:45, HA, (außer Di 4.2.2014); Fr, 10:15 - 11:45, HH; Einzeltermin am 4.2.2014, 14:15 - 15:45, H10; ab 22.10.2013)
  • Übungen zu Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren
    (Übung, 1 SWS, Georg Gruber, Fr, 10:15 - 11:45, CIP-Pool MB Konrad-Zuse-Str. 3; ab 10.1.2014)

Inhalt:

I. Der Konstruktionsbereich

• Stellung im Unternehmen

• Berufsbild des Konstrukteurs/Produktentwicklers

• Engpass Konstruktion

• Möglichkeiten der Rationalisierung
  

II. Konstruktionsmethodik:

• Grundlagen

• Allgemein einsetzbare Lösungs- und Beurteilungsmethoden - Werkzeuge

• Vorgehensweise im Konstruktionsprozess

• Entwickeln von Baureihen- und Baukastensystemen
  

III. Rechnerunterstützung in der Konstruktion

• Grundlagen des Rechnereinsatzes in der Konstruktion

• Durchgängiger Rechnereinsatz im Konstruktionsprozess

• Datenaustausch

• Konstruktionssystem mfk

• Einführung von CAD-Systemen und Systemwechsel

• Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
  

IV. Neue Denk- und Organisationsformen

• Integrierte Produktentwicklung

Lernziele und Kompetenzen:

Fachkompetenz

Wissen

MRK-Vorlesung
Im Rahmen von MRK werden den Studierenden Kenntnisse zum Ablauf sowie zu den theoretischen Hintergründen des methodischen Produktentwicklungsprozesses vermittelt. Wesentlicher Lehrinhalt der Vorlesung sind ebenfalls Theorie und Einsatz der hierfür unterstützend einzusetzenden rechnerbasierten Methoden und Werkzeuge. Im Bereich Methodik wird im einzelnen Verständnis bezüglich der folgenden Themenbereiche vermittelt:

• Wissen über intuitive sowie diskursive Kreativitätstechniken: Brainstorming, Methode 6-3-5, Delphi-Methode, Konstruktionskataloge, etc.

• Wissen über Entwicklungsmethoden: Reverse Engineering, Patentrecherche, Bionik, Innovationsmethoden (z. B. TRIZ), etc.

• Wissen über methodische Bewertungsmethoden: Technisch-Wirtschaftliche Bewertung, Nutzwertanalyse, Wertanalyse, etc.

• Wissen über Vorgehensmodelle: z. B.: Vorgehen nach Pahl/Beitz, VDI 2221, VDI 2206, etc.

• Wissen zu Baukasten-, Baureihen- und Plattformstrategien
  

Im Bereich Rechnerunterstützung sollen den Studierenden die Rationalisierungsmöglichkeiten in der Produktentwicklung durch den Rechnereinsatz vermittelt werden. Um einen entsprechend effizient gestalteten Entwicklungsprozess selbst umsetzen zu können, werden die heute in Wissenschaft und Industrie eingesetzten, rechnerunterstützen Methoden und Werkzeuge gelehrt. Im Einzelnen wird Verständnis für folgende Themenbereiche vermittelt:

• Wissen über Rechnerunterstützte Produktmodellierung durch Computer Aided Design (CAD)

• Wissen über Theorie und das anwendungsrelevante Wissen der Wissensbasierten Produktentwicklung

• Wissen über Rechnerunterstütze Berechnungsmethoden (Computer Aided Engineering – CAE). Hier insbesondere Wissen über Theorie sowie Anwendungsfelder der Finiten Elemente Methode (FEM), Mehrkörpersimulation (MKS), Strömungssimulation (kurze Einführung)

• Wissen über Austauschformaten für Konstruktions- und Berechnungsdaten

• Wissen über Produktentwicklung durch Virtual Reality

• Wissen über Weiterverarbeitung von virtuellen Produktmodellen

• Wissen über Migrationsstrategien beim Einsatz neuer CAD/CAE-Werkzeuge
  

Analysieren

Im Rahmen der MRK Methodikübung analysieren die Studierenden Bewertungsobjekte, bestimmen wesentliche Bewertungskriterien und klassifizieren bzw. strukturieren diese geeignet. Diese Tätigkeiten erfolgen in Gruppendiskussionen. Weiterhin werden Entwicklungsaufgaben analysiert und der Einsatz möglicher methodischer Werkzeuge diskutiert. Grundlage für die genannten Analysetätigkeiten stellt das in der Vorlesung vermittelte Wissen dar.

Erschaffen

Im Rahmen der MRK Methodikübung werden Bewertungsmatrizen aufgestellt und Lösungsvorschläge für das Bewertungsproblem abgeleitet. Weiterhin werden unter Zuhilfenahme methodischer Werkzeuge Konzepte für konkrete Entwicklungsaufgaben erstellt. In der MRK-Rechnerübung werden folgende gestalterische Tätigkeiten ausgeführt:

• Erzeugung von Einzelteilen im CAD durch Modellieren von Volumenkörpern unter Berücksichtigung einer robusten Modellierungsstrategie. Dies umschließt folgende Tätigkeiten: Definieren von Geometriereferenzen und zweidimensionalen Skizzen als Grundlage für Konstruktionselemente; Erzeugen von Volumenkörpern mit Hilfe der Konstruktionselemente Profilextrusion, Rotation, Zug und Verbund; Erstellen parametrischer Beziehungen zum Teil mit diskreten Parametersprüngen

• Erstellen von Baugruppen durch Kombination von Einzelteilen in einer CAD-Umgebung. Dies umschließt folgende Tätigkeiten: Erzeugung der notwendigen Relationen zwischen den Bauteilen; Steuerung unterschiedlicher Einbaupositionen über Parameter; Mustern wiederkehrender (Norm-)Teile; Steuerung von Unterbaugruppen über Bezugsskelettmodelle

• Ableiten norm-, funktions- und fertigungsgerechter Zusammenbauzeichnungen aus den 3D-CAD-Modellen, welche den Regeln der Technischen Darstellungslehre folgen.

• Erzeugung von Finite Elemente Analysemodellen der im vorherigen erstellten Baugruppen. Dies umschließt folgende Tätigkeiten: Defeaturing (Reduktion der Geometrie auf die wesentlichen, die Berechnung beeinflussenden Elemente); Erstellung von benutzerdefinierten Berechnungsnetzen; Definition von Lager- und Last-Randbedingungen; Interpretation der Analyseergebnisse

Lern- bzw. Methodenkompetenz

Die Studierenden werden befähigt selbständig die vermittelten Entwicklungsmethoden, Vorgehensmodelle sowie die aufgeführten rechnerunterstützten Methoden und Werkzeuge einzusetzen. Grundlage hierfür bildet das in der Vorlesung vermittelte Hintergrundwissen. Der sichere Umgang beim praktischen Einsatz des Lerninhalts wird durch spezielle Übungseinheiten zu den Themen Entwicklungsmethodik sowie Rechnerunterstützung ermöglicht.

Selbstkompetenz

Die Studierenden werden im speziellen im Übungsbetrieb zur selbständigen Arbeitseinteilung und Einhaltung von Meilensteinen befähigt. Weiterhin erlernen die Studierenden eine objektive Beurteilung sowie Reflexion der eigenen Stärken und Schwächen sowohl in fachlicher (u. a. bei der Vorstellung eigener Lösungen im Rahmen des Übungsbetriebs) als auch in sozialer Hinsicht (u. a. bei der Erarbeitung von Lösungen bzw. bei der Kompromissfindung in Gruppenarbeiten).

Sozialkompetenz

Die Studierenden organisieren selbstständig die Bearbeitung von Übungsaufgaben in kleinen Gruppen und erarbeiten gemeinsam Lösungsvorschläge für die gestellten Übungsaufgaben. In der gemeinsamen Diskussion erarbeiteter Lösungen geben Kommilitonen wertschätzendes Feedback.

Literatur:

Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Springer Verlag, Berlin.

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education): 3-4. Semester
   (Po-Vers. 2010 | Masterprüfung | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
2. Maschinenbau (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Wahlpflichtmodule | 1.-4. Wahlpflichtmodul | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
3. Maschinenbau (Bachelor of Science): 3-6. Semester
   (Po-Vers. 2009s | Wahlpflichtmodule | 1.-4. Wahlpflichtmodul | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
4. Maschinenbau (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2009w | Wahlpflichtmodule | 1.-4. Wahlpflichtmodul | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
5. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Wahlpflichtmodule | 1.-5. Wahlpflichtmodul | 1.-5. Wahlpflichtmodul | 1.2 Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
6. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Modulgruppe 1.2 Konstruktionstechnik | Wahlpflichtmodul 1.2 Konstruktionstechnik | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
7. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau | Modulgruppe 1.2 Konstruktionstechnik | Wahlpflichtmodul 1.2 Konstruktionstechnik | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
8. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtung Fertigungstechnik | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Fertigungstechnik | Modulgruppe 1 Konstruktionstechnik | Wahlpflichtmodul 1 Konstruktionstechnik | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
9. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Studienrichtung Fertigungstechnik | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Fertigungstechnik | Modulgruppe 1 Konstruktionstechnik | Wahlpflichtmodul 1 Konstruktionstechnik | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
10. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Modulgruppe 1 Konstruktionstechnik | Wahlpflichtmodul 1 Konstruktionstechnik | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
11. Maschinenbau (Master of Science): 1-2. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Wahlpflicht-/Vertiefungsbereich in der Studienrichtung Rechnergestützte Produktentwicklung | Modulgruppe 1 Konstruktionstechnik | Wahlpflichtmodul 1 Konstruktionstechnik | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
12. Maschinenbau (Master of Science): 1. Semester
    (Po-Vers. 2013 | Studienrichtung International Production Engineering and Management | Masterprüfung | Wahlpflichtmodule)
13. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
14. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
15. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule | 8 Konstruktion)
16. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtmodule | Katalog | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
17. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Rechnerunterstützte Produktentwicklung | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
18. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Mikroproduktionstechnik und MID | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
19. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2012 | Masterprüfung | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 8 Konstruktion)
20. Medizintechnik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009 | Modulgruppen B6 und B8.2 - Kompetenzfeld Gerätetechnik | Modulgruppe B8.2 - Vertiefungsmodule MB/WW/CBI | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
21. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2011 | Modulgruppen M2 - M8 | Fachrichtung "Medizinische Gerätetechnik, Produktionstechnik und Prothetik" | M2 Ingenieurswissenschaftliche Kernfächer I | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
22. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2013 | Studienrichtung Medizinische Produktionstechnik, Gerätetechnik und Prothetik | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (GPP))
23. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science): 4-5. Semester
    (Po-Vers. 2007 | PO-Version 2007 | Bachelorprüfung | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul in der Studienrichtung Maschinenbau | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
24. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science): 4-5. Semester
    (Po-Vers. 2008 | Studienrichtung Maschinenbau | weitere Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
25. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science): 4-5. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Studienrichtung Maschinenbau | weitere Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
26. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): 1-2. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Maschinenbau | Wahlpflicht- und Vertiefungsmodul Modulgruppe 1.2 | Wahlpflichtmodul Modulgruppe 1.2 | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)
27. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): 1-2. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Maschinenbau | 2.+3. Wahlpflichtmodul | Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren (Prüfungsnummer: 71601)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014, 2. Wdh.: WS 2014/2015

1. Prüfer:

Sandro Wartzack

Termin: 18.03.2014, 08:00 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 15.09.2014, 14:00 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 20.03.2015, 15:30 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 21.09.2015, 16:00 Uhr, Ort: H 7 TechF