Praktische Produktentwicklung mit 3D-CAD-Systemen (PPE-3D-CAD)2.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Product development with 3D-CAD systems)
(Prüfungsordnungsmodul: 8 Konstruktion)

Lehrveranstaltungen:

• • Praktische Produktentwicklung mit 3D-CAD-Systemen
    (Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Thomas Stangl, Mi, 16:15 - 18:00, CIP-Pool MB Konrad-Zuse-Str. 3; ab 29.4.2015)

Inhalt:

1. Theoretischer Hintergrund zur Vorlesung
2. FE I (Pro/MECHANICA): Berechnung
3. FE II (Pro/MECHANICA): Parameteroptimierung
4. Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen (Pro/E)
5. NC-Fertigungsvorbereitung (Pro/E)
6. Modellierung von komplexen Bauteilen (Pro/E)
7. Entwicklungsbegleitende Toleranzsimulation (Pro/E)
8. Einsatz von Standardfeatures (Pro/E)
9. Modellierung von Rahmenkonstruktionen mit EFX (Pro/E)
10. Wissensbasiertes Konstruieren (CATIA KBE)
11. Modellierung flächiger Bauteile (CATIA)
12. Freiformmodellierung Zylinderkopf (Pro/E)

Lernziele und Kompetenzen:

Fachkompetenz

Wissen

Die Studierenden erwerben Wissen über

• die einzelnen Phasen des Produktlebenszyklus und die Möglichkeiten der Rechnerun-terstützung (CAx)

• die Geometrieverarbeitung auf Rechnersystemen: Historische Entwicklung, Stand der Technik, Aufbau, Komponenten und Datenmodelle moderner CAD-Systeme, Parametrik, Assoziative Datenspeicherung, featurebasierte Modellierung und Konstruktionselemente

• den Einsatz fortgeschrittener CAD Modellierungstechniken zur Definition der Produktge-stalt: fortgeschrittene Volumenmodellierung, technische Freiformflächen, Erzeugen von Rahmenkonstruktionen, wissensbasierte Konstruktion

• die Verwendung der erzeugten Produktdaten in CAD Zusatzmodulen als Grundlage für die durchgängige Rechnerunterstützung von Folgeprozessen: CAD-integrierte FEM-Berechnung und FEM-Parameteroptimierung, Entwicklungsbegleitende Toleranzsimula-tion, Spritzgussfüllsimulation und Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen, NC-Fertigungsvorbereitung
  

Verstehen

Die Studierenden erwerben Verständnis für Funktion, Aufbau und fortgeschrittene Bedienung von im industriellen Umfeld eingesetzten, vollparametrischen 3D-CAD-Systemen und darüber hinaus für die Bedeutung von CAD-Systemen und insbesondere integrierter CAD Zusatzmodule als zentrale Synthesewerkzeuge des rechnerunterstützten Produktentwicklungsprozesses im Maschinenbau und in verwandten Disziplinen.

Anwenden

Die Studierenden wenden das Gelernte an bei der Erstellung von Einzelteilen durch Modellieren von Volumenkörpern und technischen Freiformflächen unter Berücksichtigung robuster Model-lierungsstrategien. Hierzu:

• Erzeugen von 3D-Referenzen aus Punkten, 2D-Skizzen, Kurven und Flächen durch die Operationen Schneiden, Trimmen, Projizieren, Spiegeln, des Weiteren Erzeugung von 3D Referenzen aus Importdaten, z. B. aus Ergebnisdaten von CFD Simulationen.

• Fortgeschrittene Volumen- und Flächenmodellierung zur Erzeugung von Volumenkör-pern mit Hilfe der Konstruktionselemente Zug, Verbund, Zug-Verbund, Schale und Auf-dicken.

• Erzeugen von Standard-Features zur Integration von Normteilen als konfigurierbare Tei-lefamilien mit vordefinierten Schnittstellen und Zusammenfassen mehrerer CAD Fea-tures, wie z. B. Extrusion, Bohrung etc. in benutzerdefinierte Features (sog. UDFs). Speichern von Standardfeatures in Bauteil- und Feature-Bibliotheken. Anwendung von benutzerdefinierten Features im Modellierungsprozess und Verwendung von Teilefami-lien mit vordefinierten Schnittstellen im Baugruppenmodus.

• Erzeugen technischer Freiformflächen mit Hilfe der Konstruktionselemente Berandungs-verbund und Zug-Verbund.

• Teilautomatisiertes (makrobasiertes) Erzeugen von 3D Rahmenkonstruktionen, z. B. aus Stahlbau-, Systemprofilen etc. auf Basis von Baugruppenskeletten.

• Wissensbasierte (automatisierte) Auslegung einzelner Normteile während der Erzeu-gung von Baugruppen durch Hinterlegen von analytischem Berechnungswissen

• Verwendung der erzeugten Produktdaten in CAD Zusatzmodulen und Erstellung erwei-terter Modelle zur Produktanalyse und zur durchgängigen Rechnerunterstützung von Folgeprozessen

• Erzeugen von Analysemodellen zur CAD-integrierte FEM-Berechnung einzelner Bau-teile, hierzu Definition von Materialzuweisungen, verschiedener Last- und Randbedin-gungssätze, Vernetzung mit Schalen- und Volumenelementen.

• Durchführen von FE-Parameterstudien auf Basis der erworbenen Kompetenzen zur Er-zeugung von FE-Modellen. Definition von Optimierungsmodellen zum Finden von geo-metrisch optimalen Strukturen durch die iterative Anpassung von CAD-Parametern unter Berücksichtigung diverser Restriktionen.

• Durchführen entwicklungsbegleitender Toleranzsimulationen zur Beurteilung und An-passung der Tolerierung von Funktionsmaßen. Hierbei Ermittlung der Schließmaßstreu-ung, Analyse der Beitragsleister und Analyse von Sensitivitäten der Einzelmaße.

• Durchführen einer Spritzgussfüllsimulation und Auswerten der Simulation zur Verbesse-rung der Spritzgusseignung eines vorgegebenen Bauteils. Konzeption und Erzeugen der Werkzeugkavitäten bzw. Schieber durch BOOLEsche Operationen durch Kombination des verbesserten Bauteilentwurfs mit einem Werkstückvolumen. Öffnungssimulation des konstruierten Spritzgießwerkzeugs.

• Erzeugen von NC-Werkzeugfolgen und -bahnen zur NC-Fertigungsvorbereitung eines Bauteils. Dabei unterteilen der NC-Operation in die beiden Stufen Schruppen für die Grobbearbeitung und Schlichten für die Feinbearbeitung.
  

Analysieren

Die Studenten verstehen Zusammenhänge durch das Aufzeigen von Querverbindungen zu den in der Lehrveranstaltung Maschinenelemente bzw. Grundlagen der Produktentwicklung erworbenen Kompetenzen sowie das Aufzeigen von Querverbindungen zu den in der Lehrveranstaltung Technische Darstellungslehre II erworbenen Kompetenzen.

Evaluieren (Beurteilen)

Die Studierenden erlernen Möglichkeiten zur Bewertung verschiedener Beanspruchungszustände im Bauteil sowie zur Beurteilung der Güte der durchgeführten NC-Programmierung durch anschließende Materialabtragssimulation.

Erschaffen

Die Studierenden erlernen das Ausleiten von NC-Daten für NC-Folgeprozesse. Sie erhalten weiterhin die Befähigung zum Erstellen und zur Analyse auch komplexerer Einzelteile und Baugruppen in 3D-CAD-Systemen und deren integrierten Zusatzmodulen sowie Befähigung, sich Modellie-rungsmöglichkeiten zu erschließen, die nicht explizit im Rahmen der Lehrveranstaltung behandelt wurden und Befähigung, die gewonnenen Erkenntnisse auf andere als im Rahmen der Lehrveranstaltung eingesetzte 3D-CAD-Systeme übertragen zu können.

Lern- bzw. Methodenkompetenz

Die Studierenden erlernen Verfahren und Methoden zur Einschätzung und Bewertung virtueller Konstruktionen und Simulationen in 3D-CAD-Systemen, einschließlich der Befähigung, Berech-nungsansätze und Gestaltungsgrundsätze auch auf andere CAD- und CAE-Systeme, die nicht explizit im Rahmen der Lehrveranstaltung behandelt wurden, zu übertragen.

Selbstkompetenz

Die Studierenden werden im Lehrbetrieb 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 als auch in sozialer Hinsicht (u. a. bei der Diskussion von Lösungen in Kleinstgruppen).

Sozialkompetenz

Die Studierenden erarbeiten selbstständige die Modellierungsaufgaben im Rahmen der Vorle-sung, wobei die Möglichkeit besteht, in Kleinstgruppen gemeinsam Lösungswege für die gestellten Aufgaben zu erarbeiten. In der gemeinsamen Diskussion geben Betreuer, studentische Tutoren und Kommilitonen wertschätzendes Feedback.

Bemerkung:

Erfordert Grundkenntnisse in Pro/ENGINEER. Anmeldung über XX von XX bis XX. Die Teilnehmerzahl ist auf 50 Personen begrenzt. Die Einführungsveranstaltung findet am ersten Termin im SR PGS 00.029 statt. Die Prüfung findet am XX im XX umXX statt.

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
   (Po-Vers. 2012 | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 8 Konstruktion)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Praktische Produktentwicklung mit 3D-CAD-Systemen (Prüfungsnummer: 638380)

Prüfungsleistung, Klausur, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 20151. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Sandro Wartzack