Aktualisiert: 2023-06-22
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Aktualisiert: 2023-06-22
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Aktualisiert: 2023-06-22
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Die Entwicklung ganzheitlicher Leistungsangebote ist eine Schlüsselkompetenz für Unternehmen, um im Zeitalter der Digitalisierung kundenzentrierte Angebote systematisch entwickeln und erfolgreich anbieten zu können. Die im Rahmen dieser Arbeit entstandenen Ergebnisse befähigen Unternehmen anhand eines Leitfadens auf dem Weg der digitalen Transformation durch den Einsatz innovativer Prototypen und der Konzeptionierung von Smart Services.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Digitale Menschmodelle eröffnen die Möglichkeit einer virtuellen und prädiktiven Analyse physischer Mensch-Produkt Interaktionen am digitalen Produktmodell. Dadurch können menschzentrierte Produktanforderungen ‒ wie Ergonomie oder Gebrauchstauglichkeit ‒ im Sinne eines virtuellen Nutzertests, zeit- und kosteneffizient sowie frühzeitig und proaktiv im Produktentwicklungsprozess berücksichtigt werden. Eine Voraussetzung zur vielseitigen Anwendbarkeit eines solchen virtuellen Nutzertests ist eine Methodik zur möglichst universellen, zugänglichen und vertrauenswürdigen Modellierung und Vorhersage des zu analysierenden menschlichen Interaktionsverhaltens. Nach aktuellem Stand der Wissenschaft besteht im Kontext der Produktentwicklung ein Bedarf hinsichtlich einer solchen Methodik.
Diese Dissertationsschrift trägt dazu bei, die beschriebene Forschungslücke zu schließen. Hierzu wird eine systematische Literaturrecherche beschrieben, welche den Stand der Technik wiedergibt und Handlungsempfehlungen zur Schließung der beschriebenen Lücke ableitet. Darauf aufbauend wird eine Methode zur Interaktionsmodellierung vorgestellt. Diese wurde mithilfe einer Taxonomie elementarer Affordanzen erforscht und als CAD-integrierte Modellierungsumgebung implementiert. Ferner wird eine Methode zur Vorhersage und Analyse von Körperhaltungen unter Zuhilfenahme muskuloskelettaler Menschmodelle präsentiert. Zusammen bilden diese Methoden ein prädiktives Interaktionsmodell, welches in zwei Evaluationsstudien hinsichtlich dessen Funktionalität und Anwendbarkeit überprüft wurde.
Aktualisiert: 2022-12-08
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Virtual Reality-Anwendungen haben das Potenzial, den virtuellen Produktentwicklungsprozess signifikant zu verkürzen. Da der Fokus industrieller Anwendungen bislang auf der visuellen Wahrnehmung liegt, wird die akustische Erweiterung zu einer audiovisuellen virtuellen Szene untersucht.
In der virtuellen Produktentwicklung wird auf die Vermessung physischer Prototypen weitestgehend verzichtet. Dadurch ergibt sich für die Auralisierung eines Maschinengeräuschs ein gewisses Spannungsfeld. Einerseits muss die akustische Wiedergabe als räumlich aufgelöst, richtungsgerecht, interaktiv und realistisch wahrgenommen werden, was aufwendige vibroakustische Simulationen erfordert. Andererseits ist der gewünschte Ansatz nur dann praxisrelevant, wenn er effizient ist und die numerischen Kosten gering gehalten werden.
Für die Auralisierung schwingungsinduzierter Maschinengeräusche wird eine allgemeingültige Vorgehensweise entwickelt, die den genannten Anforderungen gerecht wird. Die Vorgehensweise wird auf das komplexe Industrieprodukt einer Axialkolbenpumpe angewendet und unter anderem durch Hörversuche validiert. Das Ergebnis zeigt, dass mit den heutigen Möglichkeiten der akustischen Simulationstechnik ein plausibles Maschinengeräusch erreicht werden kann.
Aktualisiert: 2021-05-06
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In der vorliegenden Arbeit wird ein reifegradbasierter Prozess zur Gestaltung eines Strukturbauteils vorgestellt. Dieser charakterisiert den idealen Einsatzzeitraum verschiedenster CAx-Werkzeuge. Hierfür wird eine Methode beschrieben, welche die Zuordnung der CAx-Werkzeuge in den Absicherungsprozess ermöglicht. Weiterhin werden die Werkzeuge zu einer übergreifenden CAx-Prozesskette verknüpft, um somit die Produktreife systematisch zu steigern.
Anhand eines Fahrzeugachsträgers werden die fünf identifizierten Reifegrade durchlaufen. Durch die Anwendung von Optimierungsstrategien in der CAx-Prozesskette werden mit zunehmendem Reifegrad die gestalterischen Details eines CAx-Modells schrittweise erweitert und festgelegt.
Die erarbeiteten Ergebnisse werden hinsichtlich ihrer Flexibilität, Robustheit und der damit erzielten Produktreifesteigerung diskutiert. Abschließend werden die Übertragbarkeit auf andere Strukturbauteile und die Einflüsse auf den Entwicklungsprozess des Gesamtfahrzeuges erörtert.
Aktualisiert: 2020-02-06
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Aufgrund stetig verkürzter Produktlebenszyklen besteht der Bedarf, ergonomische Produkteigenschaften möglichst frühzeitig im Produktentwicklungsprozess abzusichern.
Ein vielversprechender Ansatz hierzu sind Simulationen mit Mehrkörpermodellen des menschlichen Bewegungsapparates (muskuloskelettale Menschmodelle), welche die Berechnung von experimentell kaum messbaren biomechanischen Beanspruchungen ermöglichen, die sich als Folge einer äußeren Belastungssituation im Bewegungsapparat einstellen. Allerdings ist die Integration dieser aus der bewegungsmedizinischen Grundlagenforschung stammenden Technologie in die rechnerunterstützte Prozesskette der Produktentwicklung bislang nicht befriedigend gelöst. Die vorliegende Dissertation soll dazu beitragen, insbesondere die Datendurchgängigkeit zwischen dem CAD-System als zentralem Synthesewerkzeug der Produktentwicklung und muskuloskelettalen Mehrkörpersimulationssystemen herzustellen und somit den Einsatz muskuloskelettaler Menschmodelle zur virtuellen Absicherung ergonomischer Produkteigenschaften zu erleichtern.
Neben einem Schema zur informationstechnischen Kopplung der CAD- und MKS-Datenstrukturen werden hierzu drei neue Klassen von CAD-Features entwickelt, welche die Anreicherung von Produktmodellen mit Informationen zur Mensch-Maschine-Interaktion ermöglichen. Dieses semantisch erweiterte Produktmodell bildet die Grundlage für ein auf mathematischer Optimierung basierendes prädiktives Simulationsverfahren zur Vorhersage physikalisch konsistenter Körperhaltungen und den damit verbundenen biomechanischen Beanspruchungsgrößen. In Summe führen diese Komponenten auf die Entwicklung eines integrierten Softwarewerkzeugs, das dem Produktentwickler die quantitative Analyse von Mensch-Maschine-Interaktionen im unmittelbaren Kontext des geometrischen Produktentwurfs ermöglicht.
Aktualisiert: 2020-09-10
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In der vorliegenden Arbeit wird ein reifegradbasierter Prozess zur Gestaltung eines Strukturbauteils vorgestellt. Dieser charakterisiert den idealen Einsatzzeitraum verschiedenster CAx-Werkzeuge. Hierfür wird eine Methode beschrieben, welche die Zuordnung der CAx-Werkzeuge in den Absicherungsprozess ermöglicht. Weiterhin werden die Werkzeuge zu einer übergreifenden CAx-Prozesskette verknüpft, um somit die Produktreife systematisch zu steigern.
Anhand eines Fahrzeugachsträgers werden die fünf identifizierten Reifegrade durchlaufen. Durch die Anwendung von Optimierungsstrategien in der CAx-Prozesskette werden mit zunehmendem Reifegrad die gestalterischen Details eines CAx-Modells schrittweise erweitert und festgelegt.
Die erarbeiteten Ergebnisse werden hinsichtlich ihrer Flexibilität, Robustheit und der damit erzielten Produktreifesteigerung diskutiert. Abschließend werden die Übertragbarkeit auf andere Strukturbauteile und die Einflüsse auf den Entwicklungsprozess des Gesamtfahrzeuges erörtert.
Aktualisiert: 2020-02-06
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In diesem Buch stellt Stefan Kehl erstmals ein ganzheitliches Konzept zur technischen Unterstützung durchgängiger Produktentwicklungsprozesse unter Berücksichtigung der Wiederverwendung und transparenten Änderbarkeit von Produktbestandteilen in unternehmensübergreifenden Kollaborationsverbünden vor. Zur Analyse der damit verbundenen Herausforderungen wurde eine Fallstudie bei einem deutschen Automobilhersteller unter Berücksichtigung der Zusammenarbeit der einzelnen Marken durchgeführt. Als Ergebnis wird ein disziplinenübergreifendes Produktmodell vorgeschlagen, das dezentral mit disziplinspezifischen Ergebnissen erweitert werden kann. Die Koordination von Erweiterungen und nachfolgenden Änderungen erfolgt systemübergreifend mittels einer ereignisbasierten Softwarearchitektur.
Aktualisiert: 2023-04-03
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Dieses Lehr- und Arbeitsbuch fokussiert die Befehle der Product Manufacturing Information (PMI) des Autorensystems Siemens NX zur grundlegenden Definition eines digitalen Produktmodells. Das Buch stellt verständlich mit praxisnahen Beispielen sowohl Studierenden als auch Fach- und Führungskräften die Möglichkeiten der zeichnungslosen Detaillierung für verschiedene Bauteil- und Baugruppenklassen dar.
Aktualisiert: 2023-03-14
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