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Entwicklung und Erprobung innovativer Produkte - Rapid Prototyping - Grundlagen, Rahmenbedingungen und Realisierung
Bernd Bertsche, Hans-Jörg Bullinger
Verlag Springer-Verlag, 2007
ISBN 9783540698807 , 489 Seiten
Format PDF, OL
Kopierschutz Wasserzeichen
Vorwort
5
Inhalt
9
Autorenverzeichnis
15
1 Einleitung
20
1.1 Übersicht über den Sonderforschungsbereich 374
20
1.1.1 Ziele
20
1.1.2 Überblick
21
1.1.3 Prototypen im RPD
25
1.1.4 IT Unterstützung im RPD
30
1.1.5 Sfb 374 - Aufbau und Wissenswertes
38
1.2 Integrationsszenario
42
1.2.1 Grundlegende Verbesserungen
45
1.2.2 Integration der Teilprojekte am Beispiel eines Pkw-Cockpits
46
2 Organisation und Wissenskooperation
52
2.1 Merkmale des Rapid Product Development
52
2.2 Anforderungen an Produktentwicklungsteams
53
2.2.1 Innovationsanforderungen
53
2.2.2 Komplexitätsanforderungen
54
2.2.3 Kooperationsanforderungen
57
2.3 Planungsmethoden innovativer Produkte in dezentralen Teams
59
2.3.1 Grenzen einer formalen Planung für das Rapid Product Development
59
2.3.2 Potenziale der evolutionären Planung für das Rapid Product Development
60
2.3.3 Kompetenzmanagement zur Unterstützung einer evolutionären Planung für das RPD
63
2.3.4 Das entwicklungsfähige Projektplanungssystem für das RPD
66
2.3.5 Zusammenfassung und Ausblick
87
2.4 Wissensintensive Kooperationsprozesse bei der Entwicklung innovativer Produkte
89
2.4.1 Ausgangssituation
89
2.4.2 Modellentwicklung und Ableitung von Unterstützungsinstrumenten zur Wissensintegration im RPD
95
2.4.3 Ergebnis der Modellentwicklung zur Wissensintegration
97
2.4.4 Ergebnisse der Analyse von Kooperationskonstellationen im Produktentwicklungsprozess ( Studie 1)
101
2.4.5 Ergebnisse der Untersuchung von Kooperationsanforderungen im Produktentwicklungsprozess ( Studie 2)
107
2.4.6 Handlungsempfehlungen aus Studie 1 und 2
112
2.4.7 Ergebnisse der Untersuchung von Auswirkungen fachlicher Teamheterogenität ( Studie 3)
113
2.4.8 Handlungsempfehlungen zur Wissensintegration aus Studie 3
125
2.4.9 Umsetzung der Ergebnisse aus den Studien in Unterstützungsinstrumente
127
2.4.10 Ausblick
129
2.4.11 Zusammenfassung
131
Literatur
133
3 Vernetztes Wissen für die interaktive Entwicklung von Prototypen
142
3.1 Vernetztes Entwicklungswissen durchgehend nutzen
146
3.2 Aktives Semantisches Konstruktions- und Zuverlässigkeitsnetz
149
3.2.1 Semantische Vernetzung
154
3.2.2 CAD – Datenaustausch
155
3.2.3 Integration der Produktkostenüberwachung
157
3.2.4 Integration der qualitativen und quantitativen Zuverlässigkeitsanalyse
158
3.2.5 Anwendungsbeispiele
165
3.2.7 Zusammenfassung
177
3.3 Qualitätsmanagement im Rapid Prototyping
178
3.3.1 Frühe Phasen – Prognose und Merkmalsextraktion
180
3.2.2 Methoden der Risikoanalyse in der Produktkonfiguration
186
3.2.3 Verfahren und Methoden der Prozessüberwachung
191
3.2.4 Systemfeedback – Umfassendes Qualitätsmanagement mit material- und prozessimmanenten Informationen
195
3.3.5 Zusammenfassung
202
3.4 Kostenmanagement im Prozess des Rapid Prototyping
203
3.4.1 Überblick über das Forschungsprojekt
203
3.4.2 Ergebnisse und ihre Bedeutung
204
Literatur
218
4 Wissensrepräsentation und Kommunikation (RPD-IT-Infrastruktur)
224
4.1 Ganzheitliche Modelle zur Repräsentation aktiven Wissens
228
4.1.1 Einleitung
228
4.1.2 Problemstellung
229
4.1.3 Meilensteine der Entwicklung, Stufe 1 – ASN, Metamodell, ECA
229
4.1.4 Meilensteine der Entwicklung, Stufe 2 – Verteiltes Objektmanagement, Slot- Dämon, Transaktionskonzept
231
4.1.5 Meilensteine der Entwicklung - Stufe 3
233
4.1.6 Ergebnisse und ihre Bedeutung
242
4.1.7 Zusammenfassung der Ergebnisse
253
4.1.8 Offene Fragen und Ausblick
255
4.2 Agentenbasierte Middleware als Integrationsplattform für aktive Wissenskommunikation im Rapid Product Development
257
4.2.1 Die Herausforderung: Wissenskommunikation im Rapid Product Development
257
4.2.2 Stand der Technik
259
4.2.3 Das Aktive Semantische Netz
266
4.2.4 Die agentenbasierte RPD-Middleware
270
4.2.5 Zusammenfassung
285
4.3 Teamorientiertes Kommunikationssystem für vernetztes Arbeiten
286
4.3.1 Einleitung
286
4.3.2 Entwicklungsverlauf der Arbeiten im Teilprojekt
287
4.3.3 Stand der Forschung
289
4.3.4 Methoden
299
4.3.5 Ergebnisse
300
4.4 Adaptive Benutzungsoberflächen
314
4.4.1 Einleitung
314
4.4.2 Grundlagen von adaptiven Benutzungsoberflächen
315
4.4.3 Das RPD-Portal
322
4.4.4 Zusammenfassung
334
Literatur
335
5 Erstellung virtueller und physischer Prototypen
348
5.1 Virtuelle Realität
349
5.1.1 Virtuelle Realität in der Produktentwicklung
349
5.2 Virtuelle Realität als Gestaltungs- und Evaluationswerkzeug
352
5.2.1 Montierbarkeitsuntersuchungen am Virtuellen Prototypen
352
5.2.2 Visuelle Beurteilung von Objektgeometrien
354
5.2.3 Lageänderung von 3D-Objekten im Raum
356
5.2.4 Verbauwege, Einsehbarkeit, Beurteilung der Handlungen des Monteurs im Kontext
359
5.2.5 Data Mining in Virtuellen Umgebungen
362
5.3 VR in der Konstruktion
363
5.3.1 CAD-Review
363
5.3.2 CAD-VR Integration
366
5.3.3 VR am Konstruktionsarbeitsplatz
370
5.3.4 Realitätsnahe Darstellung in VR
372
5.4 Paralleles Rendering
375
5.5 Virtuelle und Hybride Prototypen
381
5.5.1 Virtuelle Prototypen
382
5.5.2 Online-Simulationen
383
5.5.3 Hybride Prototypen
389
5.5.4 Kooperatives Arbeiten mit virtuellen und hybriden Prototypen
393
5.5.5 Zusammenfassung und Ausblick
396
5.6 Daten- und informationstechnische Integration des Entwurfsprozesses in die RPD- Prozesskette
398
5.6.1 Ausgangssituation
398
5.6.2 Lösungsansätze
400
5.6.3 Zusammenfassung
411
5.6.4 Ausblick
414
5.7 Multi Material Modelling von Design- und Funktionsprototypen
414
5.7.1 Multi Material Modelling für den iterativen Aufbau von konzeptionellen Prototypen
415
5.7.2 Funktionalisierung von Prototypen durch das Multi Material Modelling
418
5.7.3 Zusammenfassung und Ausblick
419
5.8 Oberflächenveredelung von RP-Bauteilen
420
5.8.1 Ausgangssituation
420
5.8.2 Anforderungen an Oberflächen
421
5.8.3 Verfahren zur Veränderung der Eigenschaften von Oberflächen
422
5.8.4 Lösungsansätze zur Funktionalisierung von RP-Bauteilen
423
5.8.6 Verfahrenskombinationen
428
5.8.7 Zusammenfassung und Ausblick
430
5.9 Lasergenerieren im modularen System
431
5.9.1 Einleitung
431
5.9.2 Verfahrensprinzip
432
5.9.3 Prozesssteuerung
434
5.9.4 Prozesskontrolle durch einen Tiefensensor
439
5.9.5 Prozessregelung
441
5.9.6 Modulares System
446
5.9.7 Zusammenfassung und Ausblick
448
5.10 Selektives Lasersintern von Hochleistungspolymeren mittels Nd: YAG- Laser
449
5.10.1 Einleitung
449
5.10.2 Ausgangssituation
450
5.10.3 Lösungsansätze
455
5.10.4 Weiterentwicklung der Prozesstechnik
459
5.10.5 Verfahrenskombinationen
461
5.10.6 Zusammenfassung und Ausblick
461
5.11 Prototypwerkzeuge und Prototypbauteile
463
5.11.1 Werkstoffe für Prototyp-Werkzeuge
464
5.11.2 Grauguss
464
5.11.3 Stahl und Aluminium
465
5.11.4 Niedrigschmelzende NE- Schwermetall-Legierungen
465
5.11.5 Kunststoffe, Polyamide und Photopolymere
466
5.11.6 Werkzeugentwicklung
469
5.11.7 3D-Visualisierung der Werkzeugkonstruktion
475
5.11.8 Visualisierung der Simulation des Umformvorgangs
477
5.11.9 Werkzeugherstellungsprozesse
479
5.11.10 Optimierung des Prozesses durch Einsatz des Vakuumformverfahrens
480
5.11.11 Tribologische Anforderungen an die Werkzeugwirkfläche
484
5.11.12 Charakterisierung des Verschleißverhaltens
489
5.11.13 Einfluss des Prototypwerkzeugstoffes auf die Kriterien Prototyp- Teilequalität und Werkzeugstandzeit
492
5.11.14 Segment-elastischer Niederhalter aus Kunstharz mit Pyramidenstumpfförmigen Stahl- Einsätzen
494
Literatur
497