AIIT - Vorlesung 7
Simulation und Produktabsicherung
Simulation und Produktabsicherung
Was ist die Motivation für Simulation und Absicherung?
- höchster WErt zu niedrigsten Kosten in kürzester Zeit
- 70% der Produktionskosten werden in der frühen Entwicklungsphase bestimmt
- Je später große Änderungen durchgeführt werden müssen, desto teurer werden sie
- Früherkennung von Fehlern und dadurch Fehlervermeidung
Was ist ein Prototyp?
Ein Prototyp stellt den momentanen
Entwicklungsstand eines Produktes in seiner
Ganzheit dar und wird hauptsächlich für
Funktionsuntersuchungen und
Dauerbelastbarkeitstest der Komponenten
eingesetzt
Was ist Virtual Prototyping?
Virtual Prototyping ist die Erstellung von virtuellen (digitalen) Prototypen, basiernd auf Produkt- und Prozessdaten (technologische Ebene) und ihre Nutzung in der Produktentwicklung und -validierung, meistens in Verbindung mit den immersiven und auch den interaktiven Visualisierungsmöglichkeiten in Virtual Reatilty und Augmented Reality Umgebungen
Was ist Virtual Engineering?
Virtual Engineering ist die frühzeitige, kontinuierliche, vernetzte (Prozesssicht) und integrierte (Systemsicht) Unterstützung des Produktentstehungs-prozesses hinsichtlich Abstimmung, Bewertung und Konkretisierung der Entwicklungsergebnisse aller Partner mit Hilfe virtueller Prototypen.
Was ist ein Physical Mock-Up (PMU)?
- körperliche, reale Hardwarenachbildung aus einem gesicherten Stand der digitalen Daten
- 1:1-Maßstab
- sequentieller Produktentwicklungsprozess
- unterscheidet sich vom Prototypen durch überwiegend verwendete Platzhalter
- i.d.R. durch Rapid Prototyping verfahren erstellt
- Erstellung ist zeitaufwendig und kostspielig
- schwer archivierbar
Definieren sie Digital Mock-Up (DMU)
Der Digital Mock-Up (DMU) ist eine virtuelle Repräsentationsform des gesamten Produktmodells (mit allen Varianten, Optionen und Versionen) entlang des Produktlebenszyklus und dient als Validierungs-, Kommunikations- und Entscheidungsplattform.
Was zeichnet einen Digital Mock-Up (DMU) aus?
- besteht aus reduzierten CAD-Daten
- Erstellung von Varianten ist vertretbarer Mehraufwand
- problemlose Archivierung
Beschreiben sie ein DMU
- bildet Datebgrundlage einer realistischen Computersimulation des gesamten Produktmodells
- enhält notwendige Informationen für Unterstützung von Entwicklung, Herstellunf und Service
- Grundlage für Produkt- und Prozessentwicklung
- unterstützt Kommunikations und relevante Entscheidungen
- unterstützt den gesamten Produktlebenszyklus
Nennen sie die Zielsetzungen beim Einsatz des DMUs
a
Vergleichen sie PMUs und DMUs
Alle mit PMUs durchgeführten Versuche, können mit dem DMU durchgeführt werden. Zusätzlich können mit dem DMU auch Untersuchungen ablaufen, die am PMU nicht durchführbar sind (z.B. komplexe Crashtests oder Montageuntersuchungen in einer geplanten, noch nicht existierenden Fabrik).
Welche Eigenschaften kennzeichen ein DMU?
Digital Mock-Up
Was sind Vor- und Nachteile vom DMU- Ansatz?
Vorteile:
- CAD-Modelle lassen sich wahrheitsgetreu außerhalb des CAD-Systems im Zusammenhang mit gesamten Produkt darstellen
- zentraler Informationspool (PLM) ist Basis fachbereichsübergreifender Kommunikation
- Durch Continious Update sind Daten im PLM immer aktuell
Nachteile
- keine CAD-Funktionen, Geometrie kann (nicht) kaum geändert werden
- Für effiziente Nutzung Datenstandardformat nötig
In welchen Bereichen werden DMUs in der Produktentwicklung eingesetzt?
- Baubarkeitsuntersuchungen
- Ein- und Ausbauuntersuchungen
- Simulation von Produktionsabläufen
- Simulation von Produkfunktionalitäten
- Berechnungen
- Visualisierung
- Ergonomieuntersuchungen
- physikalische Zustände
Für welche Validierungstätigkeiten kann ein DMU eingesetzt werden? Beschreiben sie diese kurz
1. Statische Validierung
- Kollisions- und Abstanduntersuchungen
- Ein- und Ausbauuntersuchungen von Bauteilen und Baugruppen, Optimierung der Ein- und Ausbauwege, sowohl für die Produktion, wie auch für Service und Reparatur
- Optimierung der Werkzeuge und Werkzeugwege (daraus: Ableitung von Parametern zum Erstellen der Werkzeuge, Programme für NC-Maschinen, Optimierung des Produktionsprozesses)
- Ergonomieuntersuchungen, sowohl während der Nutzung des Produktes, wie auch für Montage und Wartung
- Komplexe Designstudien
2. Dynamische Validierung
- Visualisierung der (selbstständigen) Bewegung von Bauteilen und Baugruppen im Kontext des gesamten Produktes
- Kollisions- und Abstanduntersuchungen für bewegliche Teile (mit Visualisierung der Bewegungen und Hervorheben der Kollisionen)
- Untersuchungen der Bewegungen und Schwingungen elastischer Teile
- Simulation des Verhaltens von Kabeln und Schläuchen
- Simulation und Analyse von Geräuschen.
- Strömungs-, Elastizitäts- und Schwingungsuntersuchungen im Kontext der Funktionalität des gesamten Produktes
3. Fuktionale Validierung
- funktionaler DMU ist nächster Entwicklungsschritt
- Verbindung der Geometrie mit den Funktionen der Bauteile und Baugruppen,
- funktionale Verknüpfung von mechanischen, elektronischen und Software-komponenten
- Berechnung in Echtzeit der Zustandsänderungen des Produktes in Abhängigkeit von den Szenenparametern und der Benutzerinteraktion,
- interaktive Visualisierung und Validierung von Produktfunktionen.
Worin unterscheiden sich statisches und dynamisches DMU?
Beim statischen DMU sind alle Bauteile starr und können sich nicht selbstständig bewegen.
Komponenten, die im realen Modell beweglich sind (auch Kabel und Schläuche etc.), können durch Einführung von kinematischen bzw. dynamischen Elementen jetzt auch im virtuellen Modell animiert werden
dynamische Clearance- und Kollisionsanalysen
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Flashcards
Was ist die Motivation für Simulation und Absicherung?
- höchster WErt zu niedrigsten Kosten in kürzester Zeit
- 70% der Produktionskosten werden in der frühen Entwicklungsphase bestimmt
- Je später große Änderungen durchgeführt werden müssen, desto teurer werden sie
- Früherkennung von Fehlern und dadurch Fehlervermeidung
Was ist ein Prototyp?
Ein Prototyp stellt den momentanen
Entwicklungsstand eines Produktes in seiner
Ganzheit dar und wird hauptsächlich für
Funktionsuntersuchungen und
Dauerbelastbarkeitstest der Komponenten
eingesetzt
Was ist Virtual Prototyping?
Virtual Prototyping ist die Erstellung von virtuellen (digitalen) Prototypen, basiernd auf Produkt- und Prozessdaten (technologische Ebene) und ihre Nutzung in der Produktentwicklung und -validierung, meistens in Verbindung mit den immersiven und auch den interaktiven Visualisierungsmöglichkeiten in Virtual Reatilty und Augmented Reality Umgebungen
Was ist Virtual Engineering?
Virtual Engineering ist die frühzeitige, kontinuierliche, vernetzte (Prozesssicht) und integrierte (Systemsicht) Unterstützung des Produktentstehungs-prozesses hinsichtlich Abstimmung, Bewertung und Konkretisierung der Entwicklungsergebnisse aller Partner mit Hilfe virtueller Prototypen.
Was ist ein Physical Mock-Up (PMU)?
- körperliche, reale Hardwarenachbildung aus einem gesicherten Stand der digitalen Daten
- 1:1-Maßstab
- sequentieller Produktentwicklungsprozess
- unterscheidet sich vom Prototypen durch überwiegend verwendete Platzhalter
- i.d.R. durch Rapid Prototyping verfahren erstellt
- Erstellung ist zeitaufwendig und kostspielig
- schwer archivierbar
Definieren sie Digital Mock-Up (DMU)
Der Digital Mock-Up (DMU) ist eine virtuelle Repräsentationsform des gesamten Produktmodells (mit allen Varianten, Optionen und Versionen) entlang des Produktlebenszyklus und dient als Validierungs-, Kommunikations- und Entscheidungsplattform.
Was zeichnet einen Digital Mock-Up (DMU) aus?
- besteht aus reduzierten CAD-Daten
- Erstellung von Varianten ist vertretbarer Mehraufwand
- problemlose Archivierung
Beschreiben sie ein DMU
- bildet Datebgrundlage einer realistischen Computersimulation des gesamten Produktmodells
- enhält notwendige Informationen für Unterstützung von Entwicklung, Herstellunf und Service
- Grundlage für Produkt- und Prozessentwicklung
- unterstützt Kommunikations und relevante Entscheidungen
- unterstützt den gesamten Produktlebenszyklus
Nennen sie die Zielsetzungen beim Einsatz des DMUs
a
Vergleichen sie PMUs und DMUs
Alle mit PMUs durchgeführten Versuche, können mit dem DMU durchgeführt werden. Zusätzlich können mit dem DMU auch Untersuchungen ablaufen, die am PMU nicht durchführbar sind (z.B. komplexe Crashtests oder Montageuntersuchungen in einer geplanten, noch nicht existierenden Fabrik).
Welche Eigenschaften kennzeichen ein DMU?
Digital Mock-Up
Was sind Vor- und Nachteile vom DMU- Ansatz?
Vorteile:
- CAD-Modelle lassen sich wahrheitsgetreu außerhalb des CAD-Systems im Zusammenhang mit gesamten Produkt darstellen
- zentraler Informationspool (PLM) ist Basis fachbereichsübergreifender Kommunikation
- Durch Continious Update sind Daten im PLM immer aktuell
Nachteile
- keine CAD-Funktionen, Geometrie kann (nicht) kaum geändert werden
- Für effiziente Nutzung Datenstandardformat nötig
In welchen Bereichen werden DMUs in der Produktentwicklung eingesetzt?
- Baubarkeitsuntersuchungen
- Ein- und Ausbauuntersuchungen
- Simulation von Produktionsabläufen
- Simulation von Produkfunktionalitäten
- Berechnungen
- Visualisierung
- Ergonomieuntersuchungen
- physikalische Zustände
Für welche Validierungstätigkeiten kann ein DMU eingesetzt werden? Beschreiben sie diese kurz
1. Statische Validierung
- Kollisions- und Abstanduntersuchungen
- Ein- und Ausbauuntersuchungen von Bauteilen und Baugruppen, Optimierung der Ein- und Ausbauwege, sowohl für die Produktion, wie auch für Service und Reparatur
- Optimierung der Werkzeuge und Werkzeugwege (daraus: Ableitung von Parametern zum Erstellen der Werkzeuge, Programme für NC-Maschinen, Optimierung des Produktionsprozesses)
- Ergonomieuntersuchungen, sowohl während der Nutzung des Produktes, wie auch für Montage und Wartung
- Komplexe Designstudien
2. Dynamische Validierung
- Visualisierung der (selbstständigen) Bewegung von Bauteilen und Baugruppen im Kontext des gesamten Produktes
- Kollisions- und Abstanduntersuchungen für bewegliche Teile (mit Visualisierung der Bewegungen und Hervorheben der Kollisionen)
- Untersuchungen der Bewegungen und Schwingungen elastischer Teile
- Simulation des Verhaltens von Kabeln und Schläuchen
- Simulation und Analyse von Geräuschen.
- Strömungs-, Elastizitäts- und Schwingungsuntersuchungen im Kontext der Funktionalität des gesamten Produktes
3. Fuktionale Validierung
- funktionaler DMU ist nächster Entwicklungsschritt
- Verbindung der Geometrie mit den Funktionen der Bauteile und Baugruppen,
- funktionale Verknüpfung von mechanischen, elektronischen und Software-komponenten
- Berechnung in Echtzeit der Zustandsänderungen des Produktes in Abhängigkeit von den Szenenparametern und der Benutzerinteraktion,
- interaktive Visualisierung und Validierung von Produktfunktionen.
Worin unterscheiden sich statisches und dynamisches DMU?
Beim statischen DMU sind alle Bauteile starr und können sich nicht selbstständig bewegen.
Komponenten, die im realen Modell beweglich sind (auch Kabel und Schläuche etc.), können durch Einführung von kinematischen bzw. dynamischen Elementen jetzt auch im virtuellen Modell animiert werden
dynamische Clearance- und Kollisionsanalysen
