Konstruktionslehre I & II

Je Schneller die Reaktionsfähigkeit eines Produzenten auf die Marktforderung, desto höher ist der Umsatz (Sättigung, veraltete Produkte) 

70% aller Produktionskosten werden durch die Konstruktion festgelegt. Sie realisiert aber nur ca. 2% bis 10 % der Produktkosten 

Für eine gegebene Aufgabenstellung
In möglichst kurzer Zeit
Mit einem vertretbaren Aufwand
Zu einer aktuell optimalen Lösung zu gelangen 

• Gewichtung der Kriterien über +,-,O
• Ergebnisse in Form einer Tabelle
• Probleme ähnlicher Komplexität
• Schnelles Verfahren
• Kein Kriterien Clustering

.

Analyse: ist die Informationsgewinnung durch Zerlegen, Aufgliedern und Untersuchen der Eigenschaften einzelner Elemente sowie deren Zusammenhänge 

• Problemanalyse: Das wesentliche vom Unwesentlichen Trennen; Aufgliedern in Teilprobleme; Neuformulierung des Problems

• Strukturanalyse: Suche nach strukurellen Zusammenhängen (hierarchische und logische Strukturen)

• Schwachstellenanalyse: Aufdecken von Fehlern, Suche nach dem Schwächsten Glied in der Kette

Planungsphase/Spezifikationsphase 

Konzeptphase

Gestaltungsphase

Ausarbeitungsphase

(Anmerkung: Erste Phase wird im Skript als Spezifikationsphase beschrieben, ist jedcoh nur aeine Anlehnung an die VDI2221. Die TU Berlin nennt diese Phase auch Planungsphase. http://www.iwf.tu-berlin.de/uploads/media/WZM_II_VL_11_-_Konstruktion_von_Werkzeugmaschinen.pdf)

Klären und Präzisieren der Aufgabe (Planung)

Informative Festlegung:

• Durcharbeiten der Aufgabenstellung (Lastenheft)
• Klärung offener Fragen mit dem Auftragsgeber
• Erstellen eines Pflichtenheftes / Anforderungsliste

Interne Aufgabenstellung: Entwicklungsauftrag

Externe Aufgabenstellung: Lieferauftrag

In Form von: Lastenheft, Schriftstück oder mündlich 

• Enthält keine Lösungsvorschläge
• Verantwortung beim Auftraggeber
• Funktional und Lösungsneutral
• Grundlage des Pflichtenheftes 
• Repräsentiert die wirtschaftlichen, technischen und organisatorischen Erwartungen des Auftraggebers

• Vom Auftragnehmer erarbeitetes Realisierungsvorhaben des Lastenheftes
• Enthält das Lastenheft
• Anwendungsvorgaben werden mit detaillierten Lösungsansätzen beschrieben
• Definition der Realisierung der Forderungen 

• Gewichtung über Pauschalurteile in einem paarweisen Vergleich, Gleich gibt es nicht
• Gewichtung über Verhältnis „Anzahl Besserbewertungen/Summe aller Vergleiche"
• Ergebnisse Tabellarisch

• Reduktion auf die wesentlichen Anforderungen

• Freimachung von konventionellen Methoden

• Aufstellen einer Funktionsstruktur

• Finden geeigneter Lösungsprinzipien

• Bewertung der Teillösungen

• Zusammenführen der Teillösungen

• Bewerten der Prinziplösungen 

• technisches System wird konkretisiert

• Maße, Werkstoffe, technische Eigenschaften und wirtschaftliche Gesichtspunkte werden ermittelt

• Dimensionierung, Berechnung und Versuche finden statt

• Erstellen von Produktionsdokumentation (CAD / Stücklisten)

• Erstellen von Fertigungsunterlagen (CNC, Fertigungsstücklisten)

• Erstellen von Montage und Transportanweisungen

• Erstellen von Bedienungsanleitungen 

Eindeutig: kein Interpretationsspielraum

Klar: verständlich

Vollständig: Angabe aller Daten, die von Bedeutung sind

Die Anforderungsliste / Pflichtenheft ist eine dauerhafte Dokumentation der durch das Produkt zu erfüllenden Anforderungen, als Arbeitsgrundlage für Entwickler / Konstrukteure 

Sicher

Eindeutig

Einfach

1. Umfeld: Termin, Budget, Kunde, Markt, Gesetzte, Stand der Technik
2. Produkt: Funktion, Kosten, Design, Eigenschaften

- Vertrieb

- Fertigung

- Betriebswirtschaft

- After Sales

- Einkauf

- Arbeitsvorbereitung 

- Anonymer Kunde (durch Vertrieb, Markt)
- Spezifischer Kunde (expliziter Kunde, Marktsegment) -

Anforderungen:

- Explizite
-Implizite
- Attraktivitätsforderung (Stille Wünsche, nicht durch  Kunde erkannt) 

primär: Unmittelbare Sicherheitstechnik (Minimierung von Gefahren, z.B. Reichweite von Menschen, Sicherheitsabstand, Spaltgrößen)

sekundär: Mittelbare Sicherheitstechnik (Schutzmaßnahmen z.B. Doppelschalter, Kabine, Zaun etc. )

tertiär:  Hinweisende Sicherheitstechnik (Unterrichtung vor Gefahren (Schilder, Sicherheitseinweisung)) 

• Arbeiten mit Leitlinien / Hauptgesichtspunkten (Assoziationsbegriffe (Geometrie, Kinematik, Kräfte, Stoff etc.) helfen dem Anwender, Anforderungen zu erkennen

• Szenariotechnik: Das Produktleben wird betrachtet und nach lebensrelevanten Anforderungen betrachtet (Was kann passieren, wie soll darauf reagiert werden --> Anforderungen) Dabei relevant ist z.B. Markt, Vertrieb, Montage, Betrieb, Recycling 

• Geometrie
• Kinematik
• Kräfte
• Energie
• Stoff
• Signal
• Sicherheit
• Ergonomie
• Fertigung
• Kontrolle
• Montage
• Transport
• Gebrauch
• Instandhaltung
• Recycling
• Kosten
• Termin

• Sammeln der Anforderungen und Restriktionen: erarbeiten, konkretisieren, gewichten (Kundenaussagen, Marktanalyse)

• Analysieren (Hauptzweck, Hauptfunktionen, Haupteigenschaften)

• Ordnen und Gewichten (Hauptaufgabe voranstellen, weiter Anforderungen gliedern, in Forderungen und Wünsche unterteilen)

• Überarbeiten (jede Anforderung und Restriktion überprüfen evtl korrigieren, vervollständigen und quantifizieren)

• Abstimmen (Anforderungsliste/Pflichentenheft mit Auftraggeber/Kunde abstimmen und bestätigen lassen)

-  Primär: Kundenwunsch (leichte Bedienbarkeit)

-  Sekundär: Mögliche Inhalte des Kundenwunsches

   (Bedienungsanleitung verständlich)

-  Tertiär: Konkrete Einzelinhalte (Übersichtlichkeit) 

• Berücksichtig, dass noch nicht alle Daten oder Anforderungen des Gesamtsystems bekannt sind
• Nur Anforderungen berücksichtigen, die gerade für den Teilschritt erforderlich sind
• Verhindert, dass man sich nicht mit sofort klärbaren Fragen aufhält 

Termin

Kosten

Qualität

- erkennbaren Teilsystemen
- Funktionsgruppen
- Baugruppen
- Hauptmerkmalen der Leitlinie 

Prinzip des sicheren Bestehens (safe-life) Alle Ereignisse werde ohne ein Versagen überstanden

Prinzip des beschränkten Versagens (fail-safe) zB. Notlaufeigenschaften eines defekten Reifens

Prinzip der Redundanz (aktiv, passiv, Entscheidungsredundanz)

- Information (Abstrahieren)

- Definition (Funktionsstruktur, Wirkprinzipien)

- Kreation (Wirkstruktur, Kombination, Konkretisieren)

- Beurteilung (Bewertung)

- Endscheidung (Festlegung des Konzeptes) 

• Kurze direkte Kraftleitung  
• Prinzip der abgestimmten Verformung  (Berücksichtigung von Verformung, Kraftfluss so,  dass es von der Verformung unterstützt wird)   
• Prinzip des Kraftausgleiches (System nach außen  hin Kräftefrei, Symmetrischer Kraftfluss) 

Selbstverstärkend : Hilfswirkung unterstützt bereits unter Normallast die Gesamtwirkung z.B. Innenliegende Dichtung, Trommelbremse   

Selbstausgleichend: Kräfte heben sich auf z.B. Schräg stehende Turbinenschaufel   

Selbstschützend: Bei Überlast anderer Kraftleitungsweg, Nutzung von elastischen Verhalten von Bauteilen z.B. Blockbildung bei Federn

Prinzip der:

-Kraftleitung

-Aufgabenteilung

-Selbsthilfe

-Fehlerarmen Gestaltung