Software: SimX - Nadelantrieb - Vorbereitung - Modelle in Konzeptphase

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Modelle in der Konzeptphase - Besonderheiten und Zielstellung

Einordnung des Uebungsbeispiels in den Konstruktionsprozess

Der in Forschung/Entwicklung tätige Ingenieur oder Naturwissenschaftler soll Lösungen für technische Probleme finden. Der Entwurfsprozess umfasst dabei den Abschnitt zwischen einer bereits vorliegenden Aufgabenstellung und der fertigen Produkt- bzw. Prozessdokumentation als Ergebnis der Aufgabenlösung:

• Entwerfen bedeutet in der Technik, ausgehend von einer Aufgabenstellung das zu entwickelnde Objekt (z.B. ein Produkt oder einen technologischen Prozess) "vorauszudenken".
• Als Ergebnis des Entwurfsprozesses liegt eine Beschreibung des zu entwickelnden Objektes und bestimmter Anforderungen an seine Realisierung vor.

Entwurfsprozesse als zielgerichtete geistige und schöpferische Leistungen besitzen eine sehr individuelle Ausprägung. Diese Ausprägung erfolgt sowohl durch die Organisationen in denen diese Prozesse ablaufen, als auch durch die konkreten Bearbeiter einer Entwurfsaufgabe:

• Speziell auf dem Gebiet der Konstruktion bemüht sich seit über 1/2 Jahrhundert die Konstruktionstechnik als Technikwissenschaft, die firmenspezifische Organisation von Konstruktionsprozessen zu verallgemeinern.
• Aus diesen Bemühungen resultierte z.B. 1973 die generelle Vorgehensweise im Konstruktionsprozess nach der Richtlinie VDI 2221]:

Alle Übungsetappen zum Beispiel "Prägenadel-Antrieb" beziehen sich auf den Abschnitt "Suche nach Lösungsprinzipien und deren Strukturen" innerhalb der Konzeptphase. Innerhalb dieser Übungsetappen stehen zwei wesentliche Aspekte im Mittelpunkt:

• Wie kommt man von einer vorgegebenen Funktionsstruktur zu einer optimalen Wirkstruktur?
• Wie gewinnt man aus einer Wirkstruktur für die geometrisch-stoffliche Grobdimensionierung einer "prinzipiellen Lösung" die benötigten Entwurfsparameter?

Modelle in der Konzeptphase

Modelle sind Ersatzobjekte, welche man zur Gewinnung von Erkenntnis über ein Originalobjekt benutzt:

1. Ein Modell ist immer ein Abbild von einem "Original" (d.h. von "etwas anderem"). Bei einem "Original" kann es sich auch um ein Modell handeln!
2. Ein Modell bildet nur die Eigenschaften des Originals ab, die dem Modellbenutzer wichtig erscheinen:
   • Bestimmte Eigenschaften eines Modells werden als Eigenschaften des Originals interpretiert.
   • Es gibt immer Eigenschaften eines Modells, die keinen Bezug zum Original besitzen.
3. Ein Modell wird pragmatisch und zweckorientiert angewendet:
   • "Minimalmodell" - mit möglichst wenig Modell hinreichend viel Erkenntnis!
   • Erlaubt ist, was im Sinne des angestrebten Erkenntnisgewinns nützt.

Innerhalb des konstruktiven Entwicklungsprozesses entsteht nur eine "Anleitung", wie das angestrebte Produkt (das "Original") zu realisieren ist! Damit ist der Entwickler zwangsläufig auf die Verwendung von "Modellen" unterschiedlichster Natur angewiesen, z.B.:

• Wissen über den Objektbereich (Basis für Gedankenexperimente) mit Fachliteratur und Standards/Normen als externe Wissensspeicher
• Blockschaltbilder und Skizzen als externe Hilfsmittel für Gedankenexperimente
• Dimensionierungsformeln (Papier, Bleistift, Taschenrechner)
• Computermodelle (CAD, Finite Elemente Methode, Netzwerk-Analogien, Computer-Algebra
• Versuchsmuster im Labor (Teile, Baugruppen, Gerät - reduziert auf bestimmte Aspekte: z.B. als Prototyp).

Klassische Methoden mit "Kopf, Hand, Stift und Papier" sind weiterhin wertvolle Hilfsmittel im Erkenntnisprozess. Der Trend geht jedoch auf Grund des Automatisierungspotentials eindeutig in Richtung der verstärkten Nutzung von Computermodellen:

• Im Rahmen von Konstruktionsprozessen denkt man sofort an CAD-Programme mit ihren vielfältigen Analyse-Möglichkeiten.
• Klassische CAD-Modelle erfordern zumindest Informationen zu Grobgeometrie von Baugruppen und Bauteilen des zu konstruierenden Produktes.
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===>>> Dieser Abschnitt wird zur Zeit erarbeitet!!!

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