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Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren (MRK)5 ECTS (englische Bezeichnung: Methodical and Computer-Aided Design)
(Prüfungsordnungsmodul: M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (GPP))
Modulverantwortliche/r: Sandro Wartzack Lehrende:
Sandro Wartzack, Daniel Klein
Start semester: |
WS 2017/2018 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Language: |
Deutsch |
Lectures:
Inhalt:
I. Der Konstruktionsbereich
II. Konstruktionsmethodik
Grundlagen
Allgemein einsetzbare Lösungs- und Beurteilungsmethoden - Werkzeuge
Vorgehensweise im Konstruktionsprozess
Entwickeln von Baureihen- und Baukastensystemen
III. Rechnerunterstützung in der Konstruktion
Grundlagen des Rechnereinsatzes in der Konstruktion
Durchgängiger Rechnereinsatz im Konstruktionsprozess
Datenaustausch
Konstruktionssystem mfk
Einführung von CAD-Systemen und Systemwechsel
Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
IV. Neue Denk- und Organisationsformen
Lernziele und Kompetenzen:
- Fachkompetenz
- Wissen
- Im Rahmen von MRK erwerben die Studierenden Kenntnisse zum Ablauf sowie zu den theoretischen Hintergründen des methodischen Produktentwicklungsprozesses. Wesentlicher Kompetenzgewinn der Vorlesung für die Studierenden sind ebenfalls Theorie und Einsatz der hierfür unterstützend einzusetzenden rechnerbasierten Methoden und Werkzeuge. Im Bereich Methodik werden Kompetenzen in folgenden Bereichen erworben:
Intuitive sowie diskursive Kreativitätstechniken: Brainstorming, Methode 6-3-5, Delphi-Methode oder Konstruktionskataloge
Entwicklungsmethoden: Reverse Engineering, Patentrecherche, Bionik, Innovationsmethoden (z. B. TRIZ)
Methodische Bewertungsmethoden: Technisch-Wirtschaftliche Bewertung, Nutzwertanalyse, Wertanalyse
Vorgehensmodelle: z. B.: Vorgehen nach Pahl/Beitz, VDI 2221, VDI 2206
Baukasten-, Baureihen- und Plattformstrategien
Im Bereich Rechnerunterstützung erwerben die Studierenden Kompetenzen im Bereich der Rationalisierungsmöglichkeiten in der Produktentwicklung durch den Rechnereinsatz. Um einen entsprechend effizient gestalteten Entwicklungsprozess selbst umsetzen zu können, werden die heute in Wissenschaft und Industrie eingesetzten, rechnerunterstützen Methoden und Werkzeuge genauer behandelt. Im Einzelnen werden dabei Fähigkeiten in folgenden Themenbereichen erworben:
Rechnerunterstützte Produktmodellierung durch Computer Aided Design (CAD)
Theorie und das anwendungsrelevante Wissen der Wissensbasierten Produktentwicklung
Rechnerunterstütze Berechnungsmethoden (Computer Aided Engineering – CAE). Hier insbesondere Wissen über Theorie sowie Anwendungsfelder der Finiten Elemente Methode (FEM), Mehrkörpersimulation (MKS), Strömungssimulation (kurze Einführung)
Austauschformaten für Konstruktions- und Berechnungsdaten
Produktentwicklung durch Virtual Reality
Weiterverarbeitung von virtuellen Produktmodellen
Migrationsstrategien beim Einsatz neuer CAD/CAE-Werkzeuge
- Verstehen
- Das Verstehen grundlegender Abläufe und Zusammenhänge bei der methodischen Produktentwicklung sowie der Einsatz moderner CAE-Verfahren bei der Entwicklung von Produkten ist ein wichtiges Ziel der Veranstaltung. Im Einzelnen bedeutet dies:
Verstehen der Denk- und Vorgehensweise von Produktentwicklern
Beschreiben von Bewertungsmethoden
Darstellen methodischer Abläufe in der Produktentwicklung (u.a. Pahl/Beitz, VDI2221)
Erklären von Rationalisierungsmöglichkeiten in der Produktentwicklung (z.B. Baukästen und –reihen)
Erklären von CAD-Modellen in Bezug auf Vor- und Nachteile, Aufbau, Nutzen
Verstehen der wissensbasierten Produktentwicklung
Erläutern der Grundlagen der Finite-Elemente-Methoden
Beschreiben von CAE-Methoden und der Nutzen bzw. Einsatzgebiet
Beschreiben der Unterschiede zwischen den CAE-Methoden
Verstehen und beschreiben unterschiedlicher Datenaustauschformate in der Produktentwicklung sowie die Weiterverarbeitung der Daten
Beschreiben von Virtual Reality in der Produktentwicklung
- Anwenden
- Im Rahmen der MRK Methodikübung werden Bewertungsmatrizen aufgestellt und Lösungsvorschläge für das Bewertungsproblem abgeleitet. Weiterhin werden unter Zuhilfenahme methodischer Werkzeuge Konzepte für konkrete Entwicklungsaufgaben erstellt. Durch die in der Übung behandelten Anwendungsbeispiele erwerben die Studierenden folgende Kompetenze:
Erzeugung von Einzelteilen im CAD durch Modellieren von Volumenkörpern unter Berücksichtigung einer robusten Modellierungsstrategie. Dies umschließt folgende Tätigkeiten: Definieren von Geometriereferenzen und zweidimensionalen Skizzen als Grundlage für Konstruktionselemente; Erzeugen von Volumenkörpern mit Hilfe der Konstruktionselemente Profilextrusion, Rotation, Zug und Verbund; Erstellen parametrischer Beziehungen zum Teil mit diskreten Parametersprüngen
Erstellen von Baugruppen durch Kombination von Einzelteilen in einer CAD-Umgebung. Dies umschließt folgende Tätigkeiten: Erzeugung der notwendigen Relationen zwischen den Bauteilen; Steuerung unterschiedlicher Einbaupositionen über Parameter; Mustern wiederkehrender (Norm-)Teile; Steuerung von Unterbaugruppen über Bezugsskelettmodelle
Ableiten norm-, funktions- und fertigungsgerechter Zusammenbauzeichnungen aus den 3D-CAD-Modellen, welche den Regeln der Technischen Darstellungslehre folgen.
Erzeugung von Finite Elemente Analysemodellen der im vorherigen erstellten Baugruppen. Dies umschließt folgende Tätigkeiten: Defeaturing (Reduktion der Geometrie auf die wesentlichen, die Berechnung beeinflussenden Elemente); Erstellung von benutzerdefinierten Berechnungsnetzen; Definition von Lager- und Last-Randbedingungen; Interpretation der Analyseergebnisse
- Analysieren
- Die Studierenden können nach Besuch der Veranstaltung Produktentwicklungsprozesse in Unternehmen analysieren und strukturieren. Zudem sind Sie in der Lage Methoden zur Bewertung und Entscheidung bei der Produktentwicklung anwenden. Sie können zwischen unterschiedlichen CAE-Methoden unterscheiden und einander gegenüberstellen.
- Evaluieren (Beurteilen)
- Anhand der erlernten Methoden und Möglichkeiten zur Rechnerunterstützung sind die Studierenden in der Lage, deren Eignung für unbekannte Problemstellungen einzuschätzen und zu beurteilen. Darüber hinaus können Sie nach der Veranstaltung Produktentwicklungsprozesse kritisch hinterfragen und wichtige Entscheidungskriterien bei der Produktentwicklung aufstellen.
- Erschaffen
- Die Studierenden sind durch die erlernten Grundlagen in der Lage, CAD- und CAE-Modelle zur Simulation anderer Problemstellung zu erstellen sowie die erlernten methodischen Ansätze in der Entwicklung innovativer Produkte zu nutzen. Darüber hinaus werden spezielle Innovationsmethoden gelehrt, die die Entwicklung neuartiger Produkt unterstützen.
- Lern- bzw. Methodenkompetenz
- Die Studierenden können nach Besuch der Lehrveranstaltung selbständig die vermittelten Entwicklungsmethoden, Vorgehensmodelle sowie die aufgeführten rechnerunterstützten Methoden und Werkzeuge einsetzen. Grundlage hierfür bildet das in der Vorlesung vermittelte Hintergrundwissen. Der sichere Umgang beim praktischen Einsatz des Lerninhalts wird durch spezielle Übungseinheiten zu den Themen Entwicklungsmethodik sowie Rechnerunterstützung ermöglicht.
- Selbstkompetenz
- Die Studierenden können vor allem im Übungsbetrieb selbständigen Arbeitseinteilungen vornehmen und Meilensteine einhalten. Weiterhin können die Studierenden eine objektive Beurteilung sowie Reflexion der eigenen Stärken und Schwächen sowohl in fachlicher (u. a. bei der Vorstellung eigener Lösungen im Rahmen des Übungsbetriebs) als auch in sozialer Hinsicht (u. a. bei der Erarbeitung von Lösungen bzw. bei der Kompromissfindung in Gruppenarbeiten) vornehmen.
- Sozialkompetenz
- Die Studierenden organisieren selbstständig die Bearbeitung von Übungsaufgaben in kleinen Gruppen und erarbeiten gemeinsam Lösungsvorschläge für die gestellten Übungsaufgaben. In der gemeinsamen Diskussion erarbeiteter Lösungen geben Betreuer und Kommilitonen wertschätzendes Feedback.
Literatur:
Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Springer Verlag, Berlin.
Weitere Informationen:
Keywords: Konstruktionstechnik, Konstruktionsmethodik, Rechnerunterstütztes Konstruieren, CAD
www: http://www.mfk.uni-erlangen.de
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Produktionstechnik, Gerätetechnik und Prothetik | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (GPP))
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "Berufspädagogik Technik (Master of Education)", "Maschinenbau (Bachelor of Science)", "Maschinenbau (Master of Science)", "Mechatronik (Bachelor of Science)", "Mechatronik (Master of Science)", "Medizintechnik (Bachelor of Science)", "Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)", "Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)" verwendbar. Details
Studien-/Prüfungsleistungen:
Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren (Prüfungsnummer: 71601)
(englischer Titel: Methodical and Computer-Aided Design)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2017/2018, 1. Wdh.: SS 2018, 2. Wdh.: WS 2018/2019
1. Prüfer: | Sandro Wartzack |
- Termin: 16.03.2018, 08:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 24.09.2018, 15:00 Uhr, Ort: H 11
Termin: 01.04.2019, 08:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 23.09.2019, 14:00 Uhr, Ort: H 7 TechF
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