Konzept zur Optimierung von Produktentwicklungsprozessen einschließlich Simulation und Rapid Prototyping unter Verwendung eines neuen PLM-CAD-Integrationsmoduls

Priv. Doz. Dr.-Ing. Lobeck, Frank

Dateibereich 16249

7,38 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 14.02.2014

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Lobeck_Habil.pdf28.02.2007 09:57:097,38 MB
Die vorliegende Arbeit zeigt die Entwicklung und Umsetzung eines Konzeptes zur Optimierung von Produktentwicklungsprozessen unter besonderer Beachtung der Integration von Rapid Prototyping. Einleitend wird der Produktentwicklungsprozess vor dem Hintergrund der gesamten Wertschöpfungskette eines produzierenden Unternehmens betrachtet. Hier zeigt sich, dass auf Grund des verschärften Wettbewerbs eine Verkürzung der Produktentwicklungszeiten anzustreben ist, wobei jedoch gleichzeitig eine effektive Entwicklung von innovativen und qualitativ hochwertigen Produkten sichergestellt werden muss. Wenn auch eine vollständig rechnerintegrierte Entwicklung und Verifizierung von Produkten wünschenswert erscheint, so sind durch die Begrenzungen der heutigen Hard- und Software für die überwiegende Zahl der Produkte immer noch physikalische Modelle erforderlich, um die Produkteigenschaften hinreichend testen und bewerten zu können. Aus diesem Grunde werden die unterschiedlichen Rapid Prototyping-Verfahren vorgestellt, die eine automatisierte Fertigung von Modellen an Hand von CAD-Daten erlauben. Zusammenfassend zeigen alle Verfahren noch deutliche Schwachstellen, die in den erzielbaren Material- oder Oberflächeneigenschaften der Prototypen liegen, oder in den Herstellungsverfahren selbst. Die meisten der gängigen Verfahren erfordern überdies die Anschaffung kostspieliger Maschinen, wodurch ein Einsatz dieser Technologie besonders für mittelständische Unternehmen erschwert wird. Eine zentrale Anforderung an das Konzept ist demnach ein einheitliches System, welches unter Einbeziehung der CAD-Systeme eine umfassende Unterstützung des gesamten Entwicklungsprozesses gestattet. Dieses umfassende System soll ebenfalls die Herstellung von Prototypen mit herkömmlichen NC-Maschinen beinhalten. Da mit den heute verfügbaren PLM-Systemen bereits eine funktionale Basis für einen Teilbereich der hier aufgestellten Anforderungen existiert, wird die Architektur des Gesamtsystems als Kombination von Standardkomponenten, wie CAD- und PLM-Systeme, und neu zu entwickelnden Softwarekomponenten festgelegt. Nachdem im Rahmen einer vergleichenden Betrachtung geeignete Standardkomponenten sowohl aus der Kategorie der PLM-Sytsteme wie auch der CAD-Systeme ausgewählt worden sind, erfolgt die Beschreibung des Konzeptes. Dieses besteht im wesentlichen aus zwei Komponenten. Während mit einem Intergrationsmodul eine Einbindung des CAD-Systems in das PLM-System realisiert wird, stellt ein zweites Modul die Funktionen bereit, welche ein gegebenes CAD-Modell in eine für die Prototypenfertigung geeignete Form überführen. Die Einbindung des CAD-Systems in das PLM-System erfolgt dabei in einer Weise, dass neben der herkömmlichen Verwaltung von CAD-Dateien in der Datenbank des PLM-Systems auch die weiter fortgeschrittenen Möglichkeiten der Parametrik, welche die charakteristischen Merkmale der modernen 3D-CAD-Systeme darstellen, in das PLM-System übertragen werden. Dadurch wird ein großer Teil des Wissens über ein Produkt, welches innerhalb eines CAD-Modells vorhanden ist, auf die übergeordnete Ebene des PLM übertragen. Für die rechnergestützte Prototypenfertigung genügen NC-Daten, die von einem Standard NC-System generiert werden. Im Rahmen dieses Konzeptes wurde der Fokus auf das Fertigungsverfahren Fräsen gelegt. Das hier entwickelte Konzept stellt dazu Funktionen bereit, um die CAD-Daten eines Modells in eine für das NC-Modul verwertbare Form zu bringen. Dazu wird die Geometrie der CAD-Modelle analysiert und das Modell erforderlichenfalls in mehrere Teilmodelle zerlegt, welche hinterschneidungsfrei sind, und die automatisierte Erstellung von NC-Programmen erlauben. Das gewählte Rapid Prototyping-Verfahren erfordert im Anschluss an die Fertigung der Teilkörper einen Montagevorgang, in welchem die einzelnen Schichten des Prototypen verbunden werden. Dazu müssen im Rahmen der Modellaufbereitung Verbindungselemente hergestellt werden, die eine passgenaue Montage gestatten. Die Funktionen für die Verwaltung und Verwendung solcher Verbindungselemente sind innerhalb des Integrationsmoduls vorhanden. Die Gültigkeit des Konzeptes wird abschließend an einem konkreten Beispiel demonstriert, indem das CAD-Modell einer Miniaturturbine in das System eingefügt wird. Die entwickelten Funktionen zur Erstellung der erforderlichen Fertigungsinformationen werden ausgeführt und zeigen deutlich, dass mit Hilfe des hier erstellten Softwaresystems das beschriebene Rapid Prototyping-Verfahren angewendet werden kann.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Habilitation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Informatik und Angewandte Kognitionswissenschaft » Informatik
Stichwörter:
Produktentwicklung, PLM, CAD, Rapid Prototyping, CAD-PDM Integration
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
E-Publikationen / Dokument veröffentlicht
Dokument erstellt am:
27.05.2004
Dateien geändert am:
14.02.2014
Medientyp:
Text