KTE3 (Fach) / Vorlesungsfragen (Lektion)

Diese Lektion wurde von Robert_Lanfermann erstellt.

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• Benennen Sie mindestens drei Innovationen bei Automobilen die der Mechatronisierung zugeordnet sind. ESP, ABS, Tempomat, Einparkassistent
• Skizzieren Sue qualitativ den Anteil in Prozent, der Mechanik, Elektronik und Software an der Funktionserbringung im Jahr 1980 und im Vergleich dazu im Jahr 2010 - welche Entwicklung wird deutlich? Der Anteil der Software steigt rapide an von ca. 5 bis auf ca 50% mit steigender Tendenz. Der Anteil der Mechanik sinkt währenddessen.
• Welche aktuellen Megatrends kennen Sie, die die Konstruktion von Produkten beeinflussen können? Individualisierung, Globalisierung, Internet of Things, Mechatronisierung
• Warum beschleunigen sich die Innovationszyklen zunehmend? Was passiert in dem Kontext mit Entwicklungszyklen? Aufgund eines stärkeren Fokus der Nachfrage auf individuellere Produkte und größerer Konkurrenz im Segment, sind Anbieter gezwungen neue Produkte aufzulegen. Das sorgt für einen höheren Zeitdruck während der Konstruktion und eine höhere Flexibilität um auch Änderungen am Markt schnell reagieren zu können.
• Was versteht man unter dem Dilemma der Konstruktion? Weshalb unterscheidet man zwischen Kostenfestlegung und Kostenentstehung? Welche Chance bietet sich hier? Unter dem Dilemma der Konstruktion versteht man, dass bereits während der ersten Entwicklungsschritte eines Produkts einen großen Teil der Kosten festlegt, auch wenn in diesen Schritten kaum Kostsen entstehen. Die Kosten entstehen erst im weiteren Verlauf, also z.B. der Fertigung oder der Montage. Die Chance die sich hier ergibt liegt in der  frühzeitigen Beeinflussung der Kosten durch eine durchdachte Montage/Fertigung, da zu Beginn geringe Kosten anfallen, der Aufwand aber große Auswirkungen auf das spätere Produkt hat.
• Definieren Sie den Begriff "Methodik" und begründen Sie, warum man diese für wirtschaftliche Entwicklungen unbedingt nutzen sollte. Der Konstruktionsprozess ist eine hochkomplexe Aufgabe, bei dem es nicht den einen Weg gibt und es außerdem viele Möglichkeiten gibt zu scheitern. Daher wird Methodik als Möglichkeit genutzt um Komplexität zu beherrschen und frühzeitig die Kosten zu beeinflussen. Definiert wird es als "Kunst des planmäßigen Vorgehens". Hierdurch sollen sich Kosten und Marktplatzierung optimieren lassen.
• Erklären Sie die Phasen und Arbeitsinhalte des V-Modells nach der VDI 2206 an einem Beispielprodukt. Bevor wir mit den drei Hauptphasen beginnen, geht es im ersten Schritt um die Definition der Anforderungen an das Produkt. Besteht aus drei Phasen: Systementwurf, Domänespezifischer Entwurf und Systemintegration. In Phase 1 geht es um die Entwicklung eines Konzepts, wozu dann Funktionsstruktur, Wirkprinzipien und eine Konzeptsskizze entworfen werden.  Phase 2 ist dann die fertigstellung eines Entwurfes und in Phase drei werden die Entwürfe ineinander integriert.
• Definieren Sie den Begriff Anforderungen und erklären Sie, wie man diese systematisch aufnehmen kann. Welche Methode kann die Ermittlung unterstützen? Anforderungen sollen möglich klar, eindeutig, technisch spezifiziert und atomar formulieren, was ein Produkt können soll. Hier bieten sich SMART Ziele an. Zur Aufnahme der Anforderungen bietet sich eine Anforderungsliste an, die eine lfd. Nmr., die Art der Anforderungen, die Anforderung selbst, die technische Spezifizierung und die Quelle(Kunde, Norm, Benchmarking,...)  der Anforderung angibt.
• Beschreiben Sie die drei grundsätzlichen Schritte im Systementwurf mit den Ergebnissen. Erster Schritt sind die Anforderungen an ein technisches Produkt, sowie ein klares Ziel der Produktentwicklung. ->Was soll das Produkt können? Zweiter Schritt im Systementwurf ist das Finden einer abstrakten Lösung, dafür lässt sich eine Funktionsstruktur erstellen. Hier werden die Anforderungen aus dem ersten Schritt dann in technische Funktionen umgesetzt. -> Welche Funktionen besitzt das technische Produkt? Dritter Schritt ist ein Lösungskonzept, wo sich gefragt wird, wie die abstrakten Funktionen in physikalische Effekte (Wikprinzipien) umgesetzt werden. -> Wie funktioniert das technische Produkt physikalisch? Vierter Schritt ist die Baustruktur, die in einer Lösungsskizze und Stücklisten/CAD-Modelle festgehalten werden kann. s -> In welcher Struktur wird das Produkt realisiert?
• Was versteht man unter einer Funktionsstruktur und welche Regeln zur Notation sind zu beachten? In einer Funktionsstruktur soll die Funktionalität abstrakt und lösungsneutral dargestellt werden. Die verschiedenen Flussarten werden hier miteinander verknüpft. Funktion besteht aus Substantiv und Verb und soll so abstrakt wie möglich sein. Außerdem müssen Systemgrenzen beachtet und der Energieerhaltungssatz beachtet werden. links eingang, rechts ausgang   unten von außen; oben nach Außen        ^ -> XXXXX ->        ^
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• Wie lassen sich systematisch Wirkprinzipien finden? Wirkprinzipien lassen sich durch Kreativtechniken wie Brainstorming und unter zuhilfenahme z.B. eines Effektkatalogs (Ponn/Lindemann) finden.
• Was versteht man unter einem Wirprinzip? Unter einem Wirkprinzip versteht man einen physikalischen Effekt + stoffliche/geometrische Merkmale. Ziel ist die Übersetzung einer abstrakten Lösung in eine konkrete Lösung.
• Welchen Vorteil besitzt der Effektkatalog gegenüber einem Brainstorming zur Lösungssuche? So findet man auch Wirkprinzipien, die einem nicht ursprünglich bekannt waren.
• Wie gehen Sie vor, nachdem Sie mehrere Wirkprinzipien gefunden haben? Über die Auswahlliste lassen sich die Wirkprinzipien auswählen. Die Wirkprinzipien werden nach Kriterien bewertet. Diese Kriterien können umfassen: Verträglichkeit, Anforderungen, Realisierbarkeit, Aufwand
• Was versteht man unter einem domäneübergreifendem Lösungskonzept? Es... veranschaulicht die physikalische Funktionsweise eines technischen Produkts verknüpft die einzelnen Wirkprinzipien zu einer Gesamtstruktur beschreibt mittels physikalischer Größen das Konzept ist skizzenhaft dargestellt -> symbolische Vereinfachung
• Wie erstellen Sie aus einzelnen, identifizierten Wirkprinzipien ein domäneübergreifendes Lösungskonzept? Die Haupt
• Welche Merkmale werden bei einem Wirkprinzip benötigt, um es vollständig darzustellen? Geben Sie jeweils Beispiele an, was man darunter versteht. Stoffliche Merkmale müssen dargestellt werden. Physikalische Effekte mit geometrischen Merkmalen müssen auch dargestellt werden. Geometrische Merkmale bestehen aus Wirkort, Wirkfläche, Wirkgeometrie (Anordnung der Wirkflächen), Wirkbewegung (Art, Form,...).
• Warum scheitern viele Konstruktionen am Übergang vom Systementwurf zum domänenspezifischen Entwurf? ??? Wegen der Kombination und Integration der verschiedenen Systeme?
• Welche grundsätzlichen drei Vorgehensschritte sind im domänenspezifischen Entwurf vorgesehen? Beschreiben Sie jeweils kurz das Vorgehen und die Ziele 1. Gliederung des Lösungskonzeptes in realisierbare Module 2. Grobentwurf der einzelnen Module 3. Feinentwurf der einzelnen Module (in den Domänen) Gliederung: Erkennen von gestaltbeeinflussenden Anforderungen und anschließende Modularisierung des Lösungskonzeptes. Grobentwurf: Entwurf und Definition der einzelnen Module, sowie einer Beurteilung und Freigabe der Modulentwürfe Feinentwurf: Entwurf und Detaillierung aller Module (Bauraum + Schnittstellen). Module werden hier z.B. im CAD System konkretisiert. Freigabe im Team. Abnahme durch Anforderungsliste
• Im domänenspezifischen Entwurf für die Mechanik unterscheidet man zwischen drei Vorgehen, die eine Hilfestellung zum Festlegen der Produktmerkmale bieten - benennen Sie diese! ??
• Geben Sie drei Gestaltungsregeln an und erklären Sie anhand eines Beispiels, was damit gemeint ist. Einfach: Eingriff Mischbatterie wenige Teile mit wenigen Schnittstellen, einfacher Montage,.. Eindeutig: Trennung von Axial und Radiallager. -> Poka Yoke Kleben ODER Schrauben. Kennzeichnung von Transportvorrichtungen eindeutiger Kraftfluss, keine Doppelpassung, Definierte Dehnungsrichtung.  Sicher: inhärent (Brücke als Tunnel), integriert (Brückengeländer), verhaltensbedingt (2-Hand Bedienung) Vermeidung von Gefahren für Mensch und Umwelt EG-Maschinenrichtlinie Kraftfluss
• Nennen Sie drei Gestaltungsprinzipien und nutzen Sie ein Beispiel zur Verdeutlichung Kraftfluss: Autokarrosserie mit den entsprechenden Trägern kurze Leitung um Steifigkeit der Konstruktion zu erhöhen. Belastungsgerechte Werkstoffwahl: Stahlbeton: Stahl auf Zug, Beton auf Druck Selbsthilfe: Druckkessel Selbstverstärkung und Torsionsfeder mit Dorn kann als Selbstverstärkung, Selbstausgleich und Selbstschutzt ausgeführt werden. und Funktionsintegration/differenzierung (Lampe mit Kabel)
• Welche Design-Richtlinien sind Ihnen bekannt und welchen Zweck verfolgen diese? Es gibt Design Richtlinien für bestimmte Fertigungsverfahren, wie z.B. Gießen, Schweißen etc.
• Nennen Sie aus den sechs Hauptgruppen nach DIN 8580 jeweils mindestens zwei Fertigungsvefahren mit einem Beispiel. Urfomren: Gießen, Spritzgießen, Feinguss Umformen: Biegen, Kanten Trennen: Stanzen, Spanen-> Drehen Fügen: Schweißen, Löten, Kleben Stoffeigenschaften ändern: Vergüten, Normalisieren Beschichten: PVD, CVD
• Auf welche Größen eines Entwurfs haben Fertigungsverfahren einen direkten Einfluss? Auf Werkzeugkosten, Stückkosten, Qualität, Toleranzen
• Feinguss erläutern. Worauf muss man bei der Konstruktion von Gussteilen achten, um eine gleichmäßige Abkühlung zu gewährleisten. 1.Modellerstellung 2.Modelltraube 3.Keramiküberzug 4.Ausschmelzen 5.Gießen 6.Trennen der Bauteile von der Traube Um Abkühlung gleichmäßig zu gestalten: gleichmäßige Wanddicken und Übergänge
• Welchen Vorteil bieten Abkanten für die Konstruktion eines Gehäuses im Vergleich zum Fräsen, aber welche Nachteile müssen beachtet werden? Vorteil ist ein schnelles und Kostengünstiges Verfahren mit einer deutlich höheren Materialausnutzung. Nachteile kann es im Bereich der Formfreiheit geben und in einer mangelnden Stabilität.
• Weshalb wird abhängig von der Blechdicke ein Mindestbiegeradius vorgegeben? Bei einem zu kleinen Biegeradius wird das Blechteil zu stark beansprucht und es kann zu Rissen oder ähnlichem kommen
• Was versteht man unter einer Abwicklung beim Blechbiegen? Die Abwicklung stellt das Blech nach der Rohbearbeitung dar, bevor es gebogen werden soll.
• Erklären Sie, wie der Zuschnitt für das Abkanten durch eine Laserschneidmaschine gefertigt wird. Nennen Sie zwei Punkte, auf die man bei der Konstruktion achten sollte. Die Trennen des Bleches erfolgt über ein lokales Aufschmelzen durch den Laser. Bei der Konstruktion sollte man auf eine kompakte Abwicklung und abgerundetet Ecken setzen. Außerdem sollte man an Ecken eine Freisparung vorsehen.
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• Mit welchen drei Schritten können Gewindedurchzüge in Bleche eingebracht werden? Welche Vorteile bietet dieses Verfahren? Für Bleche mit max. 3 mm Stärke können Gewinde eingebracht werden. Vorstanzen, Durchzug einbringen, Gewindeformen sind die drei Schritte die notwendig sind.
• Warum die die Betrachtung der Montage enorm wichtig für den wirtschaftlichen Erfolg eines Produktes? Nennen Sie fünf konkrete Beispiele, um die Konstruktion eines Toasters montagegerecht zu optimieren. Montage ist letzendlich der Ort der Werschöpfung und als letztes Glied in der Kette wichtig. Zur Montage ist ein hohes Produktwissen nötig. Fehler fallen hier auf, auch wenn diese an anderer Stelle entstanden sind. Integralbauweise -> weniger Bauteile
• Weshalb unterscheidet sich die Produktstruktur häufig von der Montagestruktur? Was versteht man unter den beiden? Produktstruktur ist vergleichbar zu CAD-Modellstruktur und wird durch ide Modularisierung aktiv bestimmt und spiegelt das Produkt aus Sicht der Konstruktion wieder. Die Montagestruktur ergibt sich aus der Produktstruktur, kann aber abweichen, da einige Baugruppen anders vormontiert werden oder gesondert zusammengesetzt werden.
• Charakterisieren Sie kurz die Insel- und Fließfertigung. Wann lohnt sich welches Verfahren? Die Inselfertigung ist nach dem zu fertigendem Produkt strukturiert. Es ist sehr flexibel, benötigt aber fähige Mitarbeiter. Die Fließfertigung ist eine starre Verkettung von Arbeitsvorgängen die stark standartisiert sind und getaktet sind. Bietet sich für große Stückzahlen von gleichen oder ähnlichen Produkten an.

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