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Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren (MRK)5 ECTS
Modulverantwortliche/r: Sandro Wartzack Lehrende:
Sandro Wartzack, Georg Gruber
Startsemester: |
WS 2013/2014 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren
(Vorlesung, 3 SWS, Sandro Wartzack et al., Di, 14:15 - 15:45, HA, (außer Di 4.2.2014); Fr, 10:15 - 11:45, HH; Einzeltermin am 4.2.2014, 14:15 - 15:45, H10; ab 22.10.2013)
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Übungen zu Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren
(Übung, 1 SWS, Georg Gruber, Fr, 10:15 - 11:45, CIP-Pool MB Konrad-Zuse-Str. 3; ab 10.1.2014)
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
- MRK-Vorlesung
Im Rahmen von MRK werden den Studierenden Kenntnisse zum Ablauf sowie zu den theoretischen Hintergründen des methodischen Produktentwicklungsprozesses vermittelt. Wesentlicher Lehrinhalt der Vorlesung sind ebenfalls Theorie und Einsatz der hierfür unterstützend einzusetzenden rechnerbasierten Methoden und Werkzeuge.
Im Bereich Methodik wird im einzelnen Verständnis bezüglich der folgenden Themenbereiche vermittelt:
Wissen über intuitive sowie diskursive Kreativitätstechniken: Brainstorming, Methode 6-3-5, Delphi-Methode, Konstruktionskataloge, etc.
Wissen über Entwicklungsmethoden: Reverse Engineering, Patentrecherche, Bionik, Innovationsmethoden (z. B. TRIZ), etc.
Wissen über methodische Bewertungsmethoden: Technisch-Wirtschaftliche Bewertung, Nutzwertanalyse, Wertanalyse, etc.
Wissen über Vorgehensmodelle: z. B.: Vorgehen nach Pahl/Beitz, VDI 2221, VDI 2206, etc.
Wissen zu Baukasten-, Baureihen- und Plattformstrategien
Im Bereich Rechnerunterstützung sollen den Studierenden die Rationalisierungsmöglichkeiten in der Produktentwicklung durch den Rechnereinsatz vermittelt werden. Um einen entsprechend effizient gestalteten Entwicklungsprozess selbst umsetzen zu können, werden die heute in Wissenschaft und Industrie eingesetzten, rechnerunterstützen Methoden und Werkzeuge gelehrt. Im Einzelnen wird Verständnis für folgende Themenbereiche vermittelt:
Wissen über Rechnerunterstützte Produktmodellierung durch Computer Aided Design (CAD)
Wissen über Theorie und das anwendungsrelevante Wissen der Wissensbasierten Produktentwicklung
Wissen über Rechnerunterstütze Berechnungsmethoden (Computer Aided Engineering – CAE). Hier insbesondere Wissen über Theorie sowie Anwendungsfelder der Finiten Elemente Methode (FEM), Mehrkörpersimulation (MKS), Strömungssimulation (kurze Einführung)
Wissen über Austauschformaten für Konstruktions- und Berechnungsdaten
Wissen über Produktentwicklung durch Virtual Reality
Wissen über Weiterverarbeitung von virtuellen Produktmodellen
Wissen über Migrationsstrategien beim Einsatz neuer CAD/CAE-Werkzeuge
- Analysieren
- Im Rahmen der MRK Methodikübung analysieren die Studierenden Bewertungsobjekte, bestimmen wesentliche Bewertungskriterien und klassifizieren bzw. strukturieren diese geeignet. Diese Tätigkeiten erfolgen in Gruppendiskussionen. Weiterhin werden Entwicklungsaufgaben analysiert und der Einsatz möglicher methodischer Werkzeuge diskutiert. Grundlage für die genannten Analysetätigkeiten stellt das in der Vorlesung vermittelte Wissen dar.
- Erschaffen
- 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.
In der MRK-Rechnerübung werden folgende gestalterische Tätigkeiten ausgeführt:
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
- Lern- bzw. Methodenkompetenz
- Die Studierenden werden befähigt selbständig die vermittelten Entwicklungsmethoden, Vorgehensmodelle sowie die aufgeführten rechnerunterstützten Methoden und Werkzeuge einzusetzen. 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 werden im speziellen im Übungsbetrieb zur selbständigen Arbeitseinteilung und Einhaltung von Meilensteinen befähigt. Weiterhin erlernen 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).
- 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 Kommilitonen wertschätzendes Feedback.
Literatur:
Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Springer Verlag, Berlin.
Weitere Informationen:
Schlüsselwörter: Konstruktionstechnik, Konstruktionsmethodik, Rechnerunterstütztes Konstruieren, CAD
www: http://www.mfk.uni-erlangen.de
Studien-/Prüfungsleistungen:
Methodisches und rechnerunterstütztes Konstruieren (Prüfungsnummer: 71601)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014, 2. Wdh.: WS 2014/2015
1. Prüfer: | Sandro Wartzack |
- Termin: 18.03.2014, 08:00 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 15.09.2014, 14:00 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 20.03.2015, 15:30 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 21.09.2015, 16:00 Uhr, Ort: H 7 TechF
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