Allgemeine und konstruktive Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen

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--Schwein 19:35, 22. Feb 2008 (CET)--

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Allgemeine und konstruktive Grundlagen

Um heutzutage Produkte entwickeln zu können, erfordert dies neue Techniken zur Lösungsfindung technischer Problemstellungen. Konstruieren selbst kann man nicht direkt erlernen, weil dies eine intuitive Tätigkeit des Kontruktuers ist. Vielmehr kann man sich nur Wissen über bestehende Maschinen, Apperate und Geräte aneignen, um folgende Konstruktion mit derer Wissen leichter lösen zu können.

Was ist eine Konstruktion?

Eine Konstruktion erfüllt eine (Gesamt-)Funktion und besteht meist aus mehreren Maschinenelementen (siehe auch Definitionsbeschreibung). Nach dem eigentlichen Zweck, der Funktionserfüllung, sind nun weitere Kriterien beachten. Einhaltung der Sicherheit und die damit verbundene Dimensionierung und Festigkeitsberechnung. Hier spielen Beanspruchungen diverser Arten (Zug, Druck, Torsion, Biegung, Kraftfluss…) hinein. Die Werkstoffauswahl beeinflusst Dichte (und dadurch das Gewicht), elastisches Verhalten, Härte, Verarbeitbarkeit (beim Schweißen oder Trennen durch Zerteilen) und Aufwendungen. Die möglichen Fertigungsverfahren ergeben sich auch hieraus wie zum Beispiel die Gußkonstruktion oder einer Schweißkonstruktion. Recyclebarkeit nimmt auch eine immer wichtigere Rolle ein. Damit eine Konstruktion auch „konstruierbar“ bleibt, spielen die Kosten auch eine entscheidende Rolle. Die Losgröße, Verwendung von Normen (Normteile, -reihen und -zahlen) haben bei den Kosten anteil daran. Konstruktion ist nicht gleich Konstruktion. Wir unterscheiden zwischen Neukonstruktionen, Anpassungenkonstruktionen und Variantenkonstruktionen mit je 25%, 55% und 20% Anteilen.

Konstruktionsmethodik

Zwecke des methodischen Konstruierens

• Rationalisierung
• Konstruieren für Nachwuchs lehrbar machen
• Überschaubarkeit
• allgemeingültige unabhängige Konstruktionsregeln
• Lösungenkonzepte wirtschaftlich und technisch bewertbar machen
• Voraussetzungen für Datenbanken und Rechner schaffen

Funktionendenken des Menschen

Menschen Denken in Form von Bilder. Ein Stichwort löst ein bestimmtes Bild je nach Erfahrung im Kopf der Person aus. Aus diesem Grunde werden öft nicht die optimalsten Lösungen gefunden. Solch einer Konstruktion sieht man die "Handschrift" des Konstrukteuers an. Um diese Einschränkung zu verhindern, ist am der Entwicklung eine abstrakte Formulierung erforderlich. Dies wird dann nur durch die Rahmenbedingungen eingegrenzt.

abstrakte Formulierung

So sieht eine nicht abstrakte Formulierung aus: Entwicklungsauftrag für die "Konstruktion eines Zahnradgetriebes". Durch die Angabe von "Zahnradgetriebe" wird die Variantenvielfalt schon so stark eingeschränkt, daß ein technischer Fortschritt nahezu unmöglich wird.

So sieht diese Formulierung in abstrakterer Form aus: Entwicklungsauftrag für ein "Getriebe zur Drehmoment- und Drehzahlwandlung". Durch die geringere Einschränkung sind mehr Lösungsvorschläge möglich. Eine technisch und wirtschaftlich bessere Lösung zu erhalten, steigt dadurch. Beispielsweise könnten bei dieser Formulierung auch Riementriebe, Reibräder, Planetengetriebe oder hydrostatische Wandlung zum Einsatz kommen, welche bei der vorherigen Formulierung bereits ausgeschloßen wurden.

Phase 1: Planen

Beim Planen wird eine Aufgabenstellung an das Produkt gestellt. Wie diese auszusehen hat, kann man durch Trendstudien, Marktanalysen, Kundenwünsche, usw. ermitteln. Daraufhin wird ein Entwicklungsaufrag erstellt.

Phase 2: Konzipieren

Bei der Konzeptionsphase wird anhand der Aufgabenstellung eine Anforderungsliste erstellt. Hierbei ist zwischen Forderungen und Wünschen zu unterscheiden. Je nach Umfang ist die Gesamtfunktion in Teilfunktionen auszusplitten. Als nächstes wird nach möglichen Lösungen gesucht, welche gesammelt werden. Nachdem für alle Teilfunktionen mehrere Lösungen gesammelt wurden, versucht man diese in mehreren Variante zu kombieren, um die Gesamtfunktion zu erfüllen. An diesem Punkt angekommen, können Skizzen und Schemata für die jeweiligen Konzeptkombinationen angefertigt werden. Nun werden diese Konzeptkombination auf technische und wirtschaftliche Kriterien bewertet, um den besten Vorschlag heraus zu arbeiten.

Phase 3: Entwerfen

In der Entwurfsphase werden maßstäbliche Entwürfe erstellt. Der entstandene Entwurf wird erneut technisch und wirtschaftlich auf Schwächen bewertet. Die Schwacgstellen sollen ausgemerzt werden. Der verbesserte Entwurf wir dann zur Optimierung der Gestantzonen genutzt. Demnach wird ein bereichnigter Entwurf erstellt und die Entwurfsphase abgeschlossen.

Phase 4: Ausarbeiten

Bei der Ausarbeitungsphase wird mithilfe des bereinigten Entwurfs die Einzelteile gestaltet. Zeichnungen, Stücklisten und Anweisungen können daraus erarbeitet werden. Je nach Losgröße wird ein Prototyp gebaut, um Herstellung und Funktion zu prüfen. Die entstehenden Kosten können auch geprüft werden.

Phase 5: Fertigung

Der Bereich Fertigung ist je nach von der Konstruktion anhängig und dementsprechend variabel und kann nicht verallgemeinert werden.

Begriffe und Fachwörter

• Normen:

Das Normwesen ist die Vereinheitlichung von z.B. Gegenständen zur allgemeinen Nutzung. Dadurch ist eine Rationalisierung, Qualitätssicherung, Humanisierung der Arbeitswelt, Sicherheitsfunktion und Rechtsfunktion möglich. Es ergeben sich einheitliche Bezeichnungen, Abmessungen und Toleranzen sowie Austauschbarkeit und Verminderung der Varianten auf ein Minimum mit sinnvoller Aufteilung. Die ersten Normen sind 1869 herausgegeben worden. Bis heute haben sich mehrere Ausschüsse und Institution gebildet wie z.B. DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.), VDI (Verein Deutscher Ingeneure), ISO und EN.

Literatur und Quellen

Roloff/Matek Maschinenelemente vom Vieweg Verlag; 18. Auflage Konstruieren Gestalten Entwerfen vom Vieweg Verlag; 4. Auflage