Allgemeine und konstruktive Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen
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=== Das Funktionsdenken des Menschen (Abstraktionsgrad) === | === Das Funktionsdenken des Menschen (Abstraktionsgrad) === | ||
Version vom 9. Oktober 2008, 20:48 Uhr
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--Schwein 23:45, 8. Okt. 2008 (CEST)
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Inhaltsverzeichnis
- 1 Was heißt „konstruieren“?
- 2 Welche Probleme wirken auf die Konstruktion ein?
- 3 Konstruieren mit Methode
- 4 Aufgabenblätter und Lösungen
- 5 Literatur, Quellen und Links
Was heißt „konstruieren“?
Eine Konstruktion ist oft eine Maschine, Apparat oder ein Gerät, welch eine Problem-/Aufgabenstellung löst bzw. erledigt. Gebäude und Gegenstände sind hier von mir ausser acht gelassen. Der Zeitraum von Idee bzw. Ideenfindung bis zum Erstellen der vollständigen Dokumentation nennt man den Konstruktionszeitraum. Nicht jede Konstruktion beginnt bei Null, wie Varianten- und Anpassungskonstruktionen zeigen. Bei diesen stehen oft die Aufgabenstellungen bereits fest, z.B. eine vergrößerte Variante vom Original. Um das Konstruieren zu erleichtern, kann man das „methodische Konstruieren“ anwenden.
Welche Probleme wirken auf die Konstruktion ein?
Problemursachen können viele Gründe haben.
- Warum sollen wir neukonstruieren?
- Sind die Randbedingungen vollständig?
- Wie sieht das Bugdet aus?
- Welcher Zeitraum steht zur Verfügung?
- Haben Mitbewerber bessere Produkte?
- Gibt es Konflikte mit Urheberechten, usw.?
Rationalisierungsdruck
Die Konstruktion hat großen Einfluss auf die Gesamtherstellkosten. Eine unausgereifte oder gar fehlerafte Konstruktion würde für kostspielige Korrekturen und Nacharbeiten sorgen. Die Folgekosten können somit immens sein. Gerade an diesem Beispiel sieht man, wie wichtig die Konstruktionsphase ist. Folglich setzt die Rationalisierung oft in der Konstruktion an. Siehe Diagramm Bild 1-1.
Produktlebenszyklus
Steigende Qualitätsanforderungen an das Produkt
Die Qualitätsanforderungen können an einem Produkt können sich erhöhen, wenn der Wettbewerb höherwertige Produkte anbietet oder auch alleine der Markt höhere Qualität fordert. Siehe auch Produktlebenszyklus.
Konstruieren mit Methode
Das „Methodische Konstruieren“ lässt sich in der VDI-Richtlinie 2221 und 2222 ausführlich nachschlagen. Folgende Punkte enthalten ausgewählte Teile, um dies einem auf leichtem Weg näher zu bringen.
„Methodisches Konstruieren“ - Die Vorteile
Durch methodisches Konstruieren sollen mehr, besser und auch schneller Lösungen auffindbar werden. Die Teilevielfalt lässt sich eingrenzen auf ein sinnvolles Maß. Zudem erleichtert das methodische Konstruieren die Erlernbarkeit für Einsteiger. Auch Neulinge können dadurch gute Ergebnisse erzielen.
Das Funktionsdenken des Menschen (Abstraktionsgrad)
Aufgrund der Denkweise des Menschen, verknüpfen wir viele Dinge mit Bildern. Dadurch trägt die Konstruktion eine „Handschrift“ des Konstrukteurs. Leider ist ein Zeichen für unsere eingeschränkte Kreativität. Bei der Aufgabenformulierung „Konstruieren Sie ein Zahnradgetriebe“ sieht der Konstrukteur schon Bild mit Zahnrädern vor Augen. Die Lösung ist auf die Anwendung von Zahnrädern begrenzt. Alternative Lösungen wie Riementriebe, Reibräder, hydrostatische Wandler und weitere Möglichkeiten sind dadurch im Vorfeld bereits ausgeschlossen. Eine optimale Lösung ist so unwahrscheinlich. Andererseits ist eine zu offene Formulierung auch von Nachteil, weil die Anzahl aller Lösungsmöglichkeiten steigt um ein Vielfaches steigt.
Erstellen einer Funktionsstruktur und sinnvoll Teilaufgaben bilden
Die Definition aus dem Buch „Konstruieren, Gestalten, Entwerfen“ lautet: „Die Funktionsstruktur eines technischen Produktes ist die Verknüpfung ihrer Teilfunktionen für den Hauptumsatz und die Nebenumsätze, die zur Erfüllung der Gesamtfunktion erforderlich sind und ihre Darstellung als Blockschaltbild.“
Für Neukonstruktionen ist es empfehlenswert, eine Funktionsstruktur anzulegen. Mit Hilfe der Abstraktion können wir Teilaufgaben bilden. Alle Teilaufgaben zusammen erfüllen die Gesamtfunktion. In der Funktionsstruktur werden die Teilfunktionen „nur“ als eine Blackboxes dargestellt. Siehe dazu Bild 1-6 und Bild 1-7. Dies sorgt für eine vorurteilsfreie Arbeit des Konstrukteurs. Jeder bekommt seine Aufgabe, auf die er sich voll und ganz konzentrieren kann.
Aufgaben sinnvoll aufteilen in Teilaufgaben
Das methodische Konstruieren ist in vier Phasen aufgeteilt. Begonnen wird mit „Analysieren“, gefolgt von „Konzipieren“ über „Entwerfen“ bis „Ausarbeiten“. Nach der letzten Phase beginnt die Arbeitsvorbereitung, Fertigung, Montage und Verkauf.
Vorgehensweise
Nachfolgend sind die vier Phasen des Methodischen Konstruieren kurz beschrieben.
Analyse/Formulierung der Entwicklungsaufgabe
In dieser Phase werden alle Informationen beschafft. Quellen hierfür sind Kundenaufträge oder Entwicklungsaufträge. Aus den Informationen wird eine Anforderungsliste erstellt, in der in drei Kategorien gegliedert wird. Forderungen, Wünsche und Empfehlungen. Forderungen müssen erfüllt werden, um die Funktion der Konstruktion erfüllen zu können. Wünsche und Empfehlungen versucht man soweit wie wirtschaftlich möglich, mit zu berücksichtigen.
- Vollstädiges Sammeln von Informationen
- Stand der Technik prüfen (Literatur, Konkurrenzprodukte, Konstruktionskataloge, Patente)
- Interne Informationen (Trendstudien, Kundenresonanzen, Fachwissen der Abteilungen)
- Feste Daten (interne Vorschriften, Normen, Standards, Richtlinien)
Konzipierungsphase
Nachdem die zu erfüllende Zielfunktion bekannt ist, können nun Lösungsvorschläge gesammelt werden. Eine gute Möglichkeit hierfür ist Brainstorming oder ähnliche Verfahren. Alle Lösungen werden gesammelt, um anschließend technische und wirtschaftlich zu bewerten. Das Konzipieren (Bewertung): Für die technische Bewertung hat sich eine Punktbewertung bewährt. Es werden nur positive Kriterien bewertet. (Geräuscharmut und nicht Lärmentwicklung). Für wirtschaftliche Bewertung werden die Herstellkosten mit Mitbewerberprodukten verglichen. Aus beiden Bewertungen lassen sich als Diagramm darstellen. Anhand der dieser Bewertungen kann nun die „beste“ Lösung herausgesucht werden.
Entwurfsphase
Zuerst wird eine schematische Gesamtdarstellung erstellt. Anschließend werden alle fertigungs- und montagerelevanten Zeichnungen, Pläne und Anweisungen angefertigt. Dabei werden vorerst meist nur die Funktions- und Außenmaße festgelegt.
Ausarbeitungsphase
Darauffolgend erstehen auch alle weiteren Detailmaße. Als nächster Schritt werden die Unterlagen an die Fertigung gegeben, womit auch die letzte Phase der „Methodischen Konstruktion“ endet.
Beispiel für "Methodisches Konstruieren"
Siehe Projektarbeit Riementrieb
Aufgabenblätter und Lösungen
Hier Link zu einem interaktiven Arbeitsblatt hinzufügen.
Literatur, Quellen und Links
Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, Vieweg Verlag , 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.
Konstruieren Gestalten Entwerfen vom Vieweg Verlag; 4. Auflage ISBN 3-528-03841-1
Link zu "Konstruktion" im Wikipedia
