Konstruieren - Produkte methodisch entwickeln

Kapitelvorwort

Wie werden technische Produkte entwickelt?

Was sind technische Anforderungen?

Was ist eine echte Innovation?

„Konstruieren ist das vorwiegend schöpferische, auf Wissen und Erfahrung gegründete und optimale Lösungen anstrebende Vorausdenken technischer Erzeugnisse, Ermitteln ihres funktionellen und strukturellen Aufbaus und Schaffen fertigungsreifer Unterlagen.“

So ist der Begriff des Konstruierens in der VDI-Richtlinie 2223 definiert. Es handelt sich also um die Entwicklung neuer Produkte oder Maschinen inklusive der Erstellung aller Fertigungsunterlagen.

Hat man die Aufgabe, ein technisches Produkt zu entwickeln, sollte aber nicht einfach drauflosgearbeitet werden. Eine Vielzahl von Anforderungen und Wünschen sind zu beachten. Ein technisches Produkt – eine Maschine – soll in erster Linie funktionieren. Allerdings müssen auch gesetzliche Auflagen erfüllt werden: Der Nutzer darf sich nicht verletzen, die Umwelt muss geschützt werden und vieles andere mehr. Um die vielfältigen Anforderungen durch eine gute Konstruktion zu erfüllen, muss methodisch vorgegangen werden. Aus dieser Notwendigkeit hat sich eine Methode für das systematische Konstruieren entwickelt. Die grundlegende Vorgehensweise ist in der VDI-Richtlinie „Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte“ beschrieben. Die hier vorgestellte Vorgehensweise orientiert sich an der vorliegenden Fachliteratur und dieser VDI-Richtlinie, ist jedoch stark gekürzt und etwas vereinfacht, um dem Umfang gerecht zu werden. Für ergänzendes Wissen wird auf die weiterführende Literatur verwiesen. Dort kann der Stoff vertieft werden.

Die Gliederung dieses Kapitels orientiert sich an der Vorgehensweise des methodischen Konstruierens und kann als erster Einstieg in den Prozess der Produktentwicklung gesehen werden.

Eine Maschine ist das Erzeugnis einer mechanischen Fertigung, das mindestens ein Antriebssystem hat. Der Begriff der Produktentwicklung umfasst nicht nur die Entwicklung einer Maschine, sondern ergänzt die Entwicklung um beliebige technische Erzeugnisse auch ohne Antrieb und umfasst weiterhin auch die Entwicklung von Sachgütern und Dienstleistungen. Es wird immer wichtiger, seine Entwicklung nicht allein zu sehen, sondern immer auch im Kontext des Einsatzes und im Umfeld zur Nutzung. So kann man nicht allein die Maschine als Produkt sehen, sondern muss z. B. die länderspezifische Dokumentation und Serviceangebote zur Nutzung und zur Instandhaltung der Produkte beachten. Auch muss betrachtet werden, dass heute meist mechatronische Produkte entwickelt werden, d. h., man betrachtet die Aufgaben zur Entwicklung des mechanischen, des elektrischen und des informationstechnischen Systems. Daher beschreiben wir hier die Methoden zur Entwicklung von Produkten, die die Entwicklung von vollständigen Maschinen einschließt.

Appendices

Antworten zu den Verständnisfragen

Antwort 25.1

Sie werden sich ärgern und ggf. einen emotionalen Groll gegen die anderen Teammitglieder entwickeln. Insgesamt keine gute Ausgangslage, um gemeinsam gute Lösungen für komplexe Probleme zu entwickeln. Daher sollte ein Moderator die Situation erkennen und ein Teammitglied etwas zu Essen besorgen lassen und in einem kurzen Briefing alle Teilnehmer auf den gleichen Kenntnisstand bringen. Dann ist wiederum eine positive Basis für die anspruchsvolle Zusammenarbeit geschaffen

Antwort 25.2

Alle wichtigen Kriterien müssen in der Anforderungsliste zusammengefasst sein und daher werden die Kriterien aus dieser Liste auch für die Bewertung genutzt.

Antwort 25.3

Eine Gerade wird durch 2 Punkte definiert. Daher sollten 2 eindeutige Abschnitte zur Lagerung definiert werden und nicht die ganze Kante. Das erreicht man, indem man die Kante in der Mitte frei macht. So bleibt auch die Kippstabilität erhalten.

Aufgaben

Im Folgenden finden Sie Aufgaben zu dem im Kapitel besprochenen Thema. Wenn es sich um Rechenaufgaben handelt, ist der Schwierigkeitsgrad angegeben (• leicht, •• mittel, ••• schwer), und eine Ergebniszeile zeigt das zu erwartende Ergebnis.

Die Lösungen zu allen Aufgaben finden Sie auf der Internetseite des Buches.

Büroalltag: Ergebnis des Lochens

Im Folgenden sollen die grundlegenden methodischen Schritte zur Entwicklung eines mobilen Bürolochers für eine DIN A4 Lochung durchgeführt werden. Sie sind Konstrukteur eines mittelständischen Unternehmens der metallverarbeitenden Industrie, welches bisher Zulieferkomponenten für die Spielwarenindustrie lieferte. Es handelt es sich um ein neues Produkt. Ein Pflichtenheft liegt Ihnen nicht vor, sodass Sie eigenständig die Vorgaben für die Entwicklung aufstellen müssen. Die einzige Zielsetzung ist, dass der Locher bei geringen Kosten nur minimalen Bauraum einnehmen darf.

25.1

••  Erstellen Sie 5 Punkte einer Anforderungsliste für die Entwicklung des Lochers.

25.2

•  Skizzieren Sie in Form eines Blockdiagramms die Funktionsstruktur des Lochers. Identifizieren Sie die Systemgrenze und stellen an dieser Grenze die Ein- und Ausgangsgrößen ähnlich einer Black Box Betrachtung dar.

25.3

••  Nutzen Sie das Rangfolgeverfahren, um aus den Wunschanforderungen der Anforderungsliste ein Bewertungsprofil zu erstellen.

25.4

•  Wenden Sie Brainstorming an, um erste Ideen für das Konzept „Mobiler Locher“ zu finden.

25.5

•••  Nutzen Sie die Morphologische Methode, um Ihre Ergebnisse zu strukturieren und Lösungsvarianten zu bestimmen.

25.6

••  Bewerten Sie Ihre Lösungsvarianten im Vergleich und ermitteln die beiden Favoriten, die Sie weiter detaillieren wollen.

25.7

•  Skizzieren Sie Ihren besten Favoriten. Gehen Sie in Stichpunkten auch darauf ein, wo die Vorteile Ihres Konzepts liegen und wie Sie Ihren Kunden begeistern können.