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Husung, Stephan; Weber, Christian; Mahboob, Atif
Integrating model-based design of mechatronic systems with domain-specific design approaches. - In: Proceedings of the Design Society, ISSN 2732-527X, Bd. 2 (2022), S. 1895-1904

In addition to the known approaches for product development new or supplementary approaches have emerged. An important approach in this field is Systems Engineering (SE) and Model-Based Systems Engineering. Through these approaches, new procedures, level-focused description concepts and terms come into product development. However there are still some uncertainties as to how the known approaches of product development can be combined with the SE approaches. This paper aims to show how the known development approaches can be extended by and integrated with SE approaches.



https://doi.org/10.1017/pds.2022.192
Patschger, Andreas; Husung, Stephan; Puch, Florian; Röhnert, Felix
Wichtiger Wettbewerbsfaktor Thüringer Unternehmen. - In: Wirtschaftsspiegel, ISSN 2190-409X, Bd. 18 (2022), 1, S. 24-25

Streck, Marco; Husung, Stephan; Hassler, Julien
Determination and systematization of load situations for eBike drive units as basis for their design and optimization. - In: Achte IFToMM D-A-CH Konferenz 2022, (2022), S. 1-6

https://doi.org/10.17185/duepublico/75445
Husung, Stephan; Weber, Christian; Mahboob, Atif
Model-based systems engineering: a new way for function-driven product development. - In: Design Methodology for Future Products, (2022), S. 221-241

Since the 1950ies Design Theory and Methodology has described product and system development as a process that goes through the stages of requirements definition, considerations of functions, allocation of solution principles and, finally, detailing. Computer support of this process has more or less evolved backwards: Starting with manufacturing information (i.e. supporting processes after product development), going through geometric modelling to simulation - which is basically our present state. Functional modelling and requirements management has been very difficult to realise with conventional methods. Today, Model-Based Systems Engineering (MBSE) offers new ways to come to a holistic coverage of the product development process providing and - very importantly - linking model elements for all of its stages. Starting from the needs, as seen from Design Theory and Methodology, this article describes the current state of MBSE as a new, integrative approach for product and system development and identifies needs for further progress in this field.



https://doi.org/10.1007/978-3-030-78368-6_12
Mahboob, Kamran; Mahboob, Atif; Husung, Stephan
Virtual Reality (VR) for the support of the analysis and operation of a solar thermal tower power plant. - In: 41st Computers and Information in Engineering Conference (CIE), (2021), DETC2021-70202, V002T02A080, 9 Seiten

Räder, Christoph;
Neukonzeption und Konstruktion einer Set-Drop-Prüfvorrichtung für Displaygläser. - Ilmenau. - 84 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH fertigt an ihrem Standort Jena Coververglasungen für Smartphones. Das Streben Produkte aller höchster Qualität anzubieten, führt zu einer stetigen Weiterentwicklung der chemischen Zusammensetzung und der Nachbearbeitungsverfahren der Gläser. Im Ergebnis werden die Coververglasungen immer widerstandsfähiger gegen Stürze. Der Fortschritt in der Haltbarkeit der Gläser führt gleichzeitig zu steigenden Anforderungen an deren Prüfung. Die bisher am Standort verwendete Set-Drop(Falltest)-Prüfvorrichtung stößt an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit, sodass der Bedarf nach einem neuen Teststand entsteht. Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Konzeption und Konstruktion einer neuen Prüfvorrichtung für Displaygläser. Ausgehend von den bisher im betreuenden Unternehmen durchgeführten Prüfungen wurden Anforderungen an den Prüfprozess und an den Prüfaufbau erarbeitet. Während der systematischen Entwicklung werden zunächst die relevanten Funktionen definiert, für welche anschließend Lösungsprinzipe erarbeitet wurden. Auf dieser Grundlage wurden systematisch drei neue Konzepte, die den definierten Anforderungen genügen, erstellt. Um eine Entscheidung für ein Vorzugskonzept herbeizuführen, wurden Bewertungskriterien auf Grundlage der Anforderungen erarbeitet. Zur Unterstützung der Entscheidungsfindung wurden Messungen mit Hilfe eines eigens angefertigten Demonstrators durchgeführt. Nach der Bewertung der konzeptionellen Lösungen wurde ein Pendelschlagwerk mechanisch ausgelegt und konstruktiv umgesetzt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse erfolgte die Fertigung und Inbetriebnahme der neuen Prüfvorrichtung. Abschließend wurden erste Versuche mit dem erstellten Prototyp durchgeführt und es erfolgte eine Bewertung auf Grundlage der zu Beginn definierten Anforderungen.



Harfensteller, Felix; Henning, Stefan; Linß, Sebastian
Comparison of nonlinear continuum beam models with finite beam models for the analysis of compliant mechanisms :
Vergleich nichtlinearer Kontinuums-Balkenmodelle mit finiten Balkenmodellen für die Analyse nachgiebiger Mechanismen. - In: IFToMM D-A-CH Konferenz 2021 der IFTOMM Member Organizations Austria, Germany, Switzerland, (2021), S. 58-61

Nachgiebige Mechanismen haben sich für eine Vielzahl von Anwendungen in der Feinwerk-, Mess- und Mikrotechnik etabliert. Für den iterativen Entwurf sowie die Optimierung von nachgiebigen Mechanismen besteht ein Bedarf an zeiteffizienten Analysemodellen mit möglichst geringen Abweichungen zum gefertigten Mechanismus. Hierfür wurden eine Reihe verschiedener Modellierungsansätze zur Beschreibung des Bewegungsverhaltens entwickelt und untersucht, unter denen nichtlineare Kontinuums-Balkenmodelle und nichtlineare finite Balkenmodelle ein hohes Potenzial zeigen. Trotz der ähnlichen Ansätze der Balkentheorie ergeben sich Unterschiede im Einsatz beider Modelle, die aufbauend auf den Ergebnissen bestehender Veröffentlichungen im Rahmen dieses Beitrages näher diskutiert werden.



https://doi.org/10.17185/duepublico/74053
Entwicklung eines Konzeptes für stufenlose Getriebe in elektrifizierten Kraftfahrzeugen. - Ilmenau. - 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption eines stufenlosen Getriebes für elektrifizierte Kraftfahrzeuge. Im Speziellen besteht die Schwerpunktsetzung darin, die Nachteile bisheriger Umsetzungen stufenloser Getriebe in Hinblick auf das übertragbare Drehmoment auszugleichen. Zudem soll das zu erarbeitende Konzept zu einer Effizienzsteigerung in elektrifizierten Antriebssträngen führen und somit dazu beitragen insbesondere Komponenten mit hohem Ressourcenbedarf wie Motor und Batterie effektiver dimensionieren zu können. Eine Analyse verbreiteter Getriebearten im Allgemeinen und im Speziellen von repräsentativen Realisierungsvarianten stufenloser Getriebe unterstützt bei der Ableitung von zu erfüllenden Anforderungen an die zu erzielende Neukonzeption. Darüber hinaus trägt eine Patentrecherche dazu bei, etwaige differente Lösungsansätze zu generieren. Auf Basis der zu Grunde liegenden Analyse werden unter Berücksichtigung der abgeleiteten Anforderungen und weiterer notwendiger Randbedingungen Lösungselemente zur Erfüllung der Zielstellung erarbeitet. Anschließend erfolgt die Kombination der Einzelelemente zu funktionserfüllenden Konzepten, welche im Rahmen einer Gegenüberstellung anhand von objektiven Bewertungskriterien verglichen werden. Das potenziell effektivste Konzept wird durch Einbeziehung realer Motorparameter überschlägig berechnet und durch eine konstruktive Grobgestaltung visualisiert. Ziel der Arbeit ist somit die konzeptionelle Umsetzung eines stufenlosen Getriebes zur Anwendung in elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebssträngen mit hoher Drehmomentkapzität.



Kranz, Florian;
Konstruktion einer Roboterplattform für mobile Assistenzroboter. - Ilmenau. - 185 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Mobile Roboter werden bereits in vielen industriellen Bereichen eingesetzt. Auch im häuslichen Umfeld finden sie zunehmend Anwendung. Hier ergeben sich jedoch gänzlich andere Anforderungen bezüglich der Gesamtabmessungen, Masse und Manövrierbarkeit, was die Entwicklung neuartiger Roboterplattformen nötig macht. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem methodischen Entwurf und der Konstruktion eines mobilen Assistenzroboters für den häuslichen Einsatz. Der Fokus der Arbeit liegt dabei auf der Untersuchung, Auswahl und Dimensionierung des Fahrgestells, der Radführung und des Rahmens zur Aufnahme der Hardwarekomponenten, mit dem Ziel der Gewichts- und Kostenminimierung. Einleitend werden im Stand der Forschung und Technik die Einsatzgebiete und Antriebskonzepte mobiler Roboter vorgestellt. Es folgt die Aufarbeitung der Anforderungen im häuslichen Umfeld. Für die einzelnen Systemkomponenten wird eine Reihe von Prinzipen erarbeitet, verglichen und ausgewählt. Insbesondere dreirädrige und sechsrädrige Antriebskonzepte werden anhand von Auslegungsrechnungen hinsichtlich ihrer Gesamtabmessungen, Kippstabilität und Manövrierbarkeit gegenübergestellt. Auf Basis der ausgewählten Prinzipe erfolgt der Gestaltentwurf des Roboters. Funktionsentscheidende Baugruppen werden mithilfe von Dimensionierungsrechnungen unter Anwendung einer Topologieoptimierung in ihrem Gewicht reduziert. Die erarbeiteten Baugruppen werden den gestellten Anforderungen gerecht und bilden eine ausgereifte Grundlage für eine Reihe verschiedener Roboterplattformen.



Husung, Stephan; Weber, Christian; Mahboob, Atif; Kleiner, Sven
Using model-based systems engineering for need-based and consistent support of the design process. - In: Proceedings of the Design Society, ISSN 2732-527X, Bd. 1 (2021), S. 3369-3378

Model-Based Systems Engineering (MBSE) is an efficient approach to support product development in order to meet today's challenges. The MBSE approach includes methods and, above all, modelling approaches of the technical system with the aim of continuous use in development. The objective of this paper is to use the potential of the MBSE models and to show the added value of such models on the system level when used as a single source. With this objective, this paper presents a three-step approach to systematically identify and apply meaningful modelling approaches within MBSE, based on the needs during the development process. Furthermore, an FMEA example is included in this paper to elaborate the use of MBSE in the system failure analysis.



https://doi.org/10.1017/pds.2021.598