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Professor Christian Weber

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INHALTE

Beschreibung und Ziel des Vorhabens

Kurzfasssung des Vorhabens

Bisher beschränkte sich der Einsatz von Methoden und Werkzeugen der virtuellen Produktentwicklung auf stark technologieorientierte Branchen. Führend sind dabei größere Unternehmen aus dem Automobilbau sowie aus der Luft- und Raumfahrt. Schwerpunktmäßig werden  geometrische bzw. mit der Geometrie in direktem Zusammenhang stehende Eigenschaften betrachtet. 

Doch neben kinematischen Funktionen, Einbau- und Zugänglichkeitsuntersuchungen bzw. Packaging, Freigängigkeit, Montage- und Wartungsanalysen gibt es  zahlreiche weitere Eigenschaften und Funktionen eines Produktes, deren Simulation im Entwicklungsprozess ergänzende Modelle erfordern.

Bei der Erschließung neuer Felder der virtuellen Produktentwicklung stehen folgende Ziele im Vordergrund:

  1. Entwicklung und Erprobung domänen-  und entwicklungsphasenübergreifender Produktmodelle zur ganzheitlichen Eigenschafts- und Verhaltensbeschreibung und deren Einbindung in den Produktentwicklungsprozess mit besonderem Fokus auf kleine und mittlere Unternehmen.
  2. Erweiterung der vorhandenen Methoden, Werkzeuge und Repräsentationen in einen bisher kaum betrachteten physikalischen Modellbereich hinein, nämlich der konstruktionsbegleitenden frühen Analyse, Simulation und Optimierung von akustischen Produkteigenschaften.

Motivation und Gesamtziel

Studien zum Einsatz virtueller Prototypen in der Produktentwicklung (Virtual Prototyping) belegen die Notwendigkeit der Anwendung von rechnerunterstützten Hilfsmitteln im Entwicklungsprozess. Laut der vom Berliner Kreis bestätigten Untersuchungen des Fraunhofer Instituts führen folgende äußere Zwänge zu diesem Ergebnis:

  • Beherrschung der wachsenden Komplexität von Produkten
  • Erhöhung der Funktionsvielfalt
  • Streben nach verkürzten Entwicklungszeiten
  • wachsender Kostendruck
  • gestiegene Qualitätsanforderungen
  • ständig steigender Informationsbedarf
  • stärker werdender Konkurrenzdruck
  • zunehmende Globalisierung
  • Verbesserung der Kommunikation von Produktentwicklern
  • Berücksichtigung immer weiter gehender kundenspezifischer Anforderungen
  • gegenüber der neunziger Jahre im Schnitt halbierte Lebensdauer vieler Produkte im Konsumgüterbereich
  • unbedingte Notwendigkeit der Lebensdauerverlängerung von Produkten im Investitionsgüterbereich

In kleinen und mittelständischen Unternehmen gibt es einen enormen Nachholebedarf beim Einsatz von rechnerunterstützten Werkzeugen, speziell von Virtual Reality (VR), zur effizienteren Produktentwicklung.

Virtuelle Realität ist als Echtzeitanwendung die Schlüsseltechnologie der virtuellen Produktentwicklung der Zukunft. Dabei entwickelt sich die VR von einem reinen Visualisierungs- und Interaktionswerkzeug für geometrische Modelle im 3D zu einer erweiterten VR, die zusätzlich Rechnermodelle, Werkzeuge sowie Repräsentations- und Interaktionsmöglichkeiten für Funktion und Verhalten umfasst.

Neben der visuellen Immersion spielt künftig die Kombination mit der Akustik eine entscheidende Rolle, denn Ergonomie, Komfort, Arbeitsschutz, Funktionssicherheit und auch Markenimage werden zunehmend durch das akustische Verhalten des technischen Systems geprägt. Die Beeinflussung des so genannten Sound-Designs erfolgt erst viel zu spät und sehr kostenintensiv durch die Nutzung gegenständlicher  Prototypen. Die Realisierung innovativer Methoden und Werkzeuge wird für Unternehmen des Maschinen-, Anlagen-, Fahrzeug- und Gerätebaus  hinsichtlich Kosten- und Zeitvorteil, Qualitätsverbesserung sowie Fehlerreduktion von immenser Bedeutung sein.