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E-Book

Grundlagen der Konstruktionslehre

Maschinenbau-Anwendungen und Orientierung auf Menschen

AutorKlaus-Jörg Conrad
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2018
Seitenanzahl640 Seiten
ISBN9783446453227
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis35,99 EUR
Die Konstruktion - zentrales Element in der Produktentwicklung
Ziel dieses Lehrbuchs ist daher die Vermittlung wesentlicher Arbeitsschritte des methodischen Konstruierens anschaulich, praxisnah und erweitert um Anregungen für die Orientierung auf Menschen. Die Klärung wichtiger Begriffe, Grundlagen und Prinzipien erfolgt, um die Konstruktionsphasen Planen, Konzipieren, Entwerfen und Ausarbeiten zu verstehen. Die Orientierung auf Menschen umfasst Fähigkeiten der Konstrukteure und Erwartungen der Produktnutzer. Sie werden systematisch aufbereitet und vorgestellt.
Praxisorientierte Beispiele, Kenntnisfragen und Anwendungsübungen mit Lösungen vertiefen das erlernte Wissen.
Aus dem Inhalt:
- Systematisches Konstruieren - Grundlagen und Methodik
- Konstruktionsphasen nach VDI Richtlinien
- Integrierte Produktentwicklung und VDMA Kennzahlen
- Kostengrundlagen für die Konstruktion
- Rechnergestütztes Konstruieren und CA-Techniken
- Menschenorientierte Konstruktion und agile Produktentwicklung
Leserkreis:
Dieses praxisorientierte Lehrbuch ist sowohl für Studierende in der Ingenieurausbildung als auch für Konstrukteurinnen und Konstrukteure in der Praxis geeignet.

Prof. Dipl.-Ing. Klaus-Jörg Conrad war Professor für Fertigungsautomatisierung, Konstruktionslehre, Spanende Werkzeugmaschinen, CNC-Technik und CAD/CAM-Systeme an der Fachhochschule Hannover.

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Inhaltsverzeichnis
1 Konstruktionslehre und Konstruktion17
2 Grundlagen des systematischen Konstruierens43
3 Integrierte Produktentwicklung72
4 Konstruktionsphase Planen126
5 Konstruktionsphase Konzipieren161
6 Konstruktionsphase Entwerfen235
7 Konstruktionsphase Ausarbeiten333
8 Konstruktion und Kosten387
9 Rechnerunterstütztes Konstruieren429
10 Übungsaufgaben448
11 Menschenorientierte Konstruktion524
12 Maschinenelemente594
Vorwort7
Inhalt9
1 Konstruktionslehre und Konstruktion17
1.1 Einführung und Erfahrungen21
1.2 Konstruktion im Betrieb26
1.3 Konstruktionsmethodik31
1.4 Konstruktionsarten33
1.5 Konstruktionsmethodik – Erwartungen38
1.6 Zusammenfassung41
2 Grundlagen des systematischen Konstruierens43
2.1 Technische Systeme44
2.1.1 Grundlagen und Begriffe44
2.1.2 Energie-, Stoff- und Informationsumsatz47
2.1.3 Black-Box-Methode51
2.1.4 Funktionsbeschreibung52
2.1.5 Wirkprinzipien für Teilfunktionen56
2.1.6 Entwicklungsschritte technischer Systeme57
2.2 Grundlegende Arbeitsmethoden60
2.3 Informationsverarbeitung in der Konstruktion65
2.4 Zusammenfassung70
3 Integrierte Produktentwicklung72
3.1 Der Entwicklungsprozess73
3.2 Der Lösungsprozess76
3.3 Bearbeiten von Ingenieuraufgaben79
3.4 Ablauf bei der Lösungssuche80
3.5 Ablauf des Konstruktionsprozesses83
3.6 Interdisziplinäre Zusammenarbeit89
3.7 Grundlagen der Kommunikation92
3.8 Grundlagen der Teamarbeit101
3.9 Ablauf des Designprozesses105
3.10 Ablauf von Ergonomieprozessen109
3.11 Useware – Entwicklungsprozess113
3.12 Kennzahlen Entwicklung und Konstruktion116
3.12.1 Aufgaben und Tätigkeiten116
3.12.2 Konstruktionsarten117
3.12.3 Durchlaufzeiten118
3.12.4 Produktprogramm und zugekaufte Leistungen121
3.12.5 Aufgaben und organisatorische Regelungen123
3.13 Zusammenfassung124
4 Konstruktionsphase Planen126
4.1 Planen der Produkte127
4.2 Klären der Aufgabenstellung129
4.3 Anforderungslisten132
4.3.1 Anforderungsarten133
4.3.2 Anforderungskataloge134
4.3.3 Formblatt für Anforderungslisten140
4.3.4 Aufstellen der Anforderungsliste141
4.3.5 Ergonomische Anforderungen146
4.3.6 Designanforderungen149
4.4 Qualitätssicherung beim Planen151
4.5 Quality Function Deployment (QFD)152
4.6 Zusammenfassung160
5 Konstruktionsphase Konzipieren161
5.1 Abstrahieren und Problem formulieren162
5.2 Funktionsstruktur und Funktionsanalyse163
5.3 Lösungen finden mit merkmalorientierten Methoden167
5.3.1 Lösungen finden durch Analogien168
5.3.2 Lösungen finden durch Variation169
5.3.3 Lösungen finden durch Kombination169
5.4 Lösungsprinzipien suchen170
5.4.1 Analyse von Veröffentlichungen171
5.4.2 Analyse bekannter technischer Systeme171
5.4.3 Anregungen durch Analogien172
5.4.4 Erkenntnisse aus Versuchen172
5.4.5 Kreativität und Intuition172
5.4.6 Brainstorming175
5.4.7 Brainwriting176
5.4.8 Methode 635177
5.4.9 Mapping Techniken179
5.4.10 Methode Morphologischer Kasten187
5.4.11 Methode der Ordnenden Gesichtspunkte192
5.4.12 Methode Konstruktionskatalog-Einsatz196
5.4.13 Methode Problemlösungsbaum201
5.5 Konstruieren mit Zulieferkomponenten202
5.5.1 Zulieferkomponenten und Eigenentwicklungen im Vergleich203
5.5.2 Produktentwicklung mit Zulieferkomponenten205
5.5.3 Zulieferorientiertes Konstruieren207
5.6 Lösungen entwickeln mit Bionik209
5.6.1 Technische Biologie und Bionik210
5.6.2 Bionischer Denk- und Handlungsprozess212
5.6.3 Ausblick und Hinweise213
5.7 Lösungen entwickeln mit Mechatronik215
5.7.1 Übersicht und Einführung216
5.7.2 Grundlagen mechatronischer Systeme217
5.7.3 Aktoren218
5.7.4 Sensoren219
5.7.5 Ausblick und Hinweise219
5.8 Bewerten von Lösungsvarianten220
5.8.1 Grundlagen der Bewertung221
5.8.2 Vorteil-Nachteil-Vergleich221
5.8.3 Dominanzmatrix222
5.8.4 Paarweiser Vergleich222
5.8.5 Erkennen von Bewertungskriterien223
5.8.6 Bewertung mit Punkten224
5.8.7 Bewertungspraxis in der Konzeptphase226
5.9 Qualitätssicherung beim Konzipieren230
5.10 Konzept und Konzeption231
5.11 Zusammenfassung232
6 Konstruktionsphase Entwerfen235
6.1 Allgemeine Forderungen an technische Produkte235
6.2 Arbeitsschritte beim Entwerfen236
6.3 Anwendung der Arbeitsschritte beim Entwerfen238
6.3.1 Gelenkige Aufhängung entwerfen und gestalten238
6.3.2 Entwerfen mit 3D-CAD/CAM-Systemen246
6.4 Grundsätze für das Entwerfen247
6.5 Gestaltungsgrundregeln249
6.5.1 Grundregel „Eindeutig“250
6.5.2 Grundregel „Einfach“251
6.5.3 Grundregel „Sicher“252
6.6 Gestaltungsprinzipien255
6.6.1 Prinzipien der Kraftleitung258
6.6.2 Regeln zur kraftflussgerechten Gestaltung260
6.7 Gestaltungsrichtlinien262
6.7.1 Fertigungsgerechte Gestaltung265
6.7.2 Montagegerechte Gestaltung276
6.7.3 Lärmarm konstruieren284
6.7.4 Recyclinggerechte Gestaltung289
6.7.5 Konstruktionsablauf mit Recyclingorientierung299
6.7.6 Entsorgungsgerechte Gestaltung314
6.8 Bewerten von Entwürfen318
6.9 Qualitätssicherung beim Entwerfen323
6.10 Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA)324
6.11 Zusammenfassung330
7 Konstruktionsphase Ausarbeiten333
7.1 Erzeugnisgliederung335
7.2 Zeichnungen339
7.3 Stücklisten342
7.3.1 Stücklistenaufbau344
7.3.2 Stücklistenarten347
7.3.3 Gliederung der Stücklistenarten353
7.3.4 Verwendung von Stücklisten354
7.4 Nummernsysteme356
7.4.1 Nummerungstechnik – Grundlagen356
7.4.2 Arten und Eigenschaften von Nummern357
7.4.3 Ziele der Nummerung358
7.4.4 Identnummern359
7.4.5 Klassifizierungsnummern359
7.4.6 Nummernsysteme362
7.4.7 Sachnummern365
7.4.8 Sachnummernsystem365
7.5 Sachmerkmale368
7.5.1 Sachmerkmalleisten370
7.5.2 Anzahl und Wertigkeit der Sachmerkmale372
7.5.3 Sachnummernsystem durch Klassifizierung über Sachmerkmale373
7.5.4 Methode zum Erarbeiten von Sachmerkmalen380
7.6 Qualitätssicherung beim Ausarbeiten383
7.7 Qualitätsdenken384
7.8 Zusammenfassung385
8 Konstruktion und Kosten387
8.1 Kostenbegriffe388
8.2 Kosteneigenschaften390
8.3 Einflussgrößen auf die Herstellkosten391
8.3.1 Anforderungen392
8.3.2 Lösungsprinzip392
8.3.3 Baugröße394
8.3.4 Stückzahl394
8.4 Kostengünstig Konstruieren394
8.5 Kostenermittlungsverfahren397
8.6 Relativkosten398
8.6.1 Vorteile und Nachteile398
8.6.2 Erarbeiten und Aktualisieren399
8.6.3 Darstellung und Beispiel400
8.6.4 Gültigkeit der Relativkosten401
8.6.5 Einsatz der Methode402
8.7 ABC-Analyse405
8.8 Wertanalyse410
8.8.1 Entwicklung der Wertanalyse412
8.8.2 Grundbegriffe der Wertanalyse413
8.8.3 Auswahlkriterien für Wertanalyseprojekte417
8.8.4 System Wertanalyse418
8.9 Methode zur Kostenanalyse420
8.10 Herstellkostenermittlung durch Kalkulation422
8.11 Zusammenfassung428
9 Rechnerunterstütztes Konstruieren429
9.1 CAD/CAM – Begriffe und Systeme429
9.1.1 CAD – Computer Aided Design430
9.1.2 CAP – Computer Aided Planning431
9.1.3 CAM – Computer Aided Manufacturing431
9.1.4 CAQ – Computer Aided Quality Assurance432
9.1.5 PPS – Produktionsplanung und -steuerung432
9.1.6 CAD/CAM432
9.1.7 CAID – Computer Aided Industrial Design433
9.2 Konstruieren mit 3D-CAD/CAM-Systemen434
9.3 Informationstechnik und Konstruktionsprozess442
9.4 Zusammenfassung447
10 Übungsaufgaben448
10.1 Aufgabenstellungen448
10.1.1 Aufgabenstellungen zu Kapitel 1448
10.1.2 Aufgabenstellungen zu Kapitel 2449
10.1.3 Aufgabenstellungen zu Kapitel 3452
10.1.4 Aufgabenstellungen zu Kapitel 4453
10.1.5 Aufgabenstellungen zu Kapitel 5456
10.1.6 Aufgabenstellungen zu Kapitel 6464
10.1.7 Aufgabenstellungen zu Kapitel 7466
10.1.8 Aufgabenstellungen zu Kapitel 8472
10.1.9 Aufgabenstellungen zu Kapitel 9475
10.2 Lösungen476
10.2.1 Lösungen zu Kapitel 1476
10.2.2 Lösungen zu Kapitel 2477
10.2.3 Lösungen zu Kapitel 3482
10.2.4 Lösungen zu Kapitel 4485
10.2.5 Lösungen zu Kapitel 5494
10.2.6 Lösungen zu Kapitel 6510
10.2.7 Lösungen zu Kapitel 7515
10.2.8 Lösungen zu Kapitel 8521
10.2.9 Lösungen zu Kapitel 9523
11 Menschenorientierte Konstruktion524
11.1 Menschenorientierung524
11.1.1 Konstruktionsorientierung auf Menschen526
11.1.2 Kompetenz der Konstrukteure526
11.1.3 Ethik - Grundlagen und Begriffe528
11.1.4 Technikbewertung und Ethik530
11.1.5 Die Ethische Maschine531
11.1.6 Ingenieurpsychologie533
11.2 Konstruktionsstrategie für Gerontik-Produkte537
11.2.1 Begriff Gerontik©537
11.2.2 Zukunft-Technologien538
11.2.3 Erfahrung und Alter539
11.2.4 Demografischer Wandel541
11.2.5 Bedürfnisse der Menschen541
11.2.6 Bedeutung der Gerontik©543
11.2.7 Fachgebiete mit dem Wortbildungselement Geronto546
11.2.8 Anforderungen an Produkte der Gerontik©551
11.2.9 Lösungen entwickeln mit Gerontik©554
11.2.10 Nutzung von Prinzipien554
11.2.11 Anzahl der Prinzipien556
11.2.12 Sieben Prinzipien der Gerontik©557
11.2.13 Grundbegriffe des Design560
11.2.14 Prinzipien des Universal Design562
11.2.15 Grundbegriffe der Ergonomie564
11.2.16 Entwicklung eines Sattelstuhls566
11.2.17 Strategie für Gerontikprodukte568
11.2.18 Zusammenfassung569
11.3 Strategie für frugale Produkte569
11.3.1 Frugale Produkte570
11.3.2 Frugale Innovation571
11.3.3 Geplantes Vorgehen572
11.4 Strategien gegen Obsolenszenz573
11.4.1 Geplante Obsoleszenz573
11.4.2 Optimale Lebens- oder Nutzungsdauer von Produkten574
11.4.3 Kernempfehlungen und Handlungsempfehlungen575
11.5 Reparatureignung von Produkten576
11.5.1 Instandhaltung576
11.5.2 Instandsetzungsgerechtes Konstruieren578
11.5.3 Reparatur-Nutzen und Aufwand579
11.6 Agile Produktenwicklung582
11.6.1 Agil - Begriffsklärung583
11.6.2 Agile Managementmethoden583
11.6.3 Scrum - Methode585
11.6.4 User Story Mapping591
11.6.5 Zusammenfassung592
12 Maschinenelemente594
12.1 Systematik und Einteilung594
12.2 Informationsblätter Maschinenelemente595
13 Literaturverzeichnis613
Quellen und weiterführende Literatur613
Konstruktionslehre und Konstruktionsmethodik613
Integrierte Produktentwicklung614
Interdisziplinäre Zusammenarbeit614
Kommunikation614
Grundlagen der Teamarbeit614
Ablauf Designprozesse615
Ablauf Ergonomieprozesse615
Useware-Entwicklungsprozess615
Kennzahlen615
Konstruktionsphase Planen616
Qualität in der Konstruktion616
Konstruktionsphase Konzipieren617
Ideenfindung617
Mapping Techniken617
Konstruktionskataloge618
Bionik619
Mechatronik620
Konstruktionsphase Entwerfen620
Sicherheit621
Fertigung und Montage621
Lärmarm konstruieren622
Recycling und Entsorgung622
Konstruktionphase Ausarbeiten623
Technisches Zeichnen623
Stücklisten624
Nummernsysteme624
Konstruktion und Kosten624
Rechnerunterstütztes Konstruieren625
Menschenorientierte Konstruktion626
Menschenorientierung626
Ethik626
Ingenieurpsychologie627
Konstruktionsstrategie für Gerontik-Produkte627
Gerontik© – Einordnung und Begriff627
Anforderungen an Produkte der Gerontik©628
Prinzipien der Gerontik©629
Grundlagen Design629
Design und Ergonomie630
Grundlagen Ergonomie630
Arbeitsgestaltung631
Strategie für frugale Produkte632
Frugale Produkte632
Frugale Innovation632
Strategien gegen Obsoleszenz632
Reparatureignung von Produkten633
Agile Produktentwicklung633
Maschinenelemente634
Sachwortverzeichnis635

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