GPE Vorlesung 01 Einfuehrung SS07

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Grundlagen der Produktentwicklung Einführung SS 07 – Vorlesung 01 – 20.04.2007 P fD I Ud Li d Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann Lehrstuhl für Produktentwicklung Freitag 12:15 13:45 Uhr MW 2001 Freitag 12:15-13:45 Uhr, MW 2001 Sprechstunde Prof. Lindemann Donnerstag, 11:00-12:00 Uhr und nach Vereinbarung bitte anmelden! und nach Vereinbarung bitte anmelden! GPE_VO_01 SS07 - 1 © 2007 Prof. Lindemann
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  • Grundlagen der ProduktentwicklungEinfhrung

    SS 07 Vorlesung 01 20.04.2007

    P f D I Ud Li dProf. Dr.-Ing. Udo LindemannLehrstuhl fr Produktentwicklung

    Freitag 12:15 13:45 Uhr MW 2001Freitag 12:15-13:45 Uhr, MW 2001

    Sprechstunde Prof. Lindemann Donnerstag, 11:00-12:00 Uhrund nach Vereinbarung bitte anmelden!und nach Vereinbarung bitte anmelden!

    GPE_VO_01 SS07 - 1 2007 Prof. Lindemann

  • Lehrstuhl fr Produktentwicklung: Mitarbeiter

    Jran GriebDavid Hellenbrand

    WissenschaftlicheMitarbeiter:Thomas Anton

    Leitung:Prof. Dr.-Ing. Udo LindemannProf. Dr. Kristina Shea

    Clemens HepperleFrank HoislDelia Ilie

    Christoph BaumbergerStefanie BraunDr.-Ing. Thomas Braun

    Dr.-Ing. Markus MrtlVerwaltung:Irene Blaschke-Claus

    Rafael KirschnerMatthias KreimeyerWolfgang Lauer

    Frank DeubzerBirgit DickHolger Diehl

    Edith Marquard-SchmittTechnisches Bro:Rainer Hinterberger

    Maik MaurerThomas MeiwaldMaximilian Mller

    Marco EngelhardChristoph ErteltMichael Filous

    Nikolaus GissibingerWerkstatt:Michael Riedl

    Nadja PequetMarkus PetermannJosef Ponn

    Stephan FrankeAndreas GaagCarlos Gorbea

    Robert WeiGeorg Knig (Azubi)Sebastian Nowak (Azubi)

    Julia RoelofsenMartin Graebsch

    Vorlesungsbetreuung und -organisation: David Hellenbrand ([email protected] )

    ( )

    GPE_VO_01 SS07 - 2 2007 Prof. Lindemann

  • Lebenslauf Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann

    Studium Maschinenbau

    Vertiefung Thermische Verfahrenstechnik

    Promotion Konstruktionstechnik

    15 5 J h I d i15,5 Jahre Industrie

    Konstruktion, CAD, Normung, Berechnung, Entwicklung,

    Vertrieb, Produktion, Geschftsfhrung

    seit 1995 Lehrstuhl fr Produktentwicklung

    GPE_VO_01 SS07 - 3 2007 Prof. Lindemann

  • Turbogetriebe in konventioneller Ausfhrung mit Gussgehuse

    GPE_VO_01 SS07 - 4Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • Turbogetriebe Lsung im Gehuse nach Baureihenkonstruktion

    GPE_VO_01 SS07 - 5Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • TAX Getriebe flexible Baureihe

    GPE_VO_01 SS07 - 6Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • TAX-Getriebe Gehuse mit Achsabstand 200 bis 1000mm

    GPE_VO_01 SS07 - 7Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • TAX-Getriebe Gehuse mit bersetzung 1:1,2 bis 1:10

    GPE_VO_01 SS07 - 8Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • TAX-Getriebe ein Beispiel

    GPE_VO_01 SS07 - 9Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • TAX-Getriebe mit mehr als 100 MW

    GPE_VO_01 SS07 - 10Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • Zahnradgetriebe mehr als nur Zahnrder!

    GPE_VO_01 SS07 - 11Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • HSWL 354

    GPE_VO_01 SS07 - 12Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • HSWL 354

    GPE_VO_01 SS07 - 13Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • Hubschrauber-Hauptgetriebe Prfstand

    GPE_VO_01 SS07 - 14Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • PKW-Antriebsstrang Prfstand

    GPE_VO_01 SS07 - 15Quelle: Renk AG 2007 Prof. Lindemann

  • Offset-Bogendruckmaschine

    GPE_VO_01 SS07 - 16Quelle: MAN Roland 2007 Prof. Lindemann

  • Offset-Bogendruckmaschine: Transferzylinder mit Sauger

    GPE_VO_01 SS07 - 17Quelle: MAN Roland 2007 Prof. Lindemann

  • Gliederung GPE

    01 Einfhrung 20.04.0702 Methoden I 27.04.0703 Methoden II 04.05.0704 Maschine als System Systemdenken 11.05.0705 Modellierung von Systemen 18.05.0706 Gestaltung Grundregeln und Prinzipien 25.05.0707 Schden im Maschinenbau 01 06 0707 Schden im Maschinenbau 01.06.0708 Beanspruchung 08.06.0709 Bauteilfestigkeit 15.06.07g10 Herstellgerechtes Konstruieren I 22.06.0711 Herstellgerechtes Konstruieren II 29.06.0712 Kostenzielorientiertes Entwickeln 06.07.07

    GPE_VO_01 SS07 - 18 2007 Prof. Lindemann

  • Einfhrung

    Einfhrung in die Vorlesung Grundlagen der Produktentwicklung

    AllgemeinesAllgemeines

    Lernziele der VorlesungPrfungPrfungLehrstuhlaktivittenPosition des Ingenieurs in der IndustriegBeispiele fr Zukunftstechnologien

    Ein Beispiel: Neuentwicklung eines Puffersystems einer Flaschenproduktionsanlage

    Neues FunktionsprinzipBedeutung der Maschinenelemente

    Zusammenfassung

    GPE_VO_01 SS07 - 19 2007 Prof. Lindemann

  • Lernziele dieser Vorlesung

    Erkennen der Bedeutung von (einfachen) Maschinenelementen

    Maschinen als System verstehen

    Erkennen des Zusammenwirkens der Grundlagen

    Bedeutung verschiedener Sichten im Bereich der gKonstruktion und Entwicklung

    GPE_VO_01 SS07 - 20 2007 Prof. Lindemann

  • Prfung

    Geplanter Prfungstermin: in KW 30 (23. 27. 07. 07)Gesamtzeit: 1,5h Prfungszeit (davon 1h

    Produktentwicklung und 0,5h Produktion)g , )Inhalt: VorlesungsinhaltPrfung: Schriftliche Prfung mit Multiple ChoiceErgebnis: Schein mit BenotungErgebnis: Schein mit BenotungAnmeldung: ber das myTUM-Portal

    GPE_VO_01 SS07 - 21 2007 Prof. Lindemann

  • Der Lehrstuhl fr Produktentwicklung

    Personal

    Industriepartner

    Labor

    Werkstatt

    Rechner und SoftwareRechner und Software

    Forschungsthemen

    Forschungs-kooperationen

    GPE_VO_01 SS07 - 22 2007 Prof. Lindemann

  • Umweltgerechte Produktentwicklung

    These:Unternehmen sehen Umweltauflagen als Kostentreiber!

    ThThese:Umwelt macht Spa, wenn wir damit Geld verdienen!

    GPE_VO_01 SS07 - 23 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel aus der Hans Huber Technologies AG

    sludge inflow

    cone Konus

    screen baskets

    press driveHauptantrieb

    bisher

    gSchlammzulauf

    cake discharge

    Siebkrper

    1 3

    4

    filtrate outlet filtrate tank

    1: pre-thickening zone 2: thickening zone 3: filtration zone 4: compressing zone

    d tli h b t W tgSchlammaustrag 2 filtrate outletFiltratablauf filtrate tankFiltrattank deutlich verbesserte Wartung

    deutlich leichtere Reinigung

    cone screen baskets press drive

    feste Spritzdsenleiste

    cone screen baskets press drive

    feste SpritzdsenleisteFlockungshilfsmittelverbrauch d i t 20 % neuKonus Siebkrper Hauptantrieb

    1: thickening zone 2 + 3: filtration zone 4: compressing zone

    Konus Siebkrper Hauptantrieb

    1: thickening zone 2 + 3: filtration zone 4: compressing zone

    reduziert um 20 %

    Klrschlamm-Menge d i t 20 %

    neu

    sludge inflow Schlammzulauf

    cake discharge Schlammaustrag

    1 2 3 4filtrate outletFiltratablauf

    sludge inflow Schlammzulauf

    cake discharge Schlammaustrag

    1 2 3 4filtrate outletFiltratablauf

    reduziert um 20 %

    Gewicht reduziert um 35 %

    GPE_VO_01 SS07 - 24 2007 Prof. Lindemann

  • Ansicht der neuen Schneckenpresse der Hans Huber AG

    GPE_VO_01 SS07 - 25 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel aus der Krones AG

    N t i kl i Fl k W h f i PET R li A lNeuentwicklung eines Flake-Wschers fr eine PET-Recycling-Anlage

    Erste darstellbare Ergebnisse sind:Fertigung:

    Senkung der Teilezahl und -vielfaltSenkung des Materialeinsatzes um teilweise 50 %um teilweise 50 %

    Nutzung:Senkung des Energieverbrauchs um 170 000 kWh/aVermeidung von FehlerquellenErhhung der Verfgbarkeit

    Entsorgung:Reduzierung des Materialmixes

    GPE_VO_01 SS07 - 26

    Reduzierung des Materialmixes

    2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel aus der Knorr-Bremse AG I

    Entwicklung einer modularen Bremssteuerung fr Schienenfahrzeuge

    bisherZusammenfassungeinzelner Gertezu Funktionsmodulen

    bisher

    neu

    Bessere Nutzung des verfgbaren Rechnersysteme

    Dezentrale

    PSGII: BR 185.1PSGII: BR 185.1PSGII: BR 185.1

    Einbauraumsy

    GPE_VO_01 SS07 - 27 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel aus der Knorr-Bremse AG II

    Variante 1 Variante 2 Variante 3Ausgangslsung

    Schaltschrank Variante 3:Teilezahl: reduziert um 90 %Teilezahl: reduziert um 90 %Gewicht: reduziert um 16 %Herstellkosten: reduziert um 60 %

    GPE_VO_01 SS07 - 28 2007 Prof. Lindemann

  • Berechnung und Konstruktion

    Fragen:Knnen wir berechnungsgerecht Konstruieren?Mssen wir CAD-gerecht Konstruieren?

    GPE_VO_01 SS07 - 29 2007 Prof. Lindemann

  • Kontinuierliche Integration blockiert primre Intelligenz

    GestaltungBerechnung

    Ein durch den Konstrukteur fertigungsgerecht angepasster Wert zieht ber die Berechnungs-vorschriften andere Werte nach. Ganzheitlich ist keine Fertigungsgerechtheit erreichbar.

    GPE_VO_01 SS07 - 30 2007 Prof. Lindemann

  • Entkopplung von Berechnungswerten und bertragenen Werten

    Berechnung

    Gestaltung

    Das Konzept fhrt zu einer Trennung von exakten Berechnungswerten und fertigungsgerechten Werten. Die zwischengeschalteten Mechanismen

    entsprechen dem intelligenten bertrag durch den Menschen.

    GPE_VO_01 SS07 - 31 2007 Prof. Lindemann

  • 3D-Skizzierer

    Innovatives Werkzeug zur Untersttzung von Kreativitt in frhen Phasen

    Ausgangssituation Handskizzen werden oft eingesetzt Skizzen knnen verschiedene

    Abstraktionsgrade enthalten 3D-CAD-Modelle knnen leicht verndert

    werdenwerden

    Ergebnisse 3D-Skizzen sind intuitiv erstellbar und aus

    allen Blickwinkeln betrachtbar Durchgngiger digitaler Prozess ist

    anzustreben

    GPE_VO_01 SS07 - 32 2007 Prof. Lindemann

  • Innovation mit Bionik

    These:Bionik wird gerne als Marketingschlagwort verwendet.

    FFragen:Was knnen wir aus der Biologie fr die Technik wirklichlernen und nutzen?Wie knnen wir Erkenntnisse aus der Natur in die Technik bertragen?

    GPE_VO_01 SS07 - 33 2007 Prof. Lindemann

  • Der Staubsauger und die Biologie

    GPE_VO_01 SS07 - 34 2007 Prof. Lindemann

  • Auch die Fliege saugt!

    Fliegenrssel: gbiologische Kanal-strukturen

    technische bersetzung

    GPE_VO_01 SS07 - 35 2007 Prof. Lindemann

  • Technische Umsetzung (Prototyp)

    K l t ktKanalstruktur abgeleitet vom Fliegenrssel

    Fadenheber abgeleitet vonabgeleitet von Schnecken-zungen

    CAD-Modell

    GPE_VO_01 SS07 - 36 2007 Prof. Lindemann

  • Innovation generieren

    These:Bei ausgereiften Technologien gibt es keine Leistungssprnge mehr.

    FFrage:Wie kann ein Technologiewechsel generiert werden?

    GPE_VO_01 SS07 - 37 2007 Prof. Lindemann

  • Leistungssteigerung einer Werkzeugmaschine

    Ziele High-Speed-Maschine:

    Schleifen von spezifischenBauteilen

    Schnittgeschwindigkeit erhhenerhhen

    Stckzeit reduzieren auf 50 %

    GPE_VO_01 SS07 - 38 2007 Prof. Lindemann

  • Alternative Grundkonzepte

    GPE_VO_01 SS07 - 39 2007 Prof. Lindemann

  • Freizeit: Entwicklung eines innovativen Klappradkonzeptes

    Schwachstellen bestehender Systeme:Schwachstellen am Markt verfgbarer Klapprder: fr groe Fahrer in der Regel nicht geeignet

    aufwendige Rahmenkonstruktion (viele Gelenke) aufwendige Rahmenkonstruktion (viele Gelenke) schlechtes Abrollverhalten und gewhnungsbedrftige

    Fahrdynamik relativ hohes Gewicht sehr hoher Preis eigentmliches DesignZiele fr die Neuentwicklung:

    Ei h f h F h Eignung auch fr sehr groe Fahrer normalen Fahrbetrieb mit guter Fahrdynamik

    ermglichen kompaktes Packma mit einfachem Klappmechanismus Leichtbaukonzept kostengnstige Konstruktion ansprechendes DesignL tLsungsansatz: Integration neuer, wartungsarmer Komponenten optimierter Rahmenbau Verwendung innovativer Fertigungsverfahren

    GPE_VO_01 SS07 - 40

    Verwendung innovativer FertigungsverfahrenProjektergebnis:Prototypische Umsetzung des Konzepts

    2007 Prof. Lindemann

  • Freizeit: Fernauslsung fr Lawinenairbags

    Ausgangssituation50 % aller Lawinenopfer werden bei einem Lawinen-pabgang so verschttet, dass eine selbstndigeBefreiung, ja sogar die Atmung unmglich ist. Erfolgtdie Rettung dieser Opfer nicht innerhalb von 15Minuten im Anbetracht der Situation in der Regel einMinuten im Anbetracht der Situation in der Regel einnahezu utopischer Wert sinkt die berlebenschanceauf nahe null. Der Lawinenairbag der Fa. ABS ist dasderzeit einzige System, das ein Verschtten desg yLawinenopfers verhindert. Heute ist der Anwendergezwungen das System selber per Hand auszulsen,was in manchen Fllen aufgrund von Panikreaktionoder Fehleinschtzung unterbleibtoder Fehleinschtzung unterbleibt.

    ZieleE t i kl i h t i h S t dEntwicklung eines mechatronischen Systems, das eine Fernauslsung unabhngig vom Benutzer ermglicht.

    GPE_VO_01 SS07 - 41 2007 Prof. Lindemann

  • Designseminar Entwicklung eines innovativen PDAs

    Ausgangssituation:In einem Seminar, an dem Design-Studenten der FH-Mnchen und Maschinenbau-Studenten der TU-Mnchen teilnahmen, galt es fr die Fa. mobilejoy ein innovatives PDA-Gehuse zu entwickeln und zuinnovatives PDA Gehuse zu entwickeln und zu konstruieren.

    Vorgehen1) Entwerfen unterschiedlicher Design-Konzepte.

    Maschinenbaustudenten untersttzen Prozess h di h d h f U b k i dmethodisch und achten auf Umsetzbarkeit der

    Entwrfe.2) Auswahl eines Entwurfs durch Fa. mobilejoy.3) Konstruktive Umsetzung des ausgewhlten3) Konstruktive Umsetzung des ausgewhlten

    Entwurfs.

    GPE_VO_01 SS07 - 42 2007 Prof. Lindemann

  • Medizintechnik: Herz-Lungen-Maschine

    Ausgangssituation Whrend operativer Eingriffe bei induziertem

    H ill d b i di H LHerzstillstand bernimmt die Herz-Lungen-Maschine die Zirkulation, Reinigung und Gasaufbereitung des Blutes. Die eingesetzten Systeme weisen folgende Schwachstellen auf:Systeme weisen folgende Schwachstellen auf: Die Perfusion des Patienten erfolgt nicht pulsatil, ist also nicht physiologisch.

    Bis heute existiert keine direkte Rckkopplung i h d kt ll i t lltzwischen dem aktuell eingestellten

    Betriebsmuster der Herz-Lungenmaschine und den dadurch hervorgerufenen Reaktionen im OrganismusOrganismus

    ZieleEntwicklung folgender Systeme Aggregat zur Realisierung einer pulsatilen

    Perfusion Regelung der Blutgase Regelung der Krpertemperatur

    GPE_VO_01 SS07 - 43

    Regelung der Krpertemperatur

    2007 Prof. Lindemann

  • Medizintechnik: Spreizgert fr die minimal invasive Chirurgie

    Brainstorming

    Aufgabenklrung

    IndividuelleLsungssuche Lsungssuche

    Im Team FormaleBewertung &Entscheidung

    VorauswahlVersuche

    g

    Pappspreizer

    GPE_VO_01 SS07 - 44

    pp p

    2007 Prof. Lindemann

  • Kleintierlogistik in der medizinischen ForschungEntwicklung eines PET- und MRT-kompatiblen Kleintiertrgers

    Ziel:Zur multimodalen Untersuchung von Stoffwechselvorgngen und der

    KonzeptCAD-Modell des Kleintiertrgers Anatomie von Kleintieren soll ein Trger

    entwickelt werden: Wiederholbare Positionierung

    Kleintiertrgers

    Materialversuche Sichere Fixierung und Narkotisierung PET- und MRT-KompatibilittPET-Tests

    Ergebnis:Durch die gewhlten Materialien kann der Kleintiertrger zur umfassenden Di hl i PET l h i

    MRT-Tests

    Diagnose sowohl in PET- als auch in MRT-Anlagen eingesetzt werden. Fixierung und Narkotisierung ermglichen sehr lange

    Ergebnis

    ermglichen sehr lange Untersuchungen. Kleintiertrger mit

    narkotisierter Nacktmaus

    GPE_VO_01 SS07 - 45

    Nacktmaus

    2007 Prof. Lindemann

  • Individualisierte Massenprodukte

    Individualisierte Produkte Vordefinierte Varianz Produktorientierung Steigende Komplexitt

    Jeder Kunde erhlt ein Produkt-

    orientierungIndividual-

    orientierung

    Steigende Komplexitt

    vollstndig auf seine Wnsche und Bedrfnisse angepasstes ProduktM th d W k d

    g

    Markt

    o e t e u g

    Methoden, Werkzeuge und Prozesse fr die Entwicklung und Produktion individualisierter Produkte zu Konditionen

    Markt-orientierung

    Produkte zu Konditionen vergleichbar mit Serienprodukten

    Maanfertigung ... ... fr alle Konsumgter Modularisierung Kundenorientierung Systemwechsel

    GPE_VO_01 SS07 - 46

    Systemwechsel

    2007 Prof. Lindemann

  • Produktstrukturmodell fr individualisierte Produkte

    VariantenbaumMerkmalbaumFreiheitsgrade

    XX

    X

    "klassisches"Varianten-management

    x xx

    x x xx

    xProduktvarianten

    Konfigurations-regeln

    HierarchieVererbung

    Wertebereichex x xx

    xx

    x

    x

    n

    t

    e

    n

    Struktur-variation

    Wertebereiche

    Komplexitt

    x

    x

    x xx x

    u

    t

    e

    i

    l

    v

    a

    r

    i

    a

    n

    logischeVerknpfungen

    math Funktionenx xx

    x xx

    x

    B

    a

    u

    ParametrischeVarianten

    math. Funktionen

    Konfiguration aufEigenschaftsebeneDefault-Werte

    Produktstruktur(Master-)Komponenten

    Produkt-konfiguration Vollstndigkeit

    Dokumentation

    GPE_VO_01 SS07 - 47 2007 Prof. Lindemann

  • Arbeitsgebiete des Lehrstuhls

    Arbeitsmethoden der Produktentwicklung

    P d kti tiProduktinnovation

    Produktentwicklungsprozesse

    (Parameter Kosten, Zeit, Qualitt, Flexibilitt, Verteilung, ...)

    Werkzeuge der ProduktentwicklungWerkzeuge der Produktentwicklung

    (CAD, VR, RP, ... Wissensmanagement)

    Technisches DesignTechnisches Design

    Ethik und Produktverantwortung

    GPE_VO_01 SS07 - 48 2007 Prof. Lindemann

  • Einfhrung

    Einfhrung in die Vorlesung Grundlagen der Produktentwicklung

    AllgemeinesAllgemeines

    Inhalt der VorlesungPrfungPrfungLehrstuhlaktivittenPosition des Ingenieurs in der IndustriegBeispiele fr Zukunftstechnologien

    Ein Beispiel: Neuentwicklung eines Puffersystems einer Flaschenproduktionsanlage

    Neues FunktionsprinzipBedeutung der Maschinenelemente

    Zusammenfassung

    GPE_VO_01 SS07 - 49 2007 Prof. Lindemann

  • Unterschiedliche Produkte

    GPE_VO_01 SS07 - 50 2007 Prof. Lindemann

  • Branchen in denen Ingenieuredes Maschinen- und Fahrzeugbaus ttig sind

    Dienstleistungs-sektor: 26 9%

    14,50%

    47,60% Maschinen- und Fahrzeugbau

    Land-, Forstwirtschaft,G t b 0 1%

    sektor: 26,9%

    Gartenbau: 0,1%3,70%

    0,70%0,10%

    2,30%

    0 20%1,80%

    3,50%

    Handel

    Verkehr und Fernmeldung

    Kredit- und Versicherungsgewerbe

    22,10% briges prod. Gewerbe

    0,20%Kredit- und Versicherungsgewerbe

    Ingenieurbros, Rechtsberatung, Werbung

    Erziehung, Unterricht, Kultur, Sport, Unterhaltung 3,30% Baugewerbe

    Gesundheits- und Sozialwesen

    ffentliche Verwaltung, Sozialversicherung

    brige Dienstleistungen

    Produzierendes Gewerbe: 73 %

    GPE_VO_01 SS07 - 51Quelle: Institut fr Arbeitsmarkt- und Berufsforschung 2001 2007 Prof. Lindemann

  • Ttigkeitsbereiche von Ingenieuren in Maschinenbauunternehmen

    Leitung, Stabsstellen

    6%

    Auenmontage

    Vertrieb20%

    Produktion10%

    Auenmontage6%

    Verwaltung4%

    Dienstleistungen5%

    Andere6%Forschung,

    Entwicklung und Konstruktion

    43%

    GPE_VO_01 SS07 - 52Quelle: VDMA-Ingenieurerhebung 2004 2007 Prof. Lindemann

  • Durchschnittliches Jahreseinkommen von Ingenieurennach Berufsjahren und Studienabschluss

    70

    80

    50

    60

    Fachhochschule

    30

    40

    i

    n

    T

    s

    d

    .

    Hochschule /Universitt

    Promotion

    10

    20

    0bis 5 Jahre 6 bis 10 Jahre ber 10 Jahre

    GPE_VO_01 SS07 - 53Quelle: VDI Verlag 2001 2007 Prof. Lindemann

  • Durchschnittliches Jahreseinkommen von Ingenieurennach Studiengang

    M th tik & N t i

    Verkehrstechnik

    Wirtschaftsing.

    Mathematik & Naturwiss.

    Verfahrenstechnik

    Bauing. / Bauwesen

    Maschinenbau

    Elektrotechnik

    0 10 20 30 40 50 60 70

    in Tsd.

    GPE_VO_01 SS07 - 54Quelle: VDI Verlag 2001 2007 Prof. Lindemann

  • Durchschnittliches Jahreseinkommen von Ingenieurennach Branche

    Architektur- und Ingenieurbros

    Beratung

    Chemie, Pharma

    Baugewerbe

    Energie & Verkehr

    A bilh ll d li f

    Elektrotechnik, Elektronik

    Metallerzeugung und -bearbeitung

    0 10 20 30 40 50 60 70

    Maschinen- und Fahrzeugbau

    Automobilhersteller und -zulieferer

    in Tsd.

    GPE_VO_01 SS07 - 55Quelle: VDI Verlag 2001 2007 Prof. Lindemann

  • Durchschnittliches Jahreseinkommen von Ingenieurennach Ttigkeitsbereich

    IT

    Projektmanagement

    Produktion & Fertigung

    F h & E t i kl

    Konstruktion

    Vertrieb & Marketing

    Forschung & Entwicklung

    0 10 20 30 40 50 60

    in Tsd.

    GPE_VO_01 SS07 - 56Quelle: VDI Verlag 2001 2007 Prof. Lindemann

  • Ingenieure im Maschinenbau 2004: Kontinuierlicher Zuwachs

    16,0%

    14,6%

    160

    180

    200

    14 0%

    16,0%

    18,0%

    10,5%

    12,3%

    120

    140

    160

    d

    10,0%

    12,0%

    14,0%

    s

    c

    h

    f

    t

    i

    g

    t

    e

    n

    7,0%

    8,2%

    60

    80

    100

    i

    n

    T

    s

    d

    6,0%

    8,0%

    10,0%

    i

    l

    a

    n

    d

    e

    n

    B

    e

    s

    20

    40

    60

    2,0%

    4,0%

    A

    n

    t

    e

    74,3 87,7 102,4 114,1 130,9 139,80

    1982 1988 1995 1998 2001 20040,0%

    GPE_VO_01 SS07 - 57Quelle: VDMA-Ingenieurerhebung 2004 2007 Prof. Lindemann

  • Bedarf an Ingenieuren im Maschinenbau bis 2009(Einschtzung durch Unternehmen)

    60% 51%

    41%50%

    60%n

    %

    30%

    40%

    e

    r

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    e

    h

    m

    e

    n

    i

    n

    20%

    30%

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    u

    n

    g

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    n

    t

    1%

    7%10%

    E

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    w

    a

    r

    t

    0%Zunahme Gleich-

    bleibendAbnahme keine

    Angaben

    GPE_VO_01 SS07 - 58Quelle: VDMA-Ingenieurerhebung 2004 2007 Prof. Lindemann

  • Derzeitige Akzeptanz von Bachelor- und Master-Studiengngenin der Industrie

    ich kenne diese Studiengnge

    41%

    ich kenne diese Studiengnge nicht

    15%i

    ich habe von diesen Studiengngen

    gehrt41%

    keine uerung3%

    GPE_VO_01 SS07 - 59Quelle: DIHK 2004 2007 Prof. Lindemann

  • Entwicklung der Ingenieursausbildung:Wnsche der Maschinenbau-Unternehmen

    Entwicklung der Ingenieurausbildung: Wnsche der Maschinenbau-Unternehmen

    interdisziplinreKenntnisse

    method./sozialeKompetenzen

    anwendungsorientiertesWissen

    ausbauen/ausweiten

    so bleiben

    Praxisphase

    tiefe theoret.Grundlagenwissen

    reduzieren/verkrzen

    breite theoret.Grundlagenwissen

    Lnge Studium

    0% 20% 40% 60% 80% 100%

    Anteil Antworten in Prozent

    Quelle: VDMA-Ingenieurerhebung 2004

    GPE_VO_01 SS07 - 60Quelle: VDMA-Ingenieurserhebung 2004 2007 Prof. Lindemann

    g g

  • Studienziele Kompetenzen eines Ingenieurs

    Theoriekompetenz

    Methodenkompetenz

    Problemlsekompetenz

    InnovationskompetenzLsungsideenZiel

    analysierenEigenschaften

    ermitteln

    Lsungsideen

    Zielanalysieren

    Eigenschaftenermitteln

    Innovationskompetenz

    Schnittstellenkompetenz

    Zielplanen

    ermitteln

    Entscheidungenherbeifhren

    Problem strukturieren

    Ziel-erreichungabsichern

    Zielplanen

    ermitteln

    Entscheidungenherbeifhren

    Problem strukturieren

    Ziel-erreichungabsichern

    soziale Kompetenz

    HandlungskompetenzEntscheidungskompetenzSprachkompetenz

    GPE_VO_01 SS07 - 61

    p petc.

    2007 Prof. Lindemann

  • Tagesablauf eines managementorientierten Ingenieurs

    Uhrzeit Ttigkeit Problemart

    8.00 Uhr Planung der Konstruktionstermine. Organisation8.00 Uhr

    8.20 Uhr

    Planung der Konstruktionstermine.

    Suche nach externem Konstruktionsbro. Telefonische Ver-handlung ber den Einsatz von Konstrukteuren fr 6 Wochen.

    Organisation

    Organisation

    8.30 Uhr Anruf von engl. Raffinerie: "Getriebe-Totalschaden". Suchenach Berechnung und Zeichnung; Studium der Unterlagen.

    Sprachproblem

    9.00 Uhr Suche nach einem Konstrukteur und Monteur, die sofort hinfahren, Schaden klren, Ersatzradsatz einbauen. Besprechung der Verhaltensregeln gegenber Kunden.

    Organisation

    Menschen-fh

    9.30 Uhr Produktbesprechung "Getriebe" mit Verkauf, Projektierung, Produktion, Werksleitung: Liefertermin von Getrieben mit Konventionalstrafe

    fhrung

    Organisation

    12.00 Uhr

    Auftragseingang mig! Was tun?

    Mittagspause

    g

    GPE_VO_01 SS07 - 62 2007 Prof. Lindemann

  • Tagesablauf eines Ingenieurs in der Konstruktion

    Uhrzeit Ttigkeit Problemartg

    8.00 Uhr Diskussion mit Abteilungsleiter ber Kostenstruktur des Getriebes - berprfung der Berechnungsgrundlagen.

    WirtschaftlichkeitTechnik

    8.30 Uhr

    10.00 Uhr

    Einholen von Kosteninformationen zu Zahnrdern beim Lieferanten.

    Arbeitsschritte bei der Montage eines Getriebes

    Informations-beschaffung

    10.20 Uhr

    Arbeitsschritte bei der Montage eines Getriebes durchgehen.

    Diskussion mit Werkstatt ber Verbesserungspotential in der Montage

    Technik

    Informations-beschaffung

    11.00 Uhr

    Montage.

    ndern von Bauteilen zur Montageoptimierung.

    Mitt

    beschaffung

    Technik

    12.00 Uhr Mittagspause

    GPE_VO_01 SS07 - 63 2007 Prof. Lindemann

  • Einfhrung

    Einfhrung in die Vorlesung Grundlagen der Produktentwicklung

    AllgemeinesAllgemeines

    Inhalt der VorlesungPrfungPrfungLehrstuhlaktivittenPosition des Ingenieurs in der IndustriegBeispiele fr Zukunftstechnologien

    Ein Beispiel: Neuentwicklung eines Puffersystems einer Flaschenproduktionsanlage

    Neues FunktionsprinzipBedeutung der Maschinenelemente

    Zusammenfassung

    GPE_VO_01 SS07 - 64 2007 Prof. Lindemann

  • Zukunftstechnologien / Brennstoffzellen

    Ziele

    Ersatz von Batterien und Generatoren

    Ablsung des Verbrennungsprinzips fossiler Brennstoffe

    Herausforderungen

    Kosten Versuchsanlage fr Membran-

    Brennstoffzellenblcke im Stuttgarter Zentrum fr Luft- und Raumfahrt

    Haltbarkeit (hoher Verschlei)

    Bauraum

    Zentrum fr Luft und Raumfahrt

    Gewicht

    P t t PKW B Ei t l A t i b i M ktPrototypen von PKWs, Bussen und Kleintransportern

    Einsatz als Antrieb im MassenmarktLaptops mit Brennstoffzellenantrieb ?

    GPE_VO_01 SS07 - 65www. DieBrennstoffzelle.de 28.01.2005 2007 Prof. Lindemann

  • Zukunftstechnologien/Mechatronik

    Zi lZiele

    Mechanische und elektronische Bauteile kombinieren um komplexe Systeme dezentral zu steuern und zu p yregeln.

    Kostenersparnis und geringe Anflligkeit durch modulare Struktur (kleine billige und kompatiblemodulare Struktur (kleine, billige und kompatible Einheiten werden intelligent kombiniert, statt groe integrierte Strukturen zu entwickeln).

    Herausforderungen

    Mechatronik erfordert die Kombination vieler bisher i l Di i li M hi b El kt t h ikeinzelner Disziplinen: Maschinenbau, Elektrotechnik,

    Hard- und Software. Manipulator fr die minimal

    invasive Chirurgie

    Mechatronik ist in vielen Bereichen bereits eingesetzt und auf dem Vormarsch ?

    GPE_VO_01 SS07 - 66Quelle: Manager-Magazin, 23.08.2001 2007 Prof. Lindemann

  • Zukunftstechnologien/Nanotechnik

    Zi lZiele

    Aus kleinen Bausteinen Materialien mit bislang unbekannten physikalischen und chemischen p yEigenschaften entwickeln.

    Miniaturmaschinen bauen.

    Herausforderungen

    Lange Entwicklungszeiten Jeder Felszahn im Nano-Atoll besteht aus einem Atombesteht aus einem Atom. Knftig sollen so Maschinen

    gebaut werden.

    Lowtech-Anwendungen sind bereits auf dem Markt (z B als

    Frhestens 2010: Hightech-A d ( B R b t ibereits auf dem Markt (z.B. als

    Beimischung oder aufgedampfte Oberflchen)

    Anwendungen (z.B.: Roboter im Blutkreislauf zum beseitigen von

    Trombosen)?

    GPE_VO_01 SS07 - 67Quelle: Manager-Magazin, 23.08.2001 2007 Prof. Lindemann

  • Zukunftstechnologien/Supraleitung

    Ziel

    Elektrischen Leitungswiderstand minimieren

    Herausforderungen

    Hohe Kosten noch keine ausgereiften Hohe Kosten, noch keine ausgereiften Produktionsmethoden

    Khlung Der Aufbau moderner Supraleiter, hier ein Modell, ist sehr komplex. , pDie Schichten mssen exakt

    angeordnet sein, um bei eisigen Temperaturen Strom ohne Widerstand fortzuleiten.

    D t ill it S l it F h t 2010 G A l ?Detaillsungen mit Supraleitern im Einsatz. Frhestens 2010: Grere Anlagen funktionieren mit Supraleitern. ?

    GPE_VO_01 SS07 - 68Quelle: Deutsche Physikalische Gesellschaft, 2004 2007 Prof. Lindemann

  • Einfhrung

    Einfhrung in die Vorlesung Grundlagen der Produktentwicklung

    AllgemeinesAllgemeines

    Inhalt der VorlesungPrfungPrfungLehrstuhlaktivittenPosition des Ingenieurs in der IndustriegBeispiele fr Zukunftstechnologien

    Ein Beispiel: Neuentwicklung eines Puffersystems einer Flaschenproduktionsanlage

    Neues FunktionsprinzipBedeutung der Maschinenelemente

    Zusammenfassung

    GPE_VO_01 SS07 - 69 2007 Prof. Lindemann

  • Gesamtanlage PET-Flaschenproduktion, Abfllung, Verpackung

    GPE_VO_01 SS07 - 70 2007 Prof. Lindemann

  • Bisheriges Konzept zur Pufferung des Transportguts: Puffertische

    Maschinenstrung: Nachteile:

    Transportgut staut sich auf vorgesehener Flche

    Scheuerstellen am Transportgut

    Reservierung groer Flchen

    GPE_VO_01 SS07 - 71 2007 Prof. Lindemann

  • Prinzipskizze zum Befllen und Leeren des neuen Pufferkonzepts

    GPE_VO_01 SS07 - 72 2007 Prof. Lindemann

  • Speicherprinzip der Pufferkette

    Umlenkschlitten

    Bandrckfhrung

    Eingang

    Ausgang

    GPE_VO_01 SS07 - 73 2007 Prof. Lindemann

  • Neues Pufferkonzept

    GPE_VO_01 SS07 - 74 2007 Prof. Lindemann

  • Gesamtmodell Umlenkschlitten

    U l k dUmlenkung der befllten Transportkette

    Umlenkung der leeren Transportkette

    Einfahrende KetteEinfahrende Kette

    Schlittenverbindung

    Umlenkrad mit Zentrierrad

    GPE_VO_01 SS07 - 75

    Ausfahrende Kette

    2007 Prof. Lindemann

  • Kopplung und Lagerung der Schlittenhlften und des Zentrierrads

    groe Radiallager erforderlich

    hohe Reaktionskrfte mssen aufgenommen werden starre Kopplung der Schlittenhlften

    Einstellmglichkeit um Grundeinstellung vorzunehmenvorzunehmen

    GPE_VO_01 SS07 - 76

    Minimalhhe der Schlittenkopplung

    2007 Prof. Lindemann

  • Umlenkung der Kette

    A h b d K ttAusheben der Kette aus der Fhrung

    Ausschwenkstift

    Einschwenkstift

    Ausschwenkstift

    B li hk it f dBeweglichkeitsanforderungan die Kette

    GPE_VO_01 SS07 - 77 2007 Prof. Lindemann

  • Kettenglied mit Mglichkeit zur Kreisaushebung mit Nocken

    Steuernocke zum A h kAusschwenken

    Steuernocke zum Einschwenken

    GPE_VO_01 SS07 - 78 2007 Prof. Lindemann

  • Aus- und Einschwenkvorgang

    Ausschwenkstift (fest am Schlitten)Ausschwenkstift (fest am Schlitten)

    F h t i htFahrtrichtung

    Einschwenkstift (fest am Schlitten)

    GPE_VO_01 SS07 - 79

    Einschwenkstift (fest am Schlitten)

    2007 Prof. Lindemann

  • Bilder Produktentwicklung

    GPE_VO_01 SS07 - 80 2007 Prof. Lindemann

  • Einfhrung

    Einfhrung in die Vorlesung Grundlagen der Produktentwicklung

    AllgemeinesAllgemeines

    Inhalt der VorlesungPrfungPrfungLehrstuhlaktivittenPosition des Ingenieurs in der IndustriegBeispiele fr Zukunftstechnologien

    Ein Beispiel: Neuentwicklung eines Puffersystems einer Flaschenproduktionsanlage

    Neues FunktionsprinzipBedeutung der Maschinenelemente

    Zusammenfassung

    GPE_VO_01 SS07 - 81 2007 Prof. Lindemann

  • Zusammenfassung

    Jedes Element einer Maschine erfllt eine oder mehrere Teilfunktionen, die letztendlich die G tf kti d M hi tGesamtfunktion der Maschinen erst ermglichen. Auch kleine Maschinenelemente erfordern daher besondere Sorgfalt beim Entwurf und der Auslegung.

    Auch vermeidlich kleinere Aufgaben erfordern Auch vermeidlich kleinere Aufgaben erfordern eine enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Fachdisziplinen. Kooperation

    Erfolgreiches Entwickeln konkurrenzfhiger Produkte ist heute nur noch im Team mglich

    +

    Kommunikation !

    Produkte ist heute nur noch im Team mglich.

    GPE_VO_01 SS07 - 82 2007 Prof. Lindemann

  • Entwicklungs-bersicht ber den Produktentwicklungsprozess

    gaufgabe Marktanforderungen

    Produktanforderungen

    Funktionen Energie wandelnMechanische

    EnergieElektrische

    Energie

    Generator

    Prinziplsungen

    Gestaltlsungen

    ProduktFertigungs- & montage-technische Lsungen

    GPE_VO_01 SS07 - 83

    g

    2007 Prof. Lindemann

  • Gliederung GPE

    01 Einfhrung 20.04.0702 Methoden I 27.04.0703 Methoden II 04.05.0704 Maschine als System Systemdenken 11.05.0705 Modellierung von Systemen 18.05.0706 Gestaltung Grundregeln und Prinzipien 25.05.0707 Schden im Maschinenbau 01 06 0707 Schden im Maschinenbau 01.06.0708 Beanspruchung 08.06.0709 Bauteilfestigkeit 15.06.07g10 Herstellgerechtes Konstruieren I 22.06.0711 Herstellgerechtes Konstruieren II 29.06.0712 Kostenzielorientiertes Entwickeln 06.07.07

    GPE_VO_01 SS07 - 84 2007 Prof. Lindemann