Jahresbericht 2010 - Fachgebiet DiK - Technische Universit¤t

Jahresbericht 2010

Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)Prof. Dr.-Ing. R. AnderlTechnische Universität DarmstadtPetersenstraße 3064287 Darmstadt

Vorwort Prof. Dr.-Ing. R. Anderl 7

Lehrangebot im Bachelorstudium 11Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung (GeDV) 12Programmiersprachen und Techniken (PST) 13Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD) 15Grundlagen des CAE/CAD 17PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education 19

Lehrangebot im Masterstudium 21Virtuelle Produktentwicklung A - CAD-Systeme und CAx-Prozessketten 23Virtuelle Produktentwicklung B - Produktdatenmanagement 25Virtuelle Produktentwicklung C - Produkt- und Prozessmodellierung 27Verteilter rechnerunterstützter Produktentstehungsprozess (vPEP) 29Tutorium: CAD-/CAM-Prozesskette in Prozesslernfabrik 31Tutorium: Advanced CAX mit CATIA V5 32Tutorium: Collaborative Engineering mit PTC Windchill 33Tutorium: Nutzung von 3D-Objekten in der technischen Produktdokumentation 35Advanced Design Project: Collaborative Engineering 37Advanced Design Project: Entwicklung eines Baukastensystems zur Modellierung von Fördersystemen auf Basis von Linearführungseinheiten aus Spaltprofilen 38Advanced Design Project: Rechnerunterstützte Entwicklung ergonomie- und designorientierter Produkte 39Advanced Design Project: Prozessmodellierung 41 Forschung 43LOEWE-Zentrum ”AdRIA”: Adaptronik - Research, Innovation, Application 45LOEWE-Zentrum ”CASED”: Center for Advanced Security Research Darmstadt 47BRAGECRIM-Initiative: FedMan 49ProSTEP iViP e.V. Projektgruppe „C3I“ 51DFG: Innovative Programmierung und Steuerung von Industrierobotern zur Steigerung der Bearbeitungsqualität 53Graduate School of Computational Engineering 55Sonderforschungsbereich 666 57Sonderforschungsbereich 805 61SP2 - Sichere Datenaustauschprozesse in der unternehmensübergreifenden Produktentwicklung 65Topologie der Technik - Global Engineering 67TRUST - Teamwork in unternehmensübergreifenden Kooperationen 68Alstom - 3D based Rendering Concept 69BMW Group - PLM System-Strategie 70Adam Opel AG - Trends in Virtual Product Development 71 Rolls-Royce – DiK Kooperationsprojekt 72

Preface Prof. Dr.-Ing. R. Anderl 77

Bachelor program 81Basics of Data Processing (GeDV) 82Programming Languages and Techniques (PST) 83Introduction to Computer Aided Design (CAD) 85Basics of CAE/CAD 87PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education 89

Master program 91Virtual Product Development A - CAD systems and CAx process chain 93Virtual Product Development B - Product Data Management 94Virtual Product Development C - Product- and Process Modelling 95Distributed IT-supported product creation (vPEP) 97Tutorium: CAD/CAM process chain in process learning factory CiP 99Tutorial: Advanced CAX with CATIA V5 100Tutorial: Collaborative Engineering with PTC Windchill 101Tutorial: Use of 3D-Objects in Technical Product Documentation 102Advanced Design Project: Collaborative Engineering 103Advanced Design Project: Development of a modular system for modeling conveying systems based on bend splitting profiles 104Advanced Design Project: Computer-Aided Development of Ergonomic and Design-Oriented Products 105Advanced Design Project: Process Modeling 107

Research 109LOEWE Centre”AdRIA”: Adaptronik - Research, Innovation, Application 111LOEWE Center ”CASED”: Center for Advanced Security Research Darmstadt 113BRAGECRIM-Initiative: FedMan 115PROSTEP iViP Association project group „C3I“ 117DFG: Innovative Programming and Control of Industry Robots for the Enhancement of the Machining Quality 119 Graduate School of Computational Engineering 121Collaborative Research Center 666 123Collaborative Research Center 805 127SP2 - Secure Data Exchange Processes in Cross-Enterprise Product Development 131 Topology of Technologies - Global Engineering 133TRUST - Teamwork in interorganizational Cooperations 134Alstom - 3D based Rendering Concept 135BMW Group - PLM System Strategy 136Adam Opel AG - Trends in Virtual Product Development 137Rolls-Royce - DiK Cooperation Project 138

Statistiken - Statistics 141Bachelor Prüfungen / Bachelor Examinations 143Master Prüfungen / Master Examinations 144Dissertationen und Veröffentlichungen / Doctor Theses and Publications 145

Dissertationen / Doctor Theses 146

Mitarbeiter des DiK / Staff 147

7

Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruk-tion (DiK) ist eines von 27 Fachgebieten des Fach-bereichs Maschinenbau (FB 16) der Technischen Universität Darmstadt. Das Berichtsjahr 2010 war ein erfolgreiches, aber auch ereignisreiches und sehr herausforderndes Jahr. Mein Dank gilt deshalb allen meinen Mitarbeitern für die hervorragende und erfolgreiche Zusammenarbeit sowie für die fruchtbare und motivierende Arbeitsatmosphäre. Dem Dekanat des Fachbereichs Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt, meiner Kolle-gin und meinen Kollegen des Fachbereichs Maschinenbau danke ich für ihre vielfältige Unterstützung. Ebenso möchte ich mich beim Präsidium und bei der Verwaltung der Technischen Universität Darmstadt für ihre Unterstüt-zung bedanken.Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion leistet seinen Beitrag in der universitären Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Informations-verarbeitung im Maschinenbau. Die Aktivitäten des DiK werden durch seine Aufgabenbereiche in

• der Lehre im Bachelor- und Masterstudium und• der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung repräsentiert. In der universitären Lehre wurden durch das DiK erneut sehr viele Studie-rende ausgebildet. Im Bachelorprogramm wurden 1367 Prüfungen in den Fächern „Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung“, „Einführung in das rechnerunterstützte Konstruieren (CAD)“ und „Grundlagen des CAE/CAD“ abgenommen. Im Hauptstudium bzw. im Masterprogramm fanden 344 Prüfungen im Fach „Virtuelle Produktentwicklung“ mit seinen Teilen A, B und C statt.

Vorwort Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

8

Im Jahr 2010 wurden auch neue Initiativen für innovative Forschungsthe-men in den vier Kompetenzbereichen

• Methoden zur Informationsmodellierung,• Virtuelle Produktentwicklung,• Verteiltes und kooperatives Arbeiten und• CAx-Labor

gestartet.

Der Kompetenzbereich „Methoden zur Informationsmodellierung“ entwi-ckelt objektorientierte Verfahren und Werkzeuge zur Informationsmodellie-rung. Die Schwerpunkte liegen in der Entwicklung von Produktmodellen, wie z.B. die der internationalen Norm ISO 10303 (STEP), aber auch in der Evaluierung neuer Modellierungstechniken, wie beispielsweise UML (Uni-fied Modeling Language).

Im Kompetenzbereich „Virtuelle Produktentwicklung“ werden digitale Pro-duktentwicklungs- und Produktionsplanungsmethoden erforscht. Ziel ist es, einmal beschriebene Produktdaten durchgängig in Prozessketten weiter zu verarbeiten (CAx-Prozessketten). Dabei werden Lösungen zur Verwaltung (Produktdatenmanagement-Systeme), zur Visualisierung (Virtual Reality Techniken) und zur Steuerung (Workflow Management) der Produktdaten entwickelt. Ein Schwerpunkt liegt in der Erforschung und Anwendung von featurebasierten, parametrischen und wissensbasierten 3D-CAD-Systemen für die interdisziplinäre Entwicklung von Produkten.

Im Forschungsbereich „Verteiltes und kooperatives Arbeiten“ wird untersucht, wie sich Produktentwicklungsprozesse örtlich und zeitlich verteilen lassen. Im Mittelpunkt der Forschung steht dabei die Verteilung von Produktent-wicklungsaufgaben über Ländergrenzen und Zeitzonen hinweg sowie die Untersuchung der damit verbundenen Informationsflüsse und notwendigen Basistechnologien, wie beispielsweise XML (Extensible Markup Language). Überaus interessant sind auch die Forschungsarbeiten zur Vatrauensbildung und zum Vertrauenserhalt in unternehmensübergreifenden Kooperationen.

9

Weiterentwickelt wurde unser CAx-Labor, in dem nun neue, rechnerunter-stützte Methoden zum Produktdesign erforscht werden. In diesem Zusam-menhang wurde das CAx-Labor dieses Jahr mit einem autostereoskopischen Multiviewer-Bildschirm zur Visualisierung von Produktdaten bereichert. Weiter spielt auch das Wechselspiel zwischen digitalem Produktdesign und realen Entwürfen, insbesondere realen Prototypen, eine zentrale Rolle.

Das Jahr 2010 war ein erfolgreiches Jahr. In der Lehre wie auch in der For-schung wurden die angestrebten Ziele und Meilensteine mehr als erreicht.

Die wichtigsten Ereignisse waren die erfolgreichen Zwischenergebnisse und Abschlüsse der Industrieprojekte mit den Partnern Alstom, BMW, Isra Visi-on, Opel und Rolls Royce. Um den wachsenden Anforderungen in der Lehre gerecht zu werden, wurden 100 neue Rechner für das IiM (Informationsver-arbeitung im Maschinenbau) erworben.

Im Jahr 2010 wurde im Rahmen der PACE Partnerschaft wieder ein Advan-ced Design Project mit den amerikanischen Universitäten Virginia Tech und Howard University, der mexikanischen Universität ITSEM (Monterrey) sowie der Jiao Tong University (Shanghai) erfolgreich durchgeführt, bei dem Vorle-sungen über die Videokonferenztechnik live von und nach USA, Mexiko und China übertragen wurden.

Besonders hervorheben möchte ich selbstverständlich auch die erfolgreichen Promotionen von Herrn Jens Malzacher, Herrn Majid Rezaei, Herrn Daniel Spieß und Frau Diana Völz. Herzlichen Glückwunsch und viel Erfolg bei der weiteren beruflichen Karriere!Mein besonderer Dank gilt vor allem allen Mitarbeitern des DiK, die mit ih-rer Motivation und ihrem engagierten Einsatz die Erfolge des Jahres 2010 ermöglichten.

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

11

Allgemeines

Das Lehrangebot im Bachelorstudium umfasst, begleitet von intensiven Übungen, Vorlesungen zur Einführung in die Methoden der Datenverarbeitung. Die Vorlesungen sind in-haltlich auf die Tätigkeitsfelder der zukünftigen Ingenieure ausgerichtet. Eingebunden ist das Lehrangebot in die ersten beiden Semester, für den Studienbereich Computational En-gineering in das dritte Semester und setzt sich zusammen aus:

1. Semester

• Vorlesung Grundlagen der elektronischen Datenverar-beitung (GEDV)

• Übung Programmiersprachen und -techniken (PST)

2. Semester

• Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD) (mit begleitenden Übungen)

4. Semester

• Grundlagen des CAE/CAD

Die Lehrinhalte und Lernziele sind so ausgewählt, dass fun-dierte Kenntnisse zur Datenverarbeitung im Maschinenbau vermittelt werden. Eine besondere Bedeutung besitzt dabei das Arbeiten mit einem parametrischen 3D-CAD-System im 2. Semester. Dies erfolgt ausgerichtet auf die Prozesskette Konstruktion mit dem Ziel, alle einmal erzeugten Produktda-ten in späteren Prozessstadien effizient weiterverwenden zu können. Diese Ausbildung wird im 3. und 4. Semester in der Vorlesung Maschinenelemente fortgeführt.

Lehrangebot Bachelorstudium

URL für weitere Informationen: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/bachelor_dik/index.de.jsp

12

Allgemeines

Der Inhalt und Lehrplan der Vorlesung „Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung“ ist auf die Anforderun-gen des Maschinenbaus an die Datenverarbeitung ausgelegt. Es werden die für den Maschinenbau relevanten Themen der heutigen Datenverarbeitung behandelt. Im Rahmen des Kurses werden ausgewählte Kapitel der technischen, prak-tischen und angewandten Informatik vermittelt, die zur methodischen und effektiven Anwendung sowie dem grund-legenden Verständnis der EDV im Ingenieuralltag eine unbe-dingte Voraussetzung bilden.

Ein Schwerpunkt des Inhaltes liegt in der Vorstellung des Softwarelebenszyklus, der die Grundlage einer methodi-schen Softwareentwicklung darstellt. Weiterhin wurden im Rahmen der vorlesungsbegleitenden Übung „Programmier-sprachen und -techniken“ die dargestellten Themengebiete anhand praktischer Beispiele vertieft.Lernziele der Vorlesung:

• Beherrschung der mathematischen und technischen Grundlagen der EDV

• Fähigkeit zur Entwicklung von Datenstrukturen und Al-gorithmen

• Fähigkeit zur Entwicklung objektorientierter Software• Kenntnisse über die Hardware elektronischer Rechen-

anlagen und verteilter Systeme• Verständnis des Zusammenhangs zwischen Betriebssys-

temen und Anwendungssoftware• Kenntnis von verschiedenen Anwendungssystemen

Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung (GeDV)

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. André PicardE-Mail: [email protected]

Dipl.-Ing. Oliver Weitzmann E-Mail: weitzmann@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.iim.maschinen bau.tu-darmstadt.de/gedv/

13

Allgemeines

In der Übung zur Vorlesung GeDV werden die Lehrinhalte aus dem Themengebiet „Methoden der Programmierung“ vertieft. Im Vordergrund steht das Erlernen der program-miertechnischen Grundlagen für Ingenieure und die me-thodische Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Soft-wareproblemen. Neben der theoretischen Einführung wird in betreuten Übungen im Ausbildungszentrum „IiM“ der Umgang mit Betriebssystemen und dem Berechnungssystem MATLAB vermittelt. Weitere Schwerpunkte sind der Umgang mit Programmkonstrukten, die methodische Softwareent-wicklung, Planung und Umsetzung von Algorithmen, der Datenaustausch durch Dateioperationen und die Program-mierung graphischer Benutzerschnittstellen.

Der Kurs schließt mit einer Teamarbeit ab, welche in Teams zu je vier Studenten zu bearbeiten ist. Bei einem entspre-chenden Ergebnis der Teamarbeit kann die Note in GeDV angehoben werden. Der Inhalt der Klausur zu GeDV ist the-matisch in ca. 40% PST-Inhalte und 60% GeDV-Inhalte ge-gliedert.

Nach der Umstellung des Kurses zum Wintersemester 2006/07 auf das Berechnungssystem MATLAB wird dieses Wintersemester die neue MATLAB Version R2010a einge-setzt. Die E-Learning Plattform auf der Basis des Content Management Systems Joomla! wurde weiter entwickelt.

Programmiersprachen und Techniken (PST)

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. André PicardE-Mail: [email protected]

Dipl.-Ing. Oliver Weitzmann E-Mail: [email protected] URL: http://www.iim.maschinen bau.tu-darmstadt.de/gedv/

14

Im Rahmen der TUD-Online-Initiative wurde der Kurs wie in den Wintersemestern 06/07, 07/08, 08/09 und im Wintersemester 09/10 auch dieses Wintersemester 10/11 mit dem E-Learning Label ausgezeichnet.

Arbeitsumgebung der Studenten

15

Allgemeines

Diese Lehrveranstaltung setzt sich aus einer Vorlesung und einer semesterbegleitenden Rechnerübung zusammen. Für die Übung stehen den Studenten im IiM (Ausbildungszen-trum für Informationsverarbeitung im Maschinenbau) 120 Computer inkl. Spacenavigator zur Verfügung. Thematisch lässt sich die Lehrveranstaltung in die Schwerpunkte geo-metrische Modellierung, Einzelteil- und Baugruppenmo-dellierung sowie die Technische Produktdokumentation (TPD) gliedern. Die Vorlesung vermittelt dabei methodisches Grundlagenwissen, wie zum Beispiel die parametrische Mo-dellierung oder den Aufbau von Produktstrukturen, aber auch den Umgang mit Toleranzen sowie fortgeschrittene Me-thoden des rechnergestützten Konstruierens. Diese Lehrin-halte werden in der zugehörigen betreuten Übung anhand konkreter Beispiele von den Studenten umgesetzt sowie durch verschiedene Prüfungsabschnitte geprüft. Hierzu wur-de im Sommersemester 2010 das CAD-Programm NX7 von Siemens PLM Software eingesetzt.

Organisation

Die Darstellung der Übungs- und Prüfungsunterlagen findet über ein eLearning-Tutorial statt, welches über das Content-Management-System Joomla! realisiert ist. Dies ermöglicht den Studenten, ein individuelles Bearbeiten der Lehr- und Prüfungsunterlagen sowie – über eine Feedbackfunktion – die einzelnen Inhalte konstruktiv zu bewerten und damit zur Verbesserung der Lehre beizutragen.Die Menge von 826 Studenten bedingt mittwochs einen durchgehenden Übungsbetrieb von 10 Uhr bis 21 Uhr sowie die Anzahl von 50 Tutoren, die die Studenten betreuen und Hilfestellungen bei Problemen geben. Für die Verwaltung und Sicherung der Übungs- und Prüfungsdaten wurde das

Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD)

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Michael MaurerE-Mail: [email protected]

Dipl. Wirtsch.-Ing. Thomas TrinkelE-Mail:[email protected] URL: http://nx2010.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/

16

Produktdatenmanagementsystem Teamcen-ter 8.1 UA verwendet. Es erlaubt außerdem die Verwendung von Projektteams für den zweiten Prüfungsabschnitt, so dass mehrere Studenten – als Team – kollaborativ an einer komplexen Aufgabenstellung arbeiten kön-nen.

Das Originalmodell (oben) und die CAD-Baugruppe „Hubschrauber“ der Aufgabenstellung im CAD-Kurs

(unten)

17

Allgemeines

Das Fachgebiet DiK ist am Studienbereich „Computational Engineering“ seit dessen Gründung mit der Lehrveranstal-tung „Grundlagen des CAE/CAD“ beteiligt. Die Vorlesung ist in das 4. Fachsemester eingegliedert und deren Inhalt wird seit Gründung der Lehrveranstaltung konsequent erweitert. Hierzu gehört auch das Angebot der Vorlesung als E-Lear-ning-Veranstaltung, welches aus Sicht der Studierenden mit deutlicher Zufriedenheit bestätigt wurde. Die vermittelten Inhalte reichen von der geometrischen Modellierung über die Vorstellung parametrischer CAD-Systeme bis zu den wichtigsten CAx-Prozessketten der Produktentwicklung.

Organisation

Konkret wurden folgende Themen in 13 Vorlesungsstunden behandelt:

• Grundbegriffe der Produktdatentechnologie• Aufbau von CAx-Systemen • Geometrische Modellierung• Einzelteil- und Baugruppenmodellierung• CAx-Prozessketten und Modelltheorie• Grundlagen der Finite Elemente Methode (FEM)• Prozessketten: CAD-FEM, CAD-MKS, CAD-RPT, CAD-NC

Die Vorlesung wurde semesterbegleitend mit fünf Übungs-einheiten unterstützt, deren Lernziele folgende Themen um-fassten:

• Methoden der geometrischen Modellierung in NX7• FEM mit NX7, Einführung und fortgeschrittene Ansätze• CAM mit NX7• MKS mit NX7

Grundlagen des CAE/CAD

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christian MoschE-Mail:[email protected]

URL: http://caecad.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/

18

Die interdisziplinär ausgelegte Vorlesung wurde von insgesamt 56 Studenten aus den Fachbereichen Informatik, Maschinenbau, Wirtschaftsinformatik und den Studienbe-reichen Computational Engineering sowie Informationssystemtechnik besucht.

Aufgabenstellung aus der Übung „CAM mit NX7“

19

Allgemeines

PACE - Partners for the Advancement of Collaborative Engi-neering Education - ist ein internationales Förderprogramm der Firmen General Motors, Autodesk, HP, SUN Microsys-tems und Siemens PLM. Diese 1999 ins Leben gerufene In-itiative stellt international strategisch ausgewählten Univer-sitäten modernste CAD/CAM/CAE- und PLM-Software zur Verfügung.Darüber hinaus unterstützt sie diese mit hierfür benötigter Hardware sowie mit Automotive Parts zur Stärkung der in-novativen, modernen Ausbildung künftiger Ingenieure. Da-mit eröffnen sich für Lehre und Forschung an den jeweili-gen Universitäten neue technologische Möglichkeiten auf wissenschaftlich anspruchsvollem Niveau. PACE verstärkt nachhaltig die Zusammenarbeit der beteiligten Industrieun-ternehmen mit den Universitäten sowie zwischen den mitt-lerweile 50 weltweiten PACE-Universitäten untereinander.

Förderung

Bislang sind im Rahmen des PACE-Programms Hochschul-Institute mit Hard- und Software im Wert von weit mehr als einer Mrd. US $ unterstützt worden. Zu den PACE-Partnern zählen so renommierte Universitäten wie Michigan State University, Purdue University und Virginia Tech in den USA, University of Toronto und Queen‘s University in Canada, das Instituto Politecnico Nacional in Mexiko und die Shanghai Jiao Tong University in China. Die Technische Universität Darmstadt hat als erste europäische Universität diesen elitä-ren Status erlangt.Die Förderung mit Hard- und Software unterstützt die Tech-nische Universität Darmstadt bei ihrem konsequenten Mo-dernisierungsprozess in Forschung und Lehre. Das zur Ver-fügung gestellte Software-Portfolio umfasst die Software, die bei General Motors und seinen Tochtergesellschaften, wie Adam Opel, in der Entwicklung und Fertigung von Fahr-

PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education

Ansprechpartner:

PACE Strategic Management Prof. Dr.-Ing. R. Anderl E-Mail:anderl@ dik.tu-darmstadt.de

PACE KoordinationDipl.-Ing. Michael MaurerE-Mail: maurer@ dik.tu-darmstadt.de

20

PACE Partner [Quelle: PACE]

zeugkomponenten eingesetzt wird. Auf diese Weise wird pra-xisnahe Forschung und Entwicklung gefördert. Das DiK hat die Führungsrolle dieses Förderprogramms an der Techni-schen Universität Darmstadt übernommen, da dem DiK eine Schlüsselposition sowohl in der universitätsinternen Zusam-menarbeit als auch in den Kontakten zu den PACE-Industrie-partnern zufällt.Nach einer Initialphase im Jahr 2003, werden seit 2004 Lehr-veranstaltungen mit den durch PACE zur Verfügung gestell-ten Mitteln durchgeführt. Dazu zählen im Fachbereich Ma-schinenbau die Veranstaltungen:• Einführungen in das rechnerunterstützte Konstruieren

(CAD)• Advanced Design Project „Collaborative Engineering“• Grundlagen des CAE/CADDie Koordination des PACE Projektes und die Verteilung der Software an der Technischen Universität Darmstadt erfolgt durch das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion. Die Verwaltung der PACE-Lizenzserver erfolgt seit 2004 zen-tral durch das Hochschulrechenzentrum (HRZ).

PACE Annual Forum

Nach dem abgesagten PACE Annual Forum 2009, fand das PACE Annual Forum 2010 in Seoul (Südkorea) statt. Das PACE Annual Forum stellt dabei die wichtigste Konferenz des internationalen Förderprogramms dar. Etwa 250 Teilnehmer nahmen dabei die Gelegenheit eines wissenschaftlichen Di-aloges war. Die Veranstaltung wurde von allen Teilnehmern als großer Erfolg gewertet.

21

Allgemeines

Das Lehrangebot für das Masterstudium Maschinenbau ist so ausgelegt, dass es interessierten Studierenden die Mög-lichkeit bietet, die Themen der Datenverarbeitung im Pro-duktentwicklungsprozess weiter zu vertiefen und sich in-nerhalb dieser zu qualifizieren. Dieses Lehrangebot spricht Studierende ab dem 5. Semester an und umfasst die folgen-den Themen:

Vorlesungen

• Virtuelle Produktentwicklung A: CAD-Systeme und CAx-Prozessketten

• Virtuelle Produktentwicklung B: Produktdatenmanagement

• Virtuelle Produktentwicklung C: Produkt- und Prozessmodellierung

• Verteilter rechnerunterstützter Produktentstehungspro-zess

Tutorien

Fortgeschrittene CAx-Methoden (Advanced CAx)• Modellieren mit CATIA V5

Rechnergestützte kollaborative Produktentwicklung (Collaborative Engineering)• Collaborative Engineering mit PTC Windchill• Nutzung von 3D-Objekten in der technischen Pro-

duktdokumentation

CAD-/CAM-Prozesskette in der Prozesslernfabrik CiP

Lehrangebot Masterstudium

URL für weitere Informationen:

http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/index.de.jsp

22

Advanced Design Projects (ADP)

• Collaborative Engineering• Entwicklung eines Baukastensystems zur Modellierung

von Fördersystemen auf Basis von Linearführungsein-heiten aus Spaltprofilen

• Rechnerunterstützte Entwicklung ergonomie- und designorientierter Produkte

• Prozessmodellierung

Der zentrale Ansatz dieses Lehrangebotes ist in der sog. Produktdatentechnologie verankert. Diese ist ein interdis-ziplinäres Themengebiet, geprägt von den Grundlagen der Informatik und den Methoden der Ingenieurwissenschaften, insbesondere des Maschinenbaus. Das grundlegende Konzept basiert dabei auf einer durchgängigen Verarbeitung (ohne Medienbrüche, ohne Informationsverlust) digital repräsen-tierter Produktdaten über alle Phasen des Produktlebenszyk-lus hinweg. Die dafür eingesetzten DV-Systeme, das Integrier-te Produktmodell (STEP) und die Methoden und Werkzeuge zum Management der Produktdaten im Produktlebenszyklus sind Gegenstand dieses Lehrangebots.

23

Allgemeines

Die Grundlagen der modernen Produktdatentechnologie werden in der Vorlesung Virtuelle Produktenwicklung A vermittelt. Hierbei stehen insbesondere der Produktmodell-gedanke und die Handhabung des zur vollständigen Pro-duktbeschreibung notwendigen Produktdatenmodells im Vordergrund. Das didaktische Konzept beruht darauf, den StudentInnen nach der Vorstellung der mathematischen und informationstechnischen Grundlagen eines CAD-Systems methodische Konzepte wie auch die umfangreichen Funk-tionen des CAD-Systems theoretisch zu vermitteln. Ebenso wird die Weiterverwendung der durch CAD-Systeme erzeug-ten Daten demonstriert.

Lernziele

• Verständnis der Zusammenhänge: Integriertes Produkt-modell, CAD-Systeme, CAx-Prozessketten

• Kenntnisse unterschiedlicher Modelle der rechnerinter-nen Beschreibung von Produktinformationen

• Verständnis des Zusammenwirkens der DV-Systeme in-nerhalb von Prozessketten

• Kenntnisse rechnerunterstützter Methoden zur Kon-zeption, Konstruktion, Optimierung, Darstellung, Ferti-gungsvorbereitung und Dokumentation von Produkten

Ein weiteres Kernelement der Vorlesung ist die Vorstellung der wichtigsten CAx Prozessketten der Produktentstehung. Diese werden anhand repräsentativer Beispiele von der Pro-duktkonzeption bis hin zum Herstellungsprozess analysiert und diskutiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den in der folgenden Abbildung dargestellen CAx-Prozessketten.

Neben der theoretischen Vermittlung sind Live-Demonstra-

Virtuelle Produktentwicklung A CAD-Systeme und CAx-Prozessketten

Ansprechpartner:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Susanne Nass E-Mail:[email protected]...

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_a/index.de.jsp

24

tionen zu den dargestellten Grundlagen wie auch ein Besuch des Instituts für graphische Datenverarbeitung (IGD) der Fraunhofer Ge-selllschaft ein fester Bestandteil der Veran-staltung.

Anzahl der ECTS-Credit Points: FB 16 – 4,0 / FB 1 – 3,0

CAx Prozessketten

25

Allgemeines

Die Vorlesung „Virtuelle Produktentwicklung B“ behandelt die Grundlagen und Methoden des Produktdatenmanage-ments. Den Studenten wird die Bedeutung des modernen Produktdatenmanagements vermittelt und organisatorische Voraussetzungen für dessen Einsatz vorgestellt. Zu den Me-thoden des Produktdatenmanagements gehören u.a. die Produktstrukturierung, die Produktklassifizierung, das Kon-figurations- und Variantenmanagement sowie das Freigabe- und Änderungswesen. Im zweiten Teil der Vorlesung werden die vier Hauptfunktionen der Produktdatenmanagementsys-teme behandelt: Element-, Ablauf-, Datei- und Privilegienver-waltung sowie die Grundlagen von Datenbanksystemen für Produktdatenmanagementsysteme diskutiert. Darauf auf-bauend wird ein Überblick über die Architektur von PDM-Systemen gegeben und zur Verdeutlichung verschiedene Datenmodelle beispielhaft vorgestellt. Aufgrund wachsender Bedeutung von Prozessmanagement und Prozessautomati-sierung werden Workflow-Managementsysteme ebenfalls eingehend betrachtet.

Lernziele

• Verständnis der Bedeutung von Produktdatenmana-gementsystemen und der Zusammenhänge zwischen diesen, dem Integrierten Produktmodell und Workflow-Managementsystemen

• Kenntnisse der Basistechnologien der Produktdatenma-nagementsysteme

• Verständnis der organisatorischen Voraussetzungen so-wie

• Kenntnisse über die grundlegenden Strukturen von Pro-duktdatenmanagementsystemen

Virtuelle Produktentwicklung B Produktdatenmanagement

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Lucia MoschE-Mail: [email protected]... URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_b/index.de.jsp

26

Einordnung in das Studienprogramm

• Diplom-Studiengang Maschinenbau, Studienrichtung Allgemeiner Maschi-nenbau (Wahlpflichtbereich B)

• Studienrichtung Mechatronik (Pflicht im Wahlbereich E IId)

• Master-Studiengang Mechanical and Process Engineering (Wahlpflichtbe-reich D)

• Bachelor-Studiengang Computational Mechanical and Process Engineering (Wahlpflichtbereich F)

• Diplom-Studiengang Wirtschaftsingeni-eurwesen, Studienrichtung Wi-Mb, Ver-tiefung ViP

Anzahl der ECTS-Credit Points: FB 16 – 4,0 / FB 1 – 4,0

Phasen des Produktdatenmanagements [Quelle: Sälzer, Daimler AG]

27

Produkt- und Prozessmodellierung

Zentrales Ziel der virtuellen Produktentwicklung ist es, die Entwicklung eines Produktes durch den Einsatz von Infor-mations- und Kommunikationstechnologien hinsichtlich der Qualität des Produktes, der Kosten des Produktes und des Entwicklungsprozesses sowie der Effizienz des Entwick-lungsprozesses zu optimieren. Dies führt zum verstärkten Einsatz von Softwaresystemen in allen Teilprozessen der Produktentwicklung, wie beispielsweise der Verwendung von CAD- und PDM-Systemen im Rahmen der Detailkon-struktion.

Allgemein

In dieser Vorlesung werden verschiedene Prinzipien, Metho-den und Werkzeuge für Produkt- und Prozessmodellierungen vorgestellt. So werden z. B. die Prinzipien der Systemtechnik, wie die hierarchische Strukturierung und Modellbildung, besprochen. Die Methoden des Modellentwurfs und seiner Spezifikation werden aufgezeigt und diskutiert.Die systematische Datenmodellbildung wird mit Blick auf ISO 10303 (allgemein bekannt als STEP „Standard for the Exchange of Product Model Data“) unter Verwendung von SADT, EXPRESS and EXPRESS-G vorgestellt. Die Konzep-te der Prozessmodellierung selbst werden anhand der Ge-schäftsprozessmodellierung erläutert. Hierbei wird beson-ders auf die Möglichkeiten zur Modellierung von Abläufen und Geschäftsprozessen mit UML sowie auf die integrative Methode ARIS eingegangen. Darüber hinaus werden XML-basierte Lösungsalternativen wie z.B. Webservices disku-tiert. Besonderer Wert wird innerhalb der Vorlesung dar-auf gelegt, dass die erworbenen, theoretischen Kenntnisse anhand von praktischen Beispielen und kleineren Übungen vertieft werden.

Virtuelle Produktentwicklung C Produkt- und Prozessmodellierung

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. André Sprenger E-Mail: sprenger@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_c/index.de.jsp

28

Externe Vorlesungsstunde bei ProSTEP AG

Aufgrund der guten Beziehungen zur ProSTEP AG war es uns auch in diesem Jahr wieder möglich, eine externe Vorlesungsstunde der Reihe Virtuelle Produktentwicklung C vor Ort abzuhalten.Mitarbeiter der ProSTEP AG stellten den Studenten zunächst die verschiedenen Arbeitsfelder vor und nahmen sich Zeit, die Themen 3D-PDF, PDM-Integration sowie den Datenaustausch mittels STEP vertiefend zu erläutern.Für diesen interessanten, praxisnahen Einblick bedanken wir uns herzlich bei der ProSTEP AG und ihren Mitarbeitern und freuen uns auf weitere erfolgreiche Kooperationen.

Lernziele

• Verständnis der Zusammenhänge zwischen Funktionen, Daten und Prozessmodellierung• Kenntnisse über den Nutzen der Modellierungstechniken für Geschäftsprozessoptimie-

rungen• Kenntnisse über das Produktmodell, wie es in ISO 10303 (STEP) spezifiziert ist• Kenntnisse über die Umsetzung von Produkt- und Prozessmodellen in industrielle An-

wendungen

Einordnung in das Studienprogramm

• Master-Studiengang Mechanical and Pro-cess Engineering (Wahlpflichtbereich D)

• Bachelor-Studiengang Computational Me-chanical and Process Engineering (Wahl-pflichtbereich F)

• Diplom-Studiengang Wirtschaftsingeni-eurwesen, Studienrichtung Wi-MB, Ver-tiefung ViP

Anzahl der ECTS-Credit Points: FB 16 – 4,0

Systemmerkmale

29

Allgemeines

Die Vorlesung „Verteilter rechnerunterstützter Produktent-stehungsprozess“ vermittelt die Herausforderungen von global verteilten Fahrzeugentwicklungs- und Produktions-prozessen. Dazu berichtet Herr Dipl.-Ing. Ulrich Sälzer von Lösungen und Systemen bei DaimlerChrysler CVD (Commer-cial Vehicles Development), wo er von 2000 bis 2006 den Be-reich Informationtechnology Commercial Vehicle / Develop-ment verantwortete. Im Rahmen der Vorlesung werden die theoretischen Grundlagen global verteilter Entwicklungs-prozesse anhand praxisorientierter Beispiele dargestellt. Die Schwerpunkte der Vorlesung liegen in der Darstellung struktureller Ansätze bei der weltweiten Zusammenarbeit. Insbesondere wird dabei auf die notwendige Prozess-, Me-thoden- und Softwareunterstützung eingegangen. Diese werden anhand detaillierter Praxisbeispiele der bei Daimler Nutzfahrzeuge verwendeten Prozesse und Systeme veran-schaulicht. Ergänzend wird die Basis verteilter Zusammen-arbeit durch die Vermittlung von Präsentationstechniken ge-schaffen, um so ein wesentliches Grundwerkzeug jeglicher Zusammenarbeit abzusichern.

Lernziele

• Verständnis der Herausforderungen verteilten, interkul-turellen Arbeitens

• Kenntnis des Basisprozesses Fahrzeugentwicklung • Kenntnisse über die grundlegenden systemtechnischen

Unterstützungsmethoden in Fahrzeugentwicklungspro-zessen

Anzahl der ECTS-Credit Points: FB 16 – 4,0

Verteilter rechnerunterstützter Produktent-stehungsprozess (vPEP)

Ansprechpartner:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Sebastian Maltzahn E-Mail: maltzahn@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/ver-teilter_pep/index.de.jsp

31

Allgemeines

Die Prozesslernfabrik CiP (Center für industrielle Produktivi-tät) ist eine Bildungs- und Forschungsinitiative zur Vermitt-lung der Grundlagen der Produktivitätssteigerung an der TU Darmstadt. Eine Methode der Produktivitätssteigerung ist die Rüstzeitoptimierung mit Hilfe von CAM-Werkzeugen. Im Rahmen des Tutoriums CAD-/CAM-Prozesskette in der Prozesslernfabrik CiP wird Studenten eine Einführung in das Manufacturing-Modul von NX gegeben. Ziel ist die Ver-mittlung des Verständnisses der Prozesskette CAD-NC. Das Tutorium erfolgt in Kooperation mit dem Institut für Produk-tionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW).

Lernziele

Im Rahmen des Tutoriums wird sowohl auf die Metho-den und Prinzipien der CAD-Modellierung wie auch die Methoden und Prinzipien bei der Erstellung von NC-Steu-erdaten eingegangen. Die Vermittlung und durchfüh-rung der Prozesskette CAD-NC erfolgt an einem Produkt, welches Gegenstand des Montage-prozesses innerhalb der Prozesslernfabrik CiP ist. Das Tutori-um schließt mit der realen Fräsbearbeitung des modellierten Produktes, zu dem die NC-Steuerdaten generiert wurden, ab.

Ziel des Tutoriums ist es, den Studenten einen nach Vorgaben selbst modellierten und gefertigten Demonstrator mitzuge-geben, zu welchem die Studenten die Steuerdaten zur Fräs-bearbeitung eigenständig generiert haben.

Tutorium: CAD-/CAM-Prozesskette in Prozesslern-fabrik CiP

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christian Mosch E-Mail: mosch@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://cam.iim.maschinenbau.tu-darmstadt.de

Simulierte Fräsbearbeitung

32

Allgemeines

Das Tutorium „Advanced CAx mit CATIA V5“ vertieft die Kenntnisse der Studierenden im Umgang mit parametri-schen 3D-CAD-Systemen am Beispiel von CATIA V5. Hierbei liegt der Schwerpunkt der Lerninhalte auf den Methoden und Konzepten des Knowledge Based Engineering.

Das Knowledge Based Engineering integriert Wissen in un-terschiedlichster Form in die Konstruktionsbeschreibung. Dies ermöglicht beispielsweise die automatisierte Anpassung einer Geometrie an neue Um-gebungsbedingungen (z.B. in der Variantenkonstruktion), oder auch die Unterstützung des Konstrukteurs während seiner Arbeit (z.B. durch War-nungen bei Dimensionsüber-schreitungen).

Lernziele

Während des Tutoriums werden die Studierenden zunächst in die Grundlagen des „Part Design“ und des „Assembly De-sign“ von CATIA V5 eingeführt. Hierfür steht den Studieren-den ein umfassendes Tutorial zur Verfügung. Anschließend muss eine Konstruktionsaufgabe, bestehend aus mehreren Bauteilen und Unterbaugruppen, selbstständig bearbeitet werden. Nach Beendigung dieser Aufgabe folgt eine Einfüh-rung in die Nutzung von Parametern innerhalb der Solid-Modellierung. Den Abschluss des Tutoriums bildet die parametrische Mo-dellierung eines vollständigen Planetengetriebes.

Tutorium: Advanced CAX mit CATIA V5

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing.Roland S. Nattermann, M. Sc.E-Mail:[email protected]

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/tutorien_dik/ad-vanced_cax/index.de.jsp

Beispielbaugruppe „Planetenge-triebe“ in CATIA V5 zur wissens-

basierten Modellierung

33

Allgemeines

Das Tutorium „Collaborative Engineering“ dient der Vertie-fung und Anwendung der theoretischen Kenntnisse, die in den Vorlesungen „Virtuelle Produktentwicklung A, B und C“ sowie „Verteilter rechnerunterstützter Produktentwicklungs-prozess“ erworben wurden. Die Studenten lernen in diesem Tutorium die Funktionalitäten des Produktdatenmanage-mentsystems (PDM) PTC Windchill kennen.

Lernziele des Kurses

Während des Tutoriums wird ein Projekt geplant und durch-geführt sowie ein virtuelles Produkt in Windchill abge bildet, dokumentiert und dessen Änderungen verwaltet. Zu Beginn jedes Arbeitstages wird eine kurze Einführung ge geben, in der die relevanten Inhalte der Vorlesungen wie derholt wer-den. Das Hauptaugenmerk des Tutoriums liegt auf der Unter-stützung verteilter Produktentwicklungspro zesse durch das PDM-System. Der Betreuer des Tutoriums fungiert dazu als Managementebene, dem definierte Tagesergebnisse mittels Freigabeprozessen vorzulegen sind. Den Studenten werden innerhalb ihres Projektteams unterschiedliche Rollen zuge-wiesen, beispielsweise ein Pro jekt- und ein Produktmanager. Nach kurzer Zeit wird diese interne Teamhierarchie von den Studenten genutzt, um Teil ergebnisse durch Workflows im Team begutachten zu lassen.Als Tagesergebnisse werden beispielsweise erarbeitete und geänderte Projektpläne sowie definierte und geänderte Pro-duktstrukturen gefordert. Durch Nutzung der Kommunikati-onsfunktionen des PDM-Systems (Kommentare und Forum) werden darüber hinaus die Herausforderungen verteilten Arbeitens simuliert.Neben den Grundfunktionen des PDM-Systems Datei-, Ele-ment-, Ablauf- und Privilegienverwaltung wird auf diese

Tutorium: Collaborative Engineering mit PTC Windchill

Ansprechpartner:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Sebastian Maltzahn E-Mail: maltzahn@ dik.tu-darmstadt.de

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/tutorien_dik/collaborative_engineering/windchill/index.de.jsp

34

Weise auch die alltägliche Kommunikation mit räumlich getrennten Vorgesetzten, Kol-legen, Kunden oder Projektpartnern vermit-telt. Das durch dieses Rollenspiel beinahe nebensächliche Erlernen des Erstellens und Änderns eines Projektplanes und einer Pro-duktstruktur im PDM-System wird von den Studenten als sehr positiv bewertet.

Unterstützung des Collaborative Engineering mit Pro-duktdatenmanagementsystemen

[Quelle: Sälzer, Daimler AG]

35

Allgemeines

Im Tutorium „Nutzung von 3D-Objekten in der Technischen Produktdokumentation“ wird den Studierenden die Erzeu-gung einfacher Produktdokumentationen mit 3D-Geomet-riedaten Schritt für Schritt er-läutert. Die Teilnehmer haben die Möglichkeit, die Inhalte in ihrem individuellen Lerntem-po zu erfassen und können sie beliebig oft wiederholen. Im Anschluss daran wird das Gelernte anhand eines Praxis-beispiels angewendet. Dazu werden bereits bestehende Geometriedaten animiert und in eine 3D-Produktdokumen-tation überführt.


• Vermitteln des Basiswissens der Technischen Pro-duktdokumentation

• Praktische Schulung in einem modernen Softwarepro-dukt zur Erstellung von Technischen Dokumenten mit eingebetteten 3D-Objekten

• Aufzeigen der neuen Möglichkeiten der TPD mit einge-betteten 3D-Objekten

• Erstellung von intelligenten, interaktiven Technischen Dokumenten mit Informationen aus verschiedenen un-ternehmensinternen Datenquellen (z. B. CAD-Daten aus der Produktentwicklung) mit Adobe Acrobat 3D und Adobe 3D Reviewer

• Erstellung zielgerichteter digitaler Dokumente (z.B. Wartungsanweisungen für den Service während der Nutzung des Produkts)

Tutorium: Nutzung von 3D-Objekten in der technisch-en Produktdokumentation

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Anselm SchüleE-Mail:[email protected]

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/tutorien_dik/collaborative_engineering/tpd_1/index.de.jsp

Beispiel zur Technischen Pro-duktdokumentation, generiert von

einem Teilnehmer

36

Neuerungen

In diesem Sommer wurde das Tutorium erneut mit der Adobe Acrobat Version 9 durchgeführt. Das Erstellen und Ansteu-ern von Animationen über JavaScript stand in diesem Jahr im Mittelpunkt des Tutoriums. Die gesamte Tutoriums-dokumentation wurde auf die Joomla! Lernplattform übertragen und steht den Studenten dort auch außerhalb der Tu-toriumszeiten zur Verfügung.

Beispiel zur Technischen Produktdokumentation

37

Allgemeines

Ziel des im Wintersemester 2010/2011 durchgeführten Ad-vanced Design Projects war die konstruktive und marktspe-zifische Erweiterung des EN-V (Electric Networked-Vehicle) von General Motors unter Anwendung grundlegender Me-thoden des Collaborative Engineering in internationalen Teams. Das Advanced Design Project wurde in internationaler Zu-sammenarbeit mit den Univer-sitäten Virginia Tech (USA), Howard University (USA), ITESM Monterrey (Mexiko) und Shanghai Jiao Tong Uni-versity (China) durchgeführt. Dabei übernahmen die Studen-ten von Virginia Tech, Howard University, ITESM Monterrey und Jiao Tong University die Rolle als Projektpartner der Technischen Universität Darmstadt.


In räumlich verteilten Teams nutzten die Studenten an den fünf Standorten unterschiedlicher Zeitzonen Methoden und Tools des Projektmanagements und Collaborative Enginee-rings, um z. B. die Kooperation und den Datenaustausch zwi-schen den verteilten Standorten zu gewährleisten. Als Ergeb-nis der internationalen Zusammenarbeit präsentierte jedes Projektteam eine marktspezifische Erweiterung des Concept Cars.

Advanced Design Project: Collaborative Engineering

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Michael MaurerE-Mail:[email protected] URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/advanced_de-sign_projects_dik/collabo-rative_engineering_1/index.de.jsp

Konzept des PACE Global Emerging Markets Vehicle

[Quelle: PACE]

38

Allgemeines

Im Sonderforschungsbereich 666 werden intergral verzweig-te Blechbauteile höherer Verzweigungsordnung entwickelt, gefertigt und bewertet. Der Spaltgrund, der durch Spalt-profilieren hergestellten Verzweigungen, weist eine erhöhte Festigkeit auf. Ein Anwendungsszenario für derartige Blech-profile stellen Linearführungen dar, deren Wälzkörper im Spaltgrund abrollen. Ziel dieses ADP war die Erstellung eines Bauteilkatalogs für derartige Linearführungen, aus dem verschiedene Kon-figurationen für Fördersysteme innerhalb von Produktions-hallen aufgebaut werden können. Bei dem erzeugten Bau-teilkatalog handelt es sich um eine Zusammenstellung der gebräuchlichsten Elemente von Streckenabschnitten wie z.B. Geradenstücke, Kurven und Weichen sowie Sonderbauteilen. Weiterhin wurde ein Verbindungsmechanismus für die Ver-bindung der einzelnen Streckenstücke untereinander entwi-ckelt und modelliert. Der erzeugte Bauteilkatalog wurde an-hand eine konkreten Streckenführung validiert und in einer Animation demonstriert.

Advanced Design Project: Entwicklung eines Baukastensystems zur Modellierung von Fördersystemen auf Basis von Linearführungseinheiten aus Spaltprofilen

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Anselm Schüle E-Mail: schuele@ dik.tu-darmstadt.de

Fördersystem auf Basis von Spaltprofilen

39

Allgemeines

Das ADP wird von den Fachgebieten DiK, IAD und pmd des Maschinenbaus, der Arbeits- und Ingenieurpsychologie der TU Darmstadt und dem Fachbereich Gestaltung der Hoch-schule Darmstadt gemeinsam durchgeführt. Während der Bearbeitung sollen dabei insbesondere die charakteristi-schen Arbeitsmittel (Methoden, Werkzeuge, Medien) und Prozesse entsprechend der Schwerpunkte der beteiligten Disziplinen berücksichtigt und angewandt werden. Dabei sollen insbesondere rechnerunterstützte Arbeitsmittel der virtuellen Produktentwicklung im Vordergrund stehen.


Die Aufgabenstellung des ADPs besteht in der Durchfüh-rung, Analyse und Beschreibung des Prozesses einer rech-nerunterstützten Produktentwicklung von der Idee bis zum Prototypen unter besonderer Berücksichtigung funktionaler, ergonomischer und ästhetischer Aspek-te. Dabei sollen angewandte Vorgehens-weisen ebenso wie Schnittstellen und auftretende Zielkonflikte zwischen den beteiligten Fächern und deren Lösung während des gesamten Prozesses erfasst und beschrieben werden. Der Fokus liegt somit insbesondere auf der Reflexion und Dokumentation des Prozesses sowie der Informations- und Datenflüsse.Die Aufgabenstellung soll in Teamarbeit bearbeitet werden. Einzelne Teammitglie-der sollen im Verlauf des gesamten Projektes die Rollen von Vertretern der beteiligten Disziplinen übernehmen. Ein An-wendungsszenario sowie einschränkende Kriterien zu dem zu entwickelnden Produkt werden vorgegeben. Der Schwer-

Advanced Design Project: Rechnerunterstützte Entwicklung ergono-mie- und designorientierter Produkte

Ansprechpartner:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Susanne NassE-Mail:[email protected]...

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/advanced_de-sign_projects_dik/cadp/index.de.jsp

Entwickeltes Produkt aus einem vergangenen ADP

40

punkt des Projekts liegt in der Gestaltung des Produktentwicklungsprozesses sowie dem Einsatz von Methoden zur formal-abstrakten und geometrisch-gegenständlichen Produkt-beschreibung. Die Studenten werden dazu ermutigt, gegebenenfalls Methoden und Werkzeuge zu variieren und Vorschläge zur Verbesserung zu machen.Das ADP wurde bisher in den Wintersemes-tern 05/06, 06/07, 07/08, 08/09, 09/10 und im Sommersemester 06 durchgeführt, wo-bei immer das Anwendungsszenario und die Randbedingungen variiert wurden. Auch im Wintersemester 10/11 wird das ADP durch-geführt. In diesem Jahr sind zum ersten Mal auch die Psychologiestudenten der AG Ar-beits- und Ingenieurpsychologie am cADP beteiligt. Diese bringen unter anderem Er-fahrungen in User Experience in das Projekt mit ein. Ergebnisse sind gegen Ende des Se-mesters zu erwarten.

Entwickelte Produkte aus vergangenen ADP

41

Allgemeines

Das Wissen der Menschheit wächst, während die Aufnahme-fähigkeit eines Einzelnen immer begrenzt bleibt. Aus diesem Grund sind innovative Konzepte zur Abbildung von Wissen in Informationen unumgänglich. Informationen, deren Fin-dung und Auswertung sind ein entscheidender Wettbewerbs-faktor, insbesondere im Produktentwicklungsprozess.Prozesse und deren Interaktion bilden bei der Betrachtung der Produktentwicklung, Fertigung und Nutzung immer eine zentrale Rolle. Im Rahmen dieses Advanced Design Pro- jects (ADP) wurde eine Methode entwickelt, Prozessketten mit Hilfe eines ontologiebasierten Ansatzes abzubilden. Dazu wurde die Prozessmodellierungssprache „Product Spezification Language“ (PSL) analysiert und notwendige Erweiterungen abgeleitet. In einem zweiten Schritt wurden die identifizierten Prozesselemente mit der allgemeinen On-tologiesprache „Web Ontology Language“ (OWL) erfolgreich modelliert. Notwendige Erweiterungen, wie zum Beispiel Iterationen in Entwicklungsprozessen, konnten jedoch mit keiner der betrachteten Modellierungssprachen befriedigend abgebildet werden.

Advanced Design Project: Prozessmodellierung

Ansprechpartner:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Sebastian MaltzahnE-Mail:maltzahn @dik.tu-...

Dipl.-Ing. Kai Mecke E-Mail: mecke@ dik.tu-darmstadt.de

43

Allgemeines

Hinter der heute eher konservativ anmutenden Fachgebietsbezeichnung „Datenverarbeitung in der Konstruktion“ verbirgt sich ein oft auf den ersten Blick nicht in seinem vollen Umfang erkennbares Wissenschaftsgebiet, welches sich heute mit einem großen Spektrum vielfältiger Forschungsaufgaben rund um die rechnergestützte Produktentwicklung befasst.

Dabei schließt der Aspekt der Datenverarbeitung sowohl die Generierung, Speicherung und Archivierung von Produktdaten ein wie auch den Datenaustausch und -abgleich dieser; und dies stets mit dem Ziel, alle jemals entstehenden Produktdaten eines Produkts durch den geschickten Einsatz elektronischer Datenverarbeitungsmethoden entlang seines gesamten Lebenszyklus, von seiner Idee bis hin zu seinem Recycling, zu erfassen und zu verarbeiten. Der Begriff der Konstruktion im Maschinenbau steht heute für den Gesamtprozess der virtu-ellen Produktschöpfung und nicht mehr für das zeichnerische norm- und funktionsgerechte Abbilden der angestrebten Produktgestalt auf Papier. Modernen CAx-Technologien erlauben es heute, durchgängig rechnergestützt Produkte von ihrem ersten Formgebungsvorschlag bis hin zu ihrem rechnergestützt getesteten virtuellen serienreifen Prototyp zu entwickeln.

Aus dieser Sichtweise heraus haben sich in den vergangenen Jahren drei Forschungsschwer-punkte am DiK ergeben: Die Informationsmodellierung mit der Blickrichtung gezielt auf die Produktdatenabbildung, das verteilte und kooperative Arbeiten mit Gewicht auf den Arbeits-

Forschung

44

techniken sowie die virtuelle Produktent-wicklung in ihren Grundlagen, so z. B. den Betrachtungen zu Einsatz, Handhabung und Nutzen von Softwarewerkzeugen im Ent-wicklungsprozess.

Themenfelder

Informationsmodellierung:• Prozessanalyse und Prozessmodellie-

rung• Objektorientierte Modellierung• Produktdatenmodellierung

Verteiltes und kooperatives Arbeiten:• Verteilte Produktentwicklung• Kooperative Arbeitstechniken• Geschäftsprozessoptimierung und

–modellierung• Verteiltes Prozess- und Produktmanage-

ment

Virtuelle Produktentstehung:• Computer Aided Design (CAD)• Computer Aided Engineering/X

(CAE/CAx)• Computer Aided Process Planning

(CAPP)• Computer Aided Manufacturing (CAM)• Digitale Fabrik• Produktdatenmanagement (PDM)

45

Allgemeines

Das LOEWE-Zentrum AdRIA (Adaptronik – Research, In-novation, Application) ist ein im Zuge des Forschungsförde-rungsprogramms LOEWE (Landes-Offensive zur Erlangung wissenschaftlicher Exzellenz) des Landes Hessen geförder-tes Projekt und soll als Ziel ein international führendes For-schungszentrum für Adaptronik nachhaltig in Darmstadt etablieren. Dazu werden die entsprechenden Kompetenzen der Partner (dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, der Technischen Universität Darmstadt und der Hochschule Darmstadt) gebündelt und weiterentwickelt. Dadurch soll am Wissenschaftsstandort Darmstadt ein international führendes Forschungszentrum für Adaptronik entstehen.Die Adaptronik beschreibt dabei eine Klasse interdiszi-plinärer Produkte, bei denen die Aktoren und Sensoren mechatronischer Produkte in den Lastpfad bzw. in die me-chanische Struktur integriert sind. Hierzu werden struktur-integrierte Aktor- und Sensorsysteme sowie eine ebenfalls strukturintegrierte Regelung benötigt. Anwendung können adaptronische Produkte überall dort finden, bei denen ak-tiv das elastische Verhalten in statischen und dynamischen Fällen beeinflusst werden soll, z. B. Schwingungsverhalten, Schallabstrahlung, etc.

Aufgaben des DiK in AdRIA

Das DiK ist in AdRIA an der Umsetzung einer integrierten Entwicklungsumgebung für adaptronische Produkte be-teiligt. Hierzu ist das DiK Partner in den Technologieberei-chen „Simulationswerkzeuge“, „Life Cycle Engineering“ und „Adaptronische Systeme“. Schwerpunkt im erstem Bereich ist dabei die Entwicklung eines auf den hohen Integrati-onsgrad adaptronischer Systeme angepassten Datenmana-

LOEWE-Zentrum ”AdRIA”: Adaptronik- Research, Innovation, Application

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Roland S. Nattermann, M. Sc.E-Mail:[email protected]...

URL: http://www.loewe-adria.de

46

Modell zur Entwicklung adaptronischer Systeme

gementes. Hierzu werden die Funktionen bisheriger Datenmanagementsysteme in den Bereichen Systemmodellierung, Datenbank-anbindung, Workflowmanagement, Prozess-automation etc. weiterentwickelt und an die Anforderungen der Entwicklung adaptroni-scher Produkte angepasst. Im Bereich „Life-cycle Engineering“ werden dabei zusätzlich angepasste Funktionen aus dem Product Lifecycle Management in die Entwicklungs-umgebung integriert. Dabei liegt ein beson-derer Schwerpunkt auf der Integration der Zuverlässigkeitsberechnung adaptronischer Systeme.Im Teilbereich „Adaptronische Systeme“ ist das DiK beteiligt an der Analyse der Ent-wicklung mechatronischer Systeme sowie deren Anpassung an die Adaptronik. Dabei besteht durch den hohen Integrationsgrad adaptronischer Produkte insbesondere die notwendige, interdisziplinäre Kommunika-tion sowie der permanente Datenaustausch zwischen den an der Entwicklung beteilig-ten Fachdisziplinen im Fokus der Betrach-tungen. Ein Ansatz, welcher zusammen mit Mitarbeitern des Fachgebietes Systemzu-verlässigkeit und Maschinenakustik (SZM) sowie des Fraunhofer-Instituts für Betriebs-festigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelt wurde, sieht dabei eine Weiter-entwicklung des V-Modells, zur Entwicklung mechatronischer Systeme nach DIN2206, vor. Gemäß diesem Ansatz wird das V-Mo-dell um Zwischenintegrationen erweitert, wobei die Komponentenentwicklung vom Aufstellen von Parameternetzwerken und Sensitivitätsanalysen am Gesamtsystem be-gleitet wird.

Auf Adaptronik angepasstes Datenmanagement

47

Ansprechpartner:

Joselito R. Henriques, M. Sc. E-Mail: henriques@ dik.tu-darmstadt.de

LOEWE-Zentrum ”CASED”: Center for Advanced Security Research DarmstadtAllgemeines

Die Technische Universität Darmstadt, das Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT und die Hochschule Darmstadt haben durch viele erfolgreiche Ko-operationen einen international bedeutenden Cluster für IT-Sicherheitsforschung in Darmstadt etabliert. In diesem Clus-ter erarbeiten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus der Informatik und anderen Bereichen der Natur-, Inge-nieur-, Rechts- und Wirtschaftswissenschaften richtungswei-sende IT-Sicherheitslösungen. Mit ihrem interdisziplinären und institutsübergreifenden Konzept gewannen die Clusterpartner 2008 im Exzellenz-Wettbewerb der hessischen Landesregierung: Gefördert durch die Landesoffensive zur Entwicklung wissenschaft-lich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) gründeten sie das Center for Advanced Security Research Darmstadt (CASED) als Cluster-Zentrale. CASED stärkt die Clusterpartner in der IT-Sicherheitsfor-schung und fördert die Zusammenarbeit der Wissenschaft-lerInnen in kooperativen Forschungsprojekten. Durch die breite Aufstellung in Themen und Kompetenzen können ForscherInnen bei CASED besonders komplexe Projekte effi-zient und nachhaltig realisieren. Mit seiner hervorragenden internationalen und nationalen Vernetzung sowie moderns-ter Ausstattung und Infrastruktur bietet CASED ideale For-schungsbedingungen.CASED verstärkt außerdem in besonderem Maße die Leh-re im Bereich IT-Sicherheit. In den CASED-Projektgruppen arbeiten NachwuchswissenschaftlerInnen schon früh mit weltweit anerkannten Forschern zusammen. Eine exzellente Ausbildung bietet die TU Darmstadt jetzt auch in ihrem Mas-terstudiengang „IT-Sicherheit“. Die AbsolventInnen haben beste Berufsaussichten:

Weltweit melden Unternehmen steigenden Bedarf an IT-Sicherheitsexperten. Das strukturierte CASED-Doktoran-

48

denprogramm unterstützt eine zügige Promotion und fördert soziale Kompetenzen für mehr Chancen im Beruf.

Wie ist die CASED-Zentrale aufgebaut

CASED hat seine Forschung und Entwicklung in drei Bereiche gegliedert: • Sicherheit der Daten: Vertraulichkeit, Authentizität, Verbindlichkeit und Urheberrechte

für digitale Daten• Sicherheit der Dinge: Manipulationsschutz und Fälschungssicherheit von eingebetteten

Computern• Sicherheit der Dienste: Vertrauenswürdige und zukunftssichere Dienste im InternetHinzu kommen für maximalen Praxisbezug unter Beteiligung aller Arbeitsbereiche • das Anwendungslabor und • die Gratuiertenschule für die exzellente Ausbildung von Nachwuchskräften

Die Rolle des DiK für CASED

In diesem Projekt spielt das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) in zwei Forschungsbereichen „Sichere Daten“ und „Anwendungslabor“ eine Rolle.

In Forschungsbereich „Sichere Daten“ arbeitet das DiK an einem Unterprojekt im Bereich von „Information Rights Management (IRM)“. IRM stellt sicher, dass ausschließlich autorisierte Personen Zugang zu einem in Umlauf gebrachten Dokument erhalten, unabhängig davon, wo sich diese befinden. Es gibt unterschiedliche Techniken, die erlauben, ein Dokument mit Hilfe von Zugangsbeschränkungen zu schützen. Diese Beschränkungen können sein: Definition des Personenkreises mit Zugang, die Nutzungsdauer und/oder Nutzungsart des Dokuments. Mit Hilfe dieser Techniken behält der Urheber des digitalen Dokuments die Kontrolle, selbst wenn das Dokument von anderen (Firmen) genutzt wird. In diesem Projekt wurde die IRM Techno-

logie gezielt auf die CAD-Daten im Produktentwicklungspro-zess abgestimmt.

Im Anwendungslabor koordiniert das DiK die Entwicklung von Demonstratoren, was die Integration von Prototypen al-ler drei Hauptforschungsbereiche von CASED ermöglicht. Die Demonstratoren dienen dann als Showcase für die Industrie.

CASED Forschungsbereiche (2010)

49

Allgemeines

Getragen von der Erkenntnis, dass die maschinenproduzie-renden Unternehmen aus Deutschland und Brasilien dem steigenden Wettbewerbsdruck nur mit Innovation in der Pro-duktentwicklung und Produktion begegnen können, wurde die BRAGECRIM-Initiative (Brazilian German Collaborative Research Initiative in Manufacturing Technology) ins Leben gerufen. Im Rahmen der von DFG, CAPES und FINEP ge-förderten BRAGECRIM-Initiative forschen Wissenschaftler aus dreißig universitären Forschungsinstituten und Frauen-hoferinstituten in Brasilien und Deutschland gemeinsam an Themen zur nachhaltigen Wertschöpfung in der Produktion.

Die Rolle des DiK in der BRAGECRIM Initiative

Die BRAGECRIM-Initiative beinhaltet 16 Kooperationspro-jekte im Bereich der Produktion und Produktionsplanung.Das Fachgebiet DiK beteiligt sich seit Oktober 2009 an einem dieser 16 Kooperationsprojekte mit dem Titel: “Federative Factory Data Management (FFDM) based on Service Orien-ted Architecture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF”. Akronym des Projektes ist „FedMan“. Der Ko-operationspartner auf brasilianischer Seite ist das Fachgebiet SCPM der Universität UNIMEP in Piracicaba. Die Förderdau-er von FedMan beträgt zwei Jahre.

FedMan

Kern von FedMan ist die Entwicklung eines föderativen Fa-brikdatenmanagements (FFDM) basierend auf Webservices zur Unterstützung der kollaborativen Fabrikplanungsprozes-se. Produkt- Prozess- und Ressourcendaten werden hierbei auf Metaebene miteinander verknüpft. Mit der Entwicklung eines FFDMs soll eine DV-Grundlage geschaffen werden,

BRAGECRIM-Initiative: Federative Factory Data Management (FFDM) based on Service Oriented Architec-ture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christian Mosch E-Mail:[email protected]

URL:http://www.bragecrim.net

50

mit deren Hilfe der Problematik des Datenaus-tauschs zwischen Zulieferer und OEMs einer-seits und Interoperabilität zwischen domänen-spezifischen Anwendungssystemen innerhalb eines produzierenden Unternehmens anderer-seits im Fabrikplanungsprozess begegnet wer-den soll.

Im Oktober wurden im Rahmen des 2. inter-nationalen BRAGECRIM-Meetings in Berlin die Zwischenergebnisse des FedMan-Projektes präsentiert. Hierbei wurde ein implementier-ter und lauffähiger Demonstrator des FFDMs vorgeführt, welcher sowohl bei den Vertretern der DFG, CAPES und FINEP als auch beim Fachpublikum auf positive Resonanz gestoßen ist.

FFDM zur Unterstützung des Fabrikplanungs-prozesses

51

Allgemeines

Das DiK ist in der Projektgruppe „Collaborative CAD/CAE Integration (C3I)“ des ProSTEP iViP-Vereins vertreten. Das 2009 gestartete Projekt C3I baut direkt auf den Ergebnissen des 2008 erfolgreich abgeschlossenen Projektes SimPDM auf. Durch Berücksichtigung realer Implementierungsmöglich-keiten, des CAE-Anwenders sowie der realen CAE-Prozesse sollen die bisherigen SimPDM-Ergebnisse, die eher theoreti-scher Natur und grundlagenorientiert waren, dem Anwender und seinen Systemen nahe gebracht werden.

Ziele

• Unterstützung der SimPDM Implementierung in laufen-den Kundenprojekten

• CAE-System Erweiterung zur Integration mit xDM-Sys-temen

• Definition von Prozessen für CAD/CAE-Datenaustausch mit xDM Unterstützung

• Definition von Prozessen für einen unternehmensüber-greifenden CAE-Datenaustausch, inkl. Lieferanten

• Einbettung von SimPDM in existierende Standards bzw. Industriestandards

Die Abbildung veranschaulicht die Tätigkeitsfelder von C3I zur inter- und intraorganisatorischen Integration von CAE-Prozessen.

ProSTEP iViP e. V. PROJEKTGRUPPE „C3I“

Ansprechpartner:


CAD/CAE-Datenaustausch mit xDM Unterstützung

53

Allgemeines

Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Projekt „Innovative Programmierung und Steuerung von Industrierobotern zur Steigerung der Bearbeitungsqualität“ ist ein deutsch-brasilianisches Kollaborationsprojekt, an dem insgesamt vier Partner beteiligt sind. Neben dem DiK ist das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) von der Technischen Univer-sität Darmstadt von deutscher Seite vertreten, von brasili-anischer Seite die beiden Institute Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura (SCPM) und Nú-cleo de Gestão da Qualidade e Metrologia (NGQM) von der Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP).

Zielsetzung

Das Projekt „Innovative Programmierung und Steuerung von Industrierobotern zur Steigerung der Bearbeitungsqualität“ zielt auf die Weiterentwicklung der Offlineprogrammierung und Bearbeitung mit Industrierobotern ab und zeigt neue Entwicklungsansätze am Beispiel der Prozesskette „Guss-bauteilbearbeitung“ auf. Gerade bei Gussteilen liegen nach Abguss Abweichungen zwischen Soll-Geometrie und Ist-Geo-metrie von bis zu einem Millimeter infolge von Gussschwund und von Formverschleiß vor. Ein weiteres Problem ist das infolge Form-Trennstellen und Angusssystemen vorliegende überschüssige Gussmaterial, welches durch Nachbearbeitung entfernt werden muss. Weiterhin werden insbesondere an re-levanten Stellen definierte Oberflächen und Maßgenauigkei-ten gefordert. Hierfür wird ein Referenzbauteil erstellt, das als Basis für die Bearbeitung der Produktionsbauteile dient.

DFG: Innovative Programmierung und Steuerung von Industrierobotern zur Steigerung der Bearbeitungsqualität

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Jochen RaßlerE-Mail:[email protected]

54

Die Entwicklungsarbeiten im vorliegenden Projekt laufen entlang der Prozesskette zur Verbesserung der Gussteilbearbeitung. Um die automatische Bearbeitung der Gusstei-le zu ermöglichen, wird die Geometrie der Bauteile eingescannt und in einem Volu-menrückführungsverfahren in ein feature-basiertes CAD-Modell überführt. Mit Hil-fe der exakten Bauteilgeometrie kann der Fräsprozess generiert und simuliert werden. Durch Kenntnis der Bearbeitungskräfte und des Nachgiebigkeitsverhaltens der Roboter-struktur kann durch eine Offlinekompensa-tion der Bahnabdrängung entgegengewirkt werden. Prozessinformationen aus einem Expertensystem unterstützen die Bearbei-tung in stabilen Bereichen ohne Ratterer-scheinungen und sorgen für die Einhaltung der Bearbeitungstoleranzen. Um bei der Bearbeitung von Freiformflächen bessere Fertigungsqualität und höhere Geschwin-digkeit zu erreichen, wird in diesem Projekt eine Methode zur Spline-Generierung und zur Interpolation erarbeitet, die die Maschi-nenattribute (Geschwindigkeit, Beschleuni-gung) berücksichtigt. Abschließend werden die bearbeiteten Bauteile vermessen und die Analyseergebnisse zur Optimierung für Ite-rationsschritte innerhalb der Prozesskette zurückgeführt.

55

Allgemeines

Die Graduate School of Computational Engineering der Tech-nischen Universität Darmstadt wurde aus einer Exzellenz-initiative von Bund und Ländern gegründet. Die Forschung innerhalb der Graduiertenschule beschäftigt sich mit aktuel-len Herausforderungen der rechnergestützte Modellierung, Analyse und Simulation in den Ingenieurwissenschaften. Schwerpunkte sind die Modellierung und Simulation von gekoppelten multiphysikalischen Problemen, simulations-basierte Optimierung und hierarchische multiscale Model-lierung und Simulation. Das Ziel dieses Forschungsbereichs ist die Beherrschung der stetig steigenden Anforderungen an die Genauigkeit und Komplexität in zukünftigen Model-lierungs- und Simulationsproblemen der Ingenieurwissen-schaft. Daher basieren die Projekte in der Graduiertenschule auf einem multidisziplinären Zusammenspiel von Ingenieur-wissenschaft, angewandter Mathematik und Informatik.

Die Rolle des DiK in der GSC CE

Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion ist in der Graduate School of Computational Engineering mit der Entwicklung eines Lebenszyklusansatzes für numerische Modelle des Hochleistungsrechnens vertreten. Innerhalb dieses Forschungsbereichs werden numerische Modelle mit hoher Komplexität hinsichtlich ihrer Entwicklung und Ände-rung in einem Lebenszyklus analysiert.

Hierbei spielen zwei Kernfragen eine entscheidende Rolle:

1. Welche Anforderungen gibt es an die Integration des Managements von Daten numerischer Modelle des Hochleistungsrechnens in einen Produktlebenszyklus?

Graduate School of Computational Engi-neering (GSC CE):Lebenszyklusansatz für numerische Mod-elle des Hochleistungsrechnens

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Mathias FrommherzE-Mail:frommherz@ dik.tu-darmstadt.de

56

2. Welchen Einfluss hat die Entwicklung der Technologie von Hochleistungs-rechnern auf die Anforderungen des Managements der Daten von numeri-schen Modellen des Hochleistungsrech-nens?

57

Allgemeines

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 666 „Integrale Blech-bauweisen höherer Verzweigungsordnung“ existiert an der TU Darmstadt seit dem 01. Juli 2005. Im SFB 666 werden Methoden und Verfahren entwickelt, mit deren Hilfe ver-zweigte Strukturen in integraler Blechbauweise im Hinblick auf ihre Funktion und Beanspruchung optimiert, entwickelt, gefertigt und bewertet werden können.Nach der erfolgreichen Begutachtung durch die DFG am 16. und 17. Februar 2009 wurde die Förderung bis zum 30. Juni 2013 verlängert. Für den Zeitraum von 01.07.2005 bis 31. März 2009 wurden für den SFB 666 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft insgesamt 8,5 Mio. € bewilligt. In der zweiten Förderperiode wurde der SFB um weite-re Teilprojekte ergänzt und die Fördersumme um weitere 8,5 Mio. € aufgestockt.Die gemeinsamen langfristigen Forschungsziele und Er-kenntnisinteressen des SFB 666 liegen auf folgenden Gebie-ten:• Erarbeiten von Methoden zur systematischen Entwick-

lung und Nachweis ihrer Tragfähigkeit am Beispiel in-tegraler Blechbauteile mit verzweigten Strukturen

• Herstellung integraler verzweigter Blechstrukturen• Bewertung und Optimierung von Bauteilen mit ver-

zweigten Blechstrukturen hinsichtlich multifunktiona-ler Eigenschaftsprofile

Das Fachgebiet DiK ist in dem Forschungsbereich Entwick-lung mit den Teilprojekten A4 und A5 vertreten.Die Veröffentlichung von Forschungsergebnissen der Teil-projekte A4 und A5 erfolgte 2010 auf Konferenzen in Pira-cicaba (Brasilien) und Magdeburg. Weitere Beiträge sind im Tagungsband zum 3. Zwischenkolloquium des Sonderfor-schungsbereichs 666, das am 29. und 30. September statt-fand, zu finden. Die Redaktion des Tagungsbandes und der

Sonderforschungsbereich 666:Integrale Blechbauweisen höherer Ver-zweigungsordnung - Entwicklung, Ferti-gung, Bewertung

Ansprechpartner:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmann E-Mail: rollmann@ dik.tu-darmstadt.de


URL:http://www.sfb666.tu-darmstadt.de

58

Webseite (http://www.sfb666.tu-darmstadt.de) wurden auch in diesem Jahr wieder er-folgreich vom DiK übernommen. Im Novem-ber fand ein Workshop in Mühltal statt, bei dem die Arbeit in den Arbeitskreisen „Bau-gruppen“ und „Baugruppen – Flächig“ im Mittelpunkt stand.

Teilprojekt A4: Entwicklung von Modellierungsfunk-tionen für flächige Blechbauteile mit Verzweigungen

Moderne CAD-Systeme bieten als Entwick-lungsumgebung für die Konstruktion und Modellierung von flächigen Bauteilen um-fangreiche Funktionalitäten an. Dazu stehen Modellierungs- und Manipulationsfunktio-nen zur Beschreibung parametrischer Flä-chenstrukturen zur Verfügung. Diese sind meist als Arbeitsumgebungen für spezielle Fertigungsverfahren, etwa das Tiefziehen, oder für spezielle Einsatzbereiche, etwa dem Flugzeugbau, in die CAD-Systeme integriert.Flächige Bauteile mit verzweigten Struktu-ren werden durch Tiefziehen von profilier-ten, verzweigten Blechbauteilen hergestellt. Sie weisen eine komplexe Struktur, kombi-niert aus Freiformflächen durch Tiefziehen und verzweigten Strukturen durch Spalt-biegen, auf. Eine Kombination von Flächen-strukturen und Verzweigungen wird von 3D-Modellierungsumgebungen nicht unter-stützt.Im Hinblick auf das neue, um flächige Bau-teile mit verzweigten Strukturen erweiterte Produktspektrum ist deren Repräsentation

Flächiges Blechbauteil mit Verzweigungen

59

und Präsentation in CAD-Systemen mit den konventionell eingesetzten Modellierungsverfahren, wie beispielswei-se der Verknüpfungs- oder der Sweep-Modellierung, zwar denkbar, jedoch sind diese nicht geeignet, insbesondere die Konstruktion flächiger, integral verzweigter Blechbauteile gezielt zu unterstützen.Der wissenschaftliche Ansatz in diesem Teilprojekt besteht darin, neue Methoden und Werkzeuge zur geometrischen Modellierung integral verzweigter, flächiger Blechbauteile insbesondere auf der Basis algorithmisch generierter Lö-sungsbäume zu entwickeln

Teiprojekt A5: Entwicklung eines Informationsmodells

Ziel des Teilprojektes ist die Weiterentwicklung des Infor-mationsmodells aus der ersten Phase der Laufzeit des Son-derforschungsbereichs zur Unterstützung des Simultaneous Engineering für flächige Blechbauteile mit verzweigten Strukturen. Während der Fokus in der ersten Phase des SFB 666 auf der Entwicklung eines integrativen Informationsmo-dellkerns zur konsistenten Abbildung der Informationen aus Entwicklung, Fertigung und Bewertung lag, wird in der zweiten Phase der Fokus erweitert. Die Erweite-rung bezieht sich insbesondere auf die integrierte Ab-bildung der flächigen Blechbauteile, der Betriebsmittel und Werkstückzwischenzustände zur Unterstützung des Simultaneous Engineering für flächige Blechbauteile.Simultaneous Engineering zielt auf eine simultane Entwick-lung von Produkten und Fertigungsprozessen, auf Erhöhung der Produkt- und Fertigungsprozessqualität durch die ver-besserte Abstimmung zwischen Produktentwicklung und Fertigung und auf die Verkürzung der Produktentstehungs-zeit.Zur Unterstützung der simultanen Produkt- und Fertigungs-prozessentwicklung wird ein Ansatz zum Simultaneous

Ansprechpartner:



URL:http://www.sfb666.tu-darmstadt.de

60

Klassendiagramm des Lösungsbaums verzweigter Blechbauteile

Engineering für flächige Blechbauteile mit geraden Verzweigungen zur Erweiterung des Informationsmodells entwickelt. Der Entwicklung des Konzeptes geht eine sys-tematische Ermittlung und Analyse der Ab-hängigkeiten zwischen Produktentwicklung, Fertigungsplanung und Betriebsmittel vor-aus. Zur Ermittlung der Abhängigkeiten werden die Informationsflüsse zwischen den Pro-zessen Produktentwicklung und Fertigungs-planung analysiert. Das Informationsmodell aus der ersten Phase wird zur Abbildung der flächigen Blechbauteile mit geraden Ver-zweigungen, der Betriebsmittel und Werk-stückzwischenzustände erweitert. Wesentli-che Aufgabe bei der Abbildung der flächigen Blechbauteile ist die Erweiterung des Mo-dellkerns zur Abbildung der flächigen Struk-turen. Die Betriebsmittel und Werkstückzwi-schenzustände werden durch Entwicklung neuer Partialmodelle abgebildet.Aufbauend auf dem erweiterten Informati-onsmodell wird dann der Ansatz zum Simul-taneous Engineering für flächige Blechbau-teile mit verzweigten Strukturen in einem Assistenzsystem umgesetzt.

Assistenzsystem auf Basis des Parasolid Kernels

61

Allgemein

Der Sonderforschungsbereich 805 „Beherrschung von Un-sicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus“ wurde im November 2008 bewilligt und hatte schließlich seinen Start im Januar 2009. Seitdem forschen Maschinen-bauer, Mathematiker und das Fraunhofer Institut an neuen Methoden und Technologien, um Unsicherheiten in Entwick-lung, Produktion und Nutzunglasttragender Systeme zu be-herrschen. Die Beherrschung von Unsicherheit wird im SFB konkret an realen Beispielen lasttragender Systeme erprobt. Ein System mit besonders vielfältigen Anforderungen und hohem Unsicherheitspotenzial ist ein Flugzeugfahrwerk, das hier als repräsentatives Beispiel einer Leichtbaustruktur die-nen soll. Durch das Ziel des SFB 805, ganzheitlich die Un-sicherheiten in allen Phasen zu beherrschen, können Über-dimensionierungen reduziert, der Einsatzbereich vergrößert und ökologische sowie ökonomische Vorteile ermöglicht werden.Für die vier Jahre 2009 bis 2012 wurden für den SFB 805 Mittel in Höhe von insgesamt 8.715.600 Euro von der Deut-schen Forschungsgemeinschaft bewilligt. Die Forschungsziele entlang der gesamten Prozesskette glie-dern sich in:• Entwickeln erweiterter Konstruktions- und Optimie-

rungsmethoden zur robusten Produktauslegung, sowie Erarbeiten von Informationsmodellen zur Repräsentati-on und Visualisierung von Unsicherheit

• Optimierung der Prozesskette der Produktion mit Hilfe mathematischer Methoden und neuartigen Technologi-en

• Integration mechatronischer und neuer adaptronischer Technologien zur Stabilisierung und Dämpfung lasttra-gender Struktur während der Nutzung

Das Fachgebiet DiK ist in dem Forschungsbereich Entwick-lung mit den Teilprojekten A5 vertreten.

Sonderforschungsbereich 805: Beherrschung von Unsicherheit in lasttra-genden Systemen des Maschinenbaus

Ansprechpartner:


Dipl.-Ing. Lucia Mosch E-Mail: l.mosch@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. André Sprenger E-Mail:[email protected]

URL: http://www.sfb805. tu-darmstadt.de/

62

Auch dieses Jahr wurden zwei gemeinsame Workshops aller Beteiligten veranstaltet. Der zweitägige Workshop in Gras-Ellenbach fand im Frühjahr 2010 statt und beschäftigte sich mit dem aktuellen Forschungsstand der einzelnen Teilprojekte. Im eintägigen Work-shop, der in Darmstadt angesiedelt war, stand das Thema „Beherrschung der Unsi-cherheit“ im Vordergrund. Für das Jahr 2011 wurden weiterhin konkrete Meilensteine ausgearbeitet und ein Zeitplan für weiteres Vorgehen aufgestellt.Im Zwischenkolloquium im November 2010 stellte der SFB 805 nach 23-monatiger For-schungstätigkeit die Forschungsergebnisse im Rahmen interdisziplinärer Fachvorträge gegenüber wichtigen Vertretern aus Indust-rie und Wissenschaft dar. Die Forschungsak-tivitäten wurden sehr positiv beurteilt und die Bedeutung des Datenaustausches im Be-reich der Unsicherheit hervorgehoben.Die Position der Wimi-Vertretung im Len-kungsausschuss sowie die führende Rolle des Gleichstellungsteams wurden auch die-ses Jahr erfolgreich vom DiK übernommen.

Teilprojekt A5: Informationsmodell zur Repräsentation und Visualisierung von Unsicherheiten

Ziel dieses Teilprojektes ist es, Unsicherheit, die in lasttragenden Systemen auftritt, da-tenverarbeitungstechnisch integriert abzu-bilden, schnittstellengerecht aufzubereiten, sowie nutzergerecht zu visualisieren um den Produktentstehungsprozess zu unterstützen. Der neue wissenschaftliche Ansatz dieses

Demonstrator eines lasttragenden Systems

63

Teilprojekts liegt in einem ontologiebasierten Informati-onsmodell, welches produkt- und prozessbezogenen Un-sicherheiten abbildet. Das dabei entwickelte semantisch höherwertige Informationsmodell erweitert das integrierte Produktdatenmodell um die Darstellung von Unsicherheit und ermöglicht es, diese im Produktentstehungsprozess und darüber hinausgehend im gesamten Produktlebenszyklus auszutauschen, zu analysieren und daraus disziplinspezifi-sche Maßnahmen zu ihrer Beherrschung abzuleiten. Um ein umfassendes Bild der Unsicherheit zu erlangen, wur-de eine Befragung innerhalb des SFB durchgeführt, um An-forderungen an das Informationsmodell zu konkretisieren und zu bestätigen. Den Schwerpunkt der Befragung bildete die Erhebung der benötigten, generierten und weitergegebe-nen Daten innerhalb der Teilprojekte. Die Antworten wurden im nächsten Schritt auf eine gemeinsame Form abstrahiert und klassifiziert und auf Konformität mit dem bestehenden Informationsmodellentwurf geprüft.Ein weiteres Ziel dieses Teilprojektes ist die Visualisierung von Unsicherheiten. Der Ursprung von Unsicherheiten eines technischen Produktes kann als Resultat aus Prozessen der Fertigung und Nutzung beschrieben werden. Diese Prozes-seigenschaften mit den darin auftretenden Unsicherheiten haben direkte Auswirkungen auf die Produkteigenschaften. Angestrebt wird, Unsicherheiten kontextbezogen zur je-weiligen Produktlebenszyklusphase direkt am CAD-Modell und somit direkt an den Produkteigenschaften darzustel-len, um ein realitätsnahes Konstruieren zu ermöglichen. Die Präsentation der Unsicherheit erfolgt auf Basis des mit Unsicherheiten behafteten dreidimensionalen Modells des lasttragenden Systems in einem CAD-System und eines Un-sicherheits-Browsers. Teil des Konzeptes ist die Methodik des rechner-unterstützten dreidimensionalen Modellierens unter Nutzung der Parametrik und wissensbasierter Verfahren. Der Unsicherheits-Browser fungiert als grafische Bebutzer-

Ansprechpartner:



Dipl.-Ing. André Sprenger E-Mail:[email protected]

URL: http://www.sfb805. tu-darmstadt.de/

64

oberfläche aller Unsicherheitsinformationen und ermöglicht es, die große Anzahl an Un-sicherheitsinformation übersichtlich darzu-stellen und entsprechend des gewünschten Ziels der Visualisierung entsprechende Unsi-cherheitsinformationen ein- bzw. auszublen-den. Dieses Konzept wird als Sichtenkonzept bezeichnet und bewirkt eine kontextbezoge-ne Darstellung der Unsicherheitsinformatio-nen. Darüber hinaus werden objektorientiert strukturierte Zusatzinformationen (früher Annotationen) eingesetzt, um weitere, er-gänzende Informationen darzustellen. Des Weiteren sieht das Visualisierungskonzept eine Kopplung an einen autostereoskopi-schen Bildschirm vor. Zu diesem Zweck wur-den in diesem Jahr die nötigen Anschaffun-gen getätigt.

Visualisierung von Unsicherheitsinformationen

65

Allgemeines

Die Zusammenarbeit zwischen Unternehmen bei der Ent-wicklung von Produkten ist seit geraumer Zeit notwendig. Um diese Zusammenarbeit durchführen zu können, ist der Austausch von Informationen in digitaler Form notwendig. Mit diesen Informationen wird auch Unternehmens-Know-how übertragen. Der Schutz dieses Know-hows war bisher nur mit Verträgen und nicht mit realen Mechanismen, die in der Lage sind, Informationen zu schützen, realisierbar. Beim Schutz der Informationen basierend auf Verträgen gibt es keine Möglichkeit, die Informationen zu kontrollieren, so-bald diese die Unternehmensgrenze verlassen haben. In den letzten Jahren wurden mehrere Mechanismen zur Verringe-rung des Know-hows im Datenaustausch während der Zu-sammenarbeit von Unternehmen und auch zur Erhöhung der Sicherheit während des Transports der Informationen entwi-ckelt. Diese Mechanismen reichen aber nicht aus.

Um die Kontrolle über die Informationen zu halten und da-für zu sorgen, dass nur autorisierte Personen Zugang zu den Informationen haben, ist die Umsetzung des Enterprise Right Managements (ERM) notwendig. ERM in die Praxis umzu-setzen ist eine Herausforderung und ein komplexes Thema. Das ERM-Konzept und die Mechanismen zur Umsetzung sind im Moment noch in der Entwicklungsphase.

Im Jahr 2007 gründete ProSTEP iViP die Projektgrup-pe Secure Product Creation Processes (SP2) mit dem Ziel, Empfehlungen für die Umsetzung von sicheren Datenaus-tauschprozessen in der unternehmensübergreifenden Pro-duktentwicklung zu erarbeiten. Das Projekt läuft bis Ende 2010. Zur Erreichung dieses Ziels wurde eine Gruppe beste-hend aus Forschungsinstituten, Software-Entwicklern und Unternehmen vor allem aus dem Automobil-Sektor aufge-stellt.

SP2 - Sichere Datenaustauschprozesse in der unternehmensübergreifenden Produk-tentwicklung

Ansprechpartner:


66

Das Konsortium der Mitgliedschaft setzt sich aus Vertretern von Adobe, Audi, BMW, ca-solute, Continental, Daimler, Ford, MDTVisi-on, Microsoft, PROSTEP, Siemens PLM Soft-ware, T-Systems, TU Darmstadt, VW, ZGDV, und ZF zusammen.Die Hauptaufgaben des DiK im Rahmen die-ses Projekts bestanden aus:• Analysen bezüglich IT-Sicherheitsme-

chanismen, die auf Anwendungsfällen von Produktentwicklungsprozessen der Automobilindustrie basieren,

• Harmonisierung der verschiedenen As-pekte für die Entwicklung und Nutzung eines ERM-Systems und

• Entwicklung eines Proof of Concepts (PoC), um die ERM Konzepte zu vali-dieren, die innerhalb des SP2 Projektes generiert wurden.

Machbarkeitsnachweis

67

Allgemeines

In dem Graduiertenkolleg „Topologie der Technik“ werden aus Sicht unterschiedlichster Disziplinen Technisierungspro-zesse in ihrer räumlichen, Raum verändernden und Raum bildenden Dimension untersucht. Gegenstand der Betrach-tung sind Räume, „in“ denen Technik wirksam wird (wie etwa Konstruktionsbüros, Haushalte, Flugzeug-Cockpits, städtische Flächen) sowie Räume, durch die sich Techniken vermitteln, technisierte Räume, die durch Technik geprägt sind, oder auch technogene Räume wie Cyberspace oder vir-tuelle Umgebungen, die durch bestimmte Techniken über-haupt erst möglich werden und entstehen. Ziel des Graduier-tenkollegs ist es, eine Topologie der Technik zu entwickeln.Forschungsgegenstand des Projektes „Global Engineering“ im Rahmen des Graduiertenkollegs ist es, die weltweit, räumlich verteilte Produktentwicklung und dabei speziell die Interaktion im globalen Team sowie die Vernetzung der Teammitglieder durch Computer Supported Cooperative Work (CSCW)- Technologien zu untersuchen.Die Möglichkeit, durch neue Technologien 24 Stunden pro Tag, sieben Tage die Woche an einem Produkt zu entwickeln, führt zu neuen Herausforderungen in der Produktentwick-lung bezüglich der Prozesse, der Rechnerunterstützung und der Anforderung an Entwicklungsingenieure.Um diese Herausforderungen besser greifen zu können, wur-den Interviews in global agierenden Firmen durchgeführt sowie ein studentisches Global Engineering Projekt in der Produktentwicklung analysiert. Ergebnisse der empirischen Untersuchung zeigen Einflüsse der globalen Produktent-wicklung auf die Teamarbeit.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Diana Völz E-Mail: voelz@ dik.tu-darmstadt.de

Topologie der Technik - Global Engineering

68

Zur Bedeutung von Vertrauen für innovative Produkt-entwicklung in der Automobilbranche

Das BMBF- und ESF-geförderte Forschungsprojekt TRUST ist im Themenfeld „Balance von Flexibilität und Stabilität in einer sich wandelnden Arbeitswelt“ im Forschungs- und Entwicklungsprogramm „Arbeiten – Lernen – Kompetenzen entwickeln“ angesiedelt. Das Forschungsprogramm startete im Oktober 2009 und läuft drei Jahre.Gemeinsam mit dem Institut für Soziologie (TU-Darmstadt) sowie den Forschungseinrichtungen IAO–Fraunhofer und ISF München als auch in enger Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Marquardt GmbH und :em engineering methods AG werden Vertrauensaspekte in unternehmens-übergreifenden internationalen Entwicklungskooperationen erforscht.Ziel des Fachgebiets DiK im Forschungsprojekt ist, Vertrauen aus technologischer Perspektive zu analysieren. Der Schutz von Intellectual Property (IP) spielt im Zeitalter der Glo-balisierung eine wichtige Rolle. In Kooperationen müssen Daten ausgetauscht werden, um „gemeinsam“ Produkte zu entwickeln. Mitarbeiter an der Kooperationsschnittstelle befinden sich in einem Spannungsfeld ein Maß an ausrei-chenden, jedoch nicht zu viele Informationen preiszugeben. Wissensschutzmaßnahmen aus der IT zum Schutz von Daten existieren, wie Verschlüsselungstechnologien oder Enterpri-se Rights Management sowie spezielle Verfahren zum Schutz von IP in 3D-CAD-Modellen. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, ein Assistenzsystem zu entwickeln, das den „sicheren“ Datenaustausch zwischen Kooperationspartnern in einer si-tuativ adäquaten Anwendung von Wissensschutztechnologi-en automatisch unterstützt.

TRUST – Teamwork in unternehmensüber-greifenden Kooperationen

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Diana VölzE-Mail: voelz@ dik.tu-darmstadt.de

69

Allgemeines

Der Konstruktions- und Entwurfsprozess eines Unterneh-mens beinhaltet spezifisches Fachwissen, welches in un-ternehmensinternen Vorgehensweisen und Methoden ab-gebildet ist. Im konkreten Fall wurden diese Methoden von Alstom in entsprechende Applikationen integriert und in die existierende Entwicklungslandschaft durch entsprechende 2D-Werkzeuge eingebettet.Im Rahmen der Einführung von 3D-Werkzeugen müssen die-se Methoden ebenfalls überarbeitet und an die Funktionali-täten parametrischer 3D-Werkzeuge angepasst werden. Da die Umstellung von 2D auf 3D nicht schlagartig und flächen-deckend erfolgt, müssen die bisherigen Methoden sowie das 2D-Vorgehen zusätzlich unterstützt werden.

Inhalt

Basierend auf vorhandenen Anwendungsszenarien von Als-tom wurden im Rahmen dieses Projektes Konzepte zur Über-tragung bestehender 2D-Werkzeuge in eine 3D-Umgebung erarbeitet und prototypenhaft in Demonstratoren realisiert. Die vorhandenen Vorgehensweisen wurden entsprechend der Möglichkeiten von 3D-Werkzeugen überarbeitet. Durch die Konzepte sollten dabei, ausgehend von vorhande-nen Parametern, die automatisierte Erstellung von 2D- und 3D-Modellen des betreffenden Bauteils realisiert werden. Hierbei sollte gewährleistet werden, dass Änderungen an den verschiedenen Modellen (2D- oder 3D-Modelle) bidirektional in die entsprechend anderen Modelle (3D- oder 2D-Modelle) übernommen werden. Zusätzlich sollten sämtliche Änderun-gen an den verschiedenen Modellen in die ursprünglichen Parameter einfließen. Die erstellten Modelle sowie der je-weilige Parametersatz dienen dabei als Grundlage für nach-folgende Prozesse der Produktentwicklung. Der erfolgreiche Abschluss des Projektes erfolgte im Frühjahr 2010.

Alstom - 3D-based Rendering Concept

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Roland S. Nattermann, M. Sc. E-Mail:[email protected]

70

Allgemeines

Ausgangssituation ist das Lebenszyklusende des 3D-CAD Systems CATIA V5 von Dassault Systèmes. Die notwendige Umstellung auf ein alternatives System erfolgt in einem län-geren Zeitfenster von mehreren Jahren.Für die strategische Planung, wie die IT-Systemlandschaft bei der BMW Group in den nächsten Jahren bis 2020 aus-sehen könnte, wurde zusammen mit der BMW Group, dem Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstrukti-onstechnik (IPK) und der PROSTEP AG eine Vorgehenswei-se entwickelt, die eine mögliche Zielbebauung für die BMW Group im Fokus hatte. Zu Beginn wurden Trends aus Sicht der Forschungseinrichtungen aufgezeigt, welche relevant für die zukünftige Produktentwicklung und bereits auch schon Gegenstand der Forschung sind bzw. sein könnten.Für die Untersuchung wurden die potentiellen Vendoren, die eine anforderungsgerechte Systemlandschaft anbieten, Sie-mens PLM und Dassault Systèmesherangezogen. Es wurde betrachtet inwiefern die Systeme der Vendoren eine exem-plarische Produktentwicklung unterstützen würden und ob das Portfolio der Vendoren Lösungen für alle Bereiche der Produktentwicklung aufweisen.Parallel wurde eine Bewertung der Systeme anhand der er-mittelten Trends durchgeführt. Bewertet wurde hierbei, wie gut die Unterstützung der Trends durch das Portfolio und Konzepte der Vendoren ist.Mit den Ergebnissen der Bewertung und existierenden Rah-menbedingungen, die der BMW Group vorliegen, wurde von den Forschungseinrichtungen eine gemeinsame Unter-suchung möglicher Kombinationen der Vendorenlösungen-durchgeführt. Hierbei wurden Schnittstellen zwischen den Domänen anhand von Szenarien validiert und kritische Schnittstellen identifiziert. Daraus resultierte eine mögliche Kombination, die Gegenstand zukünftiger Untersuchung ist.

BMW Group - PLM System-Strategie

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Michael Maurer E-Mail: maurer@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Oliver Weitzmann E-Mail: weitzmann@ dik.tu-darmstadt.de

BMW Group

71

Allgemeines

Die Automobilindustrie befindet sich in einer Phase konstan-ter Veränderung. Globalisierung, veränderte Kundenanfor-derungen sowie die Diskussion um Rohstoffknappheit und Klimaveränderung stellen neue Herausforderungen für die Automobilhersteller dar. Zugleich steigen die Erwartungen an die Zuverlässigkeit und die Integration neuer Funktiona-litäten. Für die Markteinführung müssen hohe Qualitätskri-terien und Sicherheitsstandards erfüllt, und die gesetzlichen Rahmenbedingungen eingehalten werden. Diese Herausfor-derungen verlangen nach neuen Methoden und Technolo-gien im Bereich der Produktentwicklung. Die Entwicklun-gen sowohl im Bereich der Computerhardware als auch im Bereich der CAE-Software machen es möglich, weite Teile der Produktentwicklung virtuell durchzuführen. Dennoch werden trotz aller Fortschritte in diesem Bereich häufig phy-sikalische Prototypen gebaut, um die Ergebnisse der Simula-tionen zu verifizieren.

Inhalt

Basierend auf einer breit angelegten Umfrage im Bereich der deutschen OEMs und bekannter Automobilzulieferer wurde ein Bild über die aktuelle und zukünftige Nutzung der vir-tuellen Produktentwicklung erstellt. Hierzu wurden jeweils Verantwortliche aus dem Bereich der Produktentwicklung vor Ort interviewt. Dabei wurden sowohl das Potential der aktuellen virtuellen Produktentwicklung als auch der erwei-terten Möglichkeiten im Bereich Rapid Prototypen analysiert und einander gegenübergestellt. Darauf aufbauend wurden die mittel bis langfristigen Trends in diesem Bereich analy-siert und das Potential verschiedener Strategien ermittelt. Die Ergebnisse der Studie wurden aufbereitet und den Teil-nehmern bzw. dem Auftraggeber in schriftlicher Form zur Verfügung gestellt.

Adam Opel AG - Trends in Virtual Product Development

Ansprechpartner:


Dipl.-Ing. André SprengerE-Mail: sprenger@ dik.tu-darmstadt.de

72

Rolls Royce - DiK Cooperation Project„Global Standardised Features“ im BMWi-Projekt “RoKoTec”

Der zweite Aufruf im vierten Luftfahrtforschungsprogramm LuFo IV des Bundesministeriums für Wirtschaft und Techno-logie stellt die Grundlage der Kooperation zwischen Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co. KG und dem DiK dar. Im Projekt „Rotierende Komponenten - Neue Technologien“ (RoKoTec) wurden komplexe rotationssymmetrische Bauteile mehrerer Flugzeugtriebwerke untersucht. Dabei handelte es sich um Verdichter- und Turbinenstufen sowie relevante Anbauteile. Häufig auftretende Strukturen wurden modularisiert und als wiederverwendbare Teile in Bibliotheken als sogenannte Standard Features kategorisiert. In Zusammenarbeit mit den Entwicklungsingenieuren wur-de ein Prozess modelliert, der die zur Simulation notwendi-ge 2D Geometrie aus den auf Standard Features basierenden Baugruppen automatisiert ableitet.Dieser Prozess, die Standard Features und das assoziierte Fertigungswissen bilden gemeinsam einen teilautomatisier-ten Konstruktions- und Simulationsprozess, an dessen Ende weitgehend fertigungsgerechte Modelle stehen. Auf Basis dieses Entwurfs kann anschließend eine weitere Detaillie-

rung durch den Konstruk-teur erfolgen.Weitere Forschungsakti-vitäten sind auf dem Ge-biet der Datenerfassung geplant, hier soll vor al-lem eine Möglichkeit ge-funden werden, wie ohne spezielle Programmier-kenntnisse Produktwis-sen gemeinsam definiert und verwaltet werden kann.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Tim Jagenberg E-Mail: jagenberg@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Erik Gilsdorf E-Mail: gilsdorf@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Wirtsch.-Ing.Susanne NassE-Mail:[email protected]

Daniel Strang, M.Sc.E-Mail:[email protected]

Dipl.-Wirtsch.-Ing.Volkmar WenzelE-Mail:[email protected]

RoKoTec

75

Annual Report 2010

Department of Computer Integrated Design (DiK)Prof. Dr.-Ing. R. AnderlTechnische Universität DarmstadtPetersenstraße 3064287 Darmstadt

77

The chair of Computer Integrated Design (DiK) is one of 27 divisions of the Faculty Mechanical En-gineering at TechnischeUniversität Darmstadt. The year 2010 was a very successful year but also very challenging. I want to thank all my scientific re-searchers, technical and administrative staff for their successful collaboration and the motivating atmosphere. Furthermore I want to thank the Me-chanical Engineering department of Technisch-eUniversität Darmstadt for its ongoing strong sup-port. Special thanks also to both, the departments and the university’s administration.DiK is involved in research and teaching activities in the area of information processing in mechanical engineering. The activities are represented by the following areas of responsibility:

• Teaching in the bachelor and master program and• fundamental and application oriented research.

At DiK 1367 examinations have been approved in the bachelor program and 344 on the master program. Scientific research and teaching has been per-formed in four attractive fields of competence:

• Information modeling,• Virtual product development,• Distributed and cooperative engineering and design and• CAx-Laboratory.

The competence field „information modeling“ deals with the development of object-oriented methods and tools for information modeling in the field of mechanical engineering. The main topics are dedicated to the development of product models as specified by ISO 10303 (STEP) as well as the evaluation of new modeling techniques like UML (Unified Modeling Language).In the competence field „virtual product development“ digital product engi-

Preface Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

78

neering, digital design and digital production planning methods are devel-oped, analyzed and evaluated. The common goal is to use once described product data many times within successive process chains. One main goal is to apply parametric and knowledge driven 3D-CAD systems for the interdis-ciplinary development of products.

In the competence field „distributed and cooperative engineering and de-sign“ research is performed on the development of methods for product de-sign and engineering in 24/7 scenarios distributed around the world. Very interesting is the research in development and maintaining of trust within cross-enterprise cooperations.

The competence field CAx-laboratory is dedicated to new innovative methods for product styling and design. In this context an autostereoscopicmultiview-er-display for the visualization of product data enriches the CAx-laboratory. Furtheremphasis are based on the interdependencies between virtual prod-uct design and physical prototyping.

The year 2010 was very successful. All milestones in education as well as in research have been achieved.

Main events were the successful interim results and completion of industrial projects with the partners Alstom, BMW, Isra Vision, Opel and Rolls Royce. To meet the growing requirements in teaching 100 new computers for the IIM (InformationsverarbeitungimMaschinenbau) were acquired.

In the year 2010 the intercontinental Advanced Design Project on Collabora-tive Engineering was established where students from Virginia Tech (USA), Howard University (USA), ITSEM Monterrey (Mexico), Jiao Tong Shanghai (China) and TU Darmstadt developed an automotive assembly collaborative-ly. This was performed by using most modern internet-based teleconferenc-ing technology.

Furthermore I want to point out in particular the successful doctor thesis’s of Mr Jens Malzacher, Mr Majid Rezaei, Mr Daniel Spieß und Mrs Diana Völz.

79

Congratulations and all the best for a successful future professional career!I appreciate very much the results achieved in 2010 and I want to thank the staff of DiK for the high motivation and continuously committed efforts.

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

81

General

The courses offered in the Bachelor program contain lectures accompanied by intensive courses introducing the methods of data processing. These courses are applied to the prospec-tive engineers‘ fields of activity. The courses are an integrat-ed part of the first three semesters:

1st semester

• Basics of Data Processing - lecture (GEDV) • Programming Languages and Techniques - tutorial

(PST)

2nd semester

• Introduction to Computer Aided Design (CAD) (lecture and course)

4th semester

• Principles of CAE/CAD

The contents and aims of these courses are chosen in order to convey a well-founded knowledge of data processing in mechanical engineering. The courses especially focus on the use of a parametric 3D-CAD-System as an introduction to CAD in the 2nd semester. This use of 3D-CAD is based upon the process chain of design with the intent to reuse all cre-ated product data from 3D-Modelling most efficiently in later steps of the product chain. The education is continued in the second academic year (3rd and 4th semester) in the lectures and tutorials on Machine Elements.

Courses Bachelor program

URL:

http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/bachelor_dik/index.en.jsp

82

General

The content of the lecture deals with relevant topics of con-temporary data processing for mechanical engineering. Se-lected chapters of technical, practical and applied computer science impart methodical application and effective working with electronic data processing as well as the understanding thereof. The main focus of the lecture is on the introduction to the software lifecycle and on the methods of object-oriented software development. These topics are practiced in the ac-companying programming course “Programming Languages and Techniques (PST)”.

Educational objectives

• Mastery of the mathematical and technical basics of electronic data processing

• Ability of developing data structures and algorithms • Ability of developing object-oriented software• Knowledge of the hardware of electronic computers and

distributed systems• Understanding of the connection between operating

systems and application software• Knowledge of the different application systems

Basics of Data Processing (GeDV)

Contact: Dipl.-Ing. André Picard E-Mail: picard@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Oliver Weitzmann E-Mail: weitzmann@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.iim.maschinen bau.tu-darmstadt.de/gedv/

83

General

The tutorial based on the lecture “Basics of Data Processing” intensifies the area “methods of programming”. The main focus of this tutorial is the teaching of the foundations of software development relevant for engineers. In the com-puter pool ‘IiM’ the students learn the application of the cal-culation system MATLAB in connection with the operating system Microsoft Windows XP. Other points of focus are me-thodical software development, planning and implementa-tion of algorithms, data exchange based on file operations and the programming of graphical user interfaces.The tutorial concludes with a two-week long project, which is to be solved in teams of four students. With an adequate result the grade of the lecture “Basics of Data Processing” can be improved. The exam to the lecture “Basics of Data Processing” consists of about 40% of PST content, which is intensified in the tutorial.

After the Adjustment of the tutorial content from JAVA to MATLAB in the winter term 2006/07 the new MATLAB Version R2010a is used in this winter term. The e-learning platform based on the content management system Joomla! was developed. Within the scope of the TUD online initiative, the course was distinguished in the winter terms 06/07, 07/08, 08/09 and 09/10 as well as this winter term 10/11 with the E-Learning label.

Programming Languages and Techniques (PST)

Contact: Dipl.-Ing. André Picard E-Mail: picard@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Oliver Weitzmann E-Mail: weitzmann@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/gedv/

84

Working environment for students

85

General

This course consists of lectures and semester-long com-puter training. For the exercise, 120 computers including spacenavigators are available for the students at the IiM (Training Center for Computer Science in Mechanical Engi-neering). Thematically, the course can be subdivided in geo-metric modeling, single part and assembly modeling, and the technical product documentation (TPD) in drafting. The course conveys basic methodological, such as paramet-ric modeling or the construction of product structures, but also dealing with tolerances as well as advanced methods of computer-aided engineering design. This curriculum will be implemented in the corresponding supervised assignments using specific examples from the students, and tested by various review sections. The CAD system we used in the summer course 2010, has been NX7 from Siemens PLM Software.

Organization

The presentation of the exercise and examination papers will be held on an e-learning tutorial, which is realized via the content management system Joomla!. This allows the stu-dents to work individually on the teaching and examination papers, and – via a feedback function – rate the different contents constructively and thus contribute to improving the content.

The number of 826 students limited Wednesdays operation of a continuous exercise from 10 a.m. to 9 p.m. and the num-ber of 50 tutors who mentor students throughout and give help with problems. To manage and ensure the exercise and test data, Teamcenter 8.1 UA has been used as the product

Introduction to Computer Aided Design (CAD)

Contact:

Dipl.-Ing. Michael MaurerE-Mail:[email protected]

Dipl. Wirtsch.-Ing. Thomas TrinkelE-Mail:trinkel@ dik.tu-darmstadt.de

URL: http://nx2010.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/

86

data management system. It also allows the use of project teams for the second test sec-tion, allowing several students to work – col-laboratively as a team – on a complex task.

The originmodell and the CAD-Assembly of the CAD-course

87

General

The Department of Computer Intgrated Design (DiK) has been involved in the study program of “Computational En-gineering” since its foundation with the course called “In-troduction to CAE/CAD”. The course is lectured in the 4th semester and its contents have been expanded consistently since its foundation. This includes the offer of the course as an e-learning course, which was confirmed with a clear sat-isfaction from the students point of view. The presented con-tents range from geometric modeling over parametric CAD systems to the main CAx process chain of product develop-ment.

Organization

The following topics were presented in 13 lectures:

• Fundamentals of product data technologies• Software and hardware architecture of the CAx sys-

tems• Geometric modeling • CAx processes and theory of modeling• Fundamentals of finite element analysis (FEA)• Process chains:

CAD-FEA, CAD-MBS, CAD-RPT, CAD-NC

During the semester the theoretical subject material was practiced in five exercises, which included the following top-ics:

• Methods of geometric modeling with NX7• FEA with NX7, introduction and advanced techniques• CAM with NX7• MBS with NX7

Introduction to CAE/CAD

Contact:


URL: http://caecad.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/

88

The interdisciplinary course was attended by 56 students from the departments of Computer Sciences, Mechanical Engineer-ing, Industrial Engineering, Computational Engineering and Information Systems Engineering.

Exercise „CAM with NX 7“

89

General

PACE - Partners for the Advancement of Collaborative En-gineering - is an international support program of General Motors, Autodesk, HP, SUN Microsystems and Siemens PLM. The initiative was founded 1999, providing strategically se-lected universities all over the world with state-of-the-art CAD/CAM/CAE and PLM software. In addition the PACE partners give donations in hardware and automotive parts to enforce the education of future engineers. This technol-ogy is a great chance to challenge education and research. Furthermore PACE will strengthen the cooperation between the 50 PACE partner universities and the industrial PACE partners worldwide.

Donations

The donations in hardware and software made within the PACE-program score to more than one billion US dollars so far. Renowned for engineering and research, supported PACE partners are universities like Michigan State Universi-ty, Purdue University and Virginia Tech in the USA, Univer-sity of Toronto and Queen‘s University in Canada, the Insti-tuto Politecnico Nacional in Mexiko as well as the Shanghai Jiao Tong University in China. The Technische Universität Darmstadt is the first University in Europe that was elected as a PACE partner.The support of hardware and software will provide the con-sistent modernization process of research and education at the Technische Universität Darmstadt. The sophistica-ted software, currently used in the General Motors group in research and manufacturing will promote the practical research and development at Technische Universität Darm-stadt.

PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education

Contact:

PACE Strategic ManagementProf. Dr.-Ing. R. Anderl E-Mail:anderl@ dik.tu-darmstadt.de

PACE Coordination Dipl.-Ing. Michael MaurerE-Mail:[email protected]

URL:http://www.pacepartners.org

90

Therefore the DiK takes the leading role concerning this sup-port program at Technische Universität Darmstadt. The DiK obtains a key position in intra-university collaboration as well as in the cooperation with the industrial PACE partners. Since 2004, following an initial phase in 2003, PACE-pow-ered classes could be held. Within Mechanical Engineering these are the following classes:

• Computer Aided Design (CAD)• Advanced Design Project „Collaborative Engineering“• Basics of CAE/CAD

PACE coordination and software management for the Tech-nische Universität Darmstadt is hosted by the Department of Computer Integrated Design (DiK) while the Software and License Management since 2004 is independently managed by TUD’s central IT Department (HRZ).

PACE Annual Forum

After the PACE Annual Forum was canceled in 2009, it has been hosted in 2010 in Seoul (South Korea). Approximately 250 participants were able to scientifically discuss the as-pects of today’s engineering, design and manufacturing top-ics. By all participants, the forum was seen as a great success.

PACE Partner [Source: PACE]

91

General

The Master program offers interested students the opportu-nity to deepen their knowledge in the field of data process-ing in the product development process. In order to attend these courses the students must have completed their fourth semester. The offered courses are:

Courses in the master program

• Virtual Product development A: CAD-Systems and CAx Process Chains

• Virtual Product development B: Product Data Management

• Virtual Product development C: Product and Process Modelling

• Collaborative Engineering - Processes / Structures / Systems

Tutorials

Advanced CAx• Modelling with CATIA V5

Collaborative Engineering• Collaborative Engineering with PTC Windchill• Use of 3D-Objects in Technical Product Documentation

CAD/CAM process chain at process learning factory CiP

Courses Master program

URL for further information: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/index.en.jsp

92

Advanced Design Projects (ADP)

• Collaborative Engineering• Development of a modular system for

modeling conveying systems based on bend splitting profiles

• Computer-Aided Development of Ergo-nomic and Design-Oriented Products

• Process Modeling

The central approach of these courses is based on the so-called Product Data Tech-nology. Product Data Technology as an in-terdisciplinary field is characterized by the basics of information science and methods of engineering science, especially the mechani-cal engineering. The fundamental concept is based upon a general processing (no breaks in media, no loss of information) of digital representable product data in all phases of the product life cycle. The data processing systems used in this context, the integrated product data model in STEP, and the meth-ods and tools to manage the product data in the product life cycle are subject of the cours-es in the graduate program.

93

General

In the lecture Virtual Product Development A, a basic intro-duction to modern product data technology is given. In parti-cular, the idea of product model and the handling of product information, which are necessary for complete product spe-cification, are given to the students. The didactical concept of the lecture is based on stating the mathematical, IT- and methodical basics of CAD systems in order to demonstrate in the subsequent course of the lecture how to apply the data generated by 3D CAD systems for different purposes.

Learning Targets

• Comprehension of correlations: integrated product model - product information - CAD systems - CAx pro-cess chains

• Knowledge about different models for computer inter-nal description of product information

• Knowledge about computer-supported methods for de-sign, construction, optimization, presentation, manu-facturing

• Comprehension of the interaction of data processing systems within process series

Furthermore important CAx process chains of product devel-opment from product conception till manufacturing process are analyzed, discussed and exemplified by representative examples. These are in particular process chains, which are pictured at the following figure.

Virtual Product Development ACAD systems and CAx process chain

Contact:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Susanne NassE-Mail: [email protected]

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_a/index.en.jsp

CAx-process chain on the basis of 3D CAD systems

94

General

The major topics of the lecture “Virtual Product Develop-ment B” are the basic elements and methods of product data management (PDM). Students learn about the importance of product data management and its functions in modern product development processes. PDM methods are: Product structuring, product classification, configuration, and vari-ant management as well as release and change management. The second part of this lecture deals with the four main func-tions of PDM: The managment of elements, files, rights and workflows. Moreover, basic architectures and data models for PDM Systems are presented. Process management and automisation becomes more and more important. Hence, the lecture closes with an introduction to workflow management systems.


• General understanding of product data management systems as an integration layer for product development,

• Knowledge about the basic technology of product data management systems,

• Comprehension of the organizational preconditions as well as

• Knowledge about the structure of product data manage-ment systems.

Virtual Product Development B Product Data Management

Contact:

Dipl.-Ing. Lucia MoschE-Mail: l.mosch@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_b/index.en.jsp

Phases of product data management [Source: Sälzer, Daimler AG]

95

General

Central vision of virtual product development is the design of a product by the use of information and communication tech-nologies. The aim is to increase the product quality, optimize the product costs and the development process, and increase the efficiency of the development process. This leads to an intensified use of software systems in all sub-processes of the product development. A prominent example is the use of CAD and PDM systems within the construction process.In this lecture different principles, methods and tools for product and process modelling are presented. Principles of system engineering like the hierarchical structuring and modelling are discussed. Methods of model design and the specification thereof are pointed out and discussed.Looking at the ISO 10303 (better known as the „Standard for the Exchange of Product Model Data“ - STEP) the approach of systematic data modelling is explained by using SADT, EXPRESS and EXPRESS G. The concepts of the process mo-delling are described on the basis of the business process modelling. Within this context, possibilities for modelling business cases and processes by using UML as well as the integrative method ARIS are introduced and discussed. Fur-thermore alternative, XML-based solutions like webservices are presented.In order to apply the acquired theoretical knowledge, practi-cal examples and exercises are solved within the lecture.

External Lecture at PROSTEP AG

The good relations to the PROSTEP AG, once again, enabled us to offer an external virtual product development C lecture at their premises.Employees of PROSTEP AG took their time to introduce the students to the various fields of work. They provided deeper

Virtual Product Development C Product- and Process Modelling

Contact:

Dipl.-Ing. André Sprenger E-Mail: sprenger@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_c/index.en.jsp

96

insight regarding the topics 3D PDF, PDM in-tegration, and data exchange via STEP.We would like to thank PROSTEP AG and its employees for this interesting and practical introduction and look forward to future co-operations.


• Comprehension of correlations between functions, data and process modelling

• Knowledge about the use of modelling techniques for business process re engi-neering

• Knowledge about the product model as specified in ISO 10303 (STEP)

• Knowledge about mapping product and process models into industrial applica-tions

ECTS-Credit Points: FB 16 – 4,0

Extensible Stylesheet Language

97

General

The lecture „Collaborative Engineering Processes - Struc-tures / Systems” deals with major challenges in globally distributed vehicle development and production processes. Mr Ulrich Sälzer reports on his experiences, when he was director of information technology commercial vehicle / de-velopment at DaimlerChrysler CVD (Commercial Vehicles Development) from 2000 thru 2006. The focus of the lecture is based on the description of structural approaches for glob-al engineering and used systems. Particularly the support of global collaboration by processes, methods and systems is detailed. This is shown by examples of processes and systems at Daimler commercial vehicle development. Finally, presen-tation methods are taught as the foundation of collaborative work.


• Comprehensionofchallengesingloballydistributed working processes,• Knowledgeofbasicvehicledevelopmentprocesses,and• KnowledgeofIT-systemsthathelpsupportingdistri- buted development processes.

ECTS-Credit Points: FB 16 – 4,0

Collaborative Engineering Processes / Structures / Systems (vPEP)

Contact:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Sebastian Maltzahn E-Mail: maltzahn@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_1/master_1/verteil ter_pep/vpep.en.jsp

99

Allgemeines

The Center for Industrial Productivity (CiP) is an educational and research initiative for teaching the principles of produc-tivity at TU Darmstadt. One method for an increasing pro-ductivity is the optimization of machine set-up time by using CAM tools. Within the tutorial CAD/CAM process chain in process learbing factory CiP students get an introduction into the manufacturing module of NX from Siemens PLM. Goal is reach knowledge about the process chain CAD-NC. The tuto-rial is conducted in cooperation with the institute for produc-tion management, technologie and machine-tools (PTW).

Lernziele

As part of the tutorial methods and principles of CAD mo-delling as well as methods and principles of generating NC data code are conveyed. Teaching and implementing the process chain CAD-NC is based on a product, which is part of the assembly pro-cess within CiP. The tutorial concludes with a real milling process of the modeled product based on the NC data code generated by students.

Aim of the tutorial is to hand a modeled and manufactured demonstrator to the students as a give-away.

Tutorial: CAD/CAM process chain in process learn-ing factory CiP

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christian Mosch E-Mail: mosch@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://cam.iim.maschinenbau.tu-darmstadt.de

Simulated milling process

100

General

The tutorial “Advanced CAx with CATIA V5” deepens the knowledge of students about parametric 3D-CAD-systems, using CATIA V5. The core themes of the tutorial are the methods and concepts of knowledge based engineering.Knowledge based engineering integrates knowledge in any form in the construction of technical systems. This allows the automatic adaption of geometries to new boundary con-ditions (e.g. variant constructions) or the support of the constructor (e.g. dimension checking).In the tutorial the students get an introduction to the issues of “part design” and “assembly design” of CATIA V5. There-fore the students use an ex-plicit manual, explaining the different methods and func-tions. Afterwards the students have to accomplish a construc-tion task, composed of a va-riety of parts and assemblies. After this task the students get an introduction to the use of parameters in the solid-model-ing of CATIA V5. With these skills the students have to create a parametric model of a gear-wheel. At the end of the tutorial the students have to form groups. Each group has to create a full parametric model of an entire planetary gear. Param-eters are the transmission, the number of teeth of the center gear-wheel and the number and thickness of the planetary wheels. After accomplishing the tutorial, the students pos-sess the knowledge of solid-modeling and knowledge based engineering in CATIA V5. Especially the knowledge about the knowledge based engineering can easily be transferred into other CAD-systems.

Tutorial: Advanced CAX with CATIA V5

Contact:

Dipl.-Ing. Roland S. Nattermann, M. Sc.E-Mail:[email protected] URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/tutorien_dik/ad-vanced_cax/index.en.jsp

Planetary gear developed using knowledge-based engineering in

CATIA V5

101

General

This tutorial aims for giving students a practical understand-ing of what they learned in the lectures “Virtual Product De-velopment A, B and C” and “Distributed computer supported Product Development Process”. Therefore the students are instructed in Windchill, a product data management system (PDM).

The figure shows the elements of an integrated product manage-ment that are supported by a PDM system. During this tutorial a pro-ject plan is created and a virtual product is modeled, released and revised. At the beginning of each working day the relevant aspects

of above mentioned lectures are reviewed. Therefore the ad-visors acted as managers that had to release the results of daily tasks. The students were assigned to project teams and to special roles like project manager and product manager. Shortly this internal hierarchy was used by the students to release partial results within the team. Daily tasks comprised for example creating a project plan as well as the modeling and revision of a product structure. By using Windchill s communica-tion functions like comments or the forum the students ex-perienced the challenges of distributed work.Thus the students learned both, the fundamental functions of PDM software like data, element, workflow and rights management as well as the communication with managers, colleagues at other locations, customers or other associate partners. This role play enabled the students to learn the creation of a project plan and the modeling of a product structure almost along the way.

Tutorial: Collaborative Engineering with PTC Windchill

Contact:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Sebastian Maltzahn E-Mail: maltzahn@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/tutorien_dik/collaborative_engineering/windchill/index.en.jsp

Integrated Product Manage-ment

102

General

In the tutorial „Use of 3D-Ob-jects in Technical Product Doc-umentation“ students learn to generate simple product docu-mentation with 3D geometry. Participants have the possibil-ity to go through the content of the tutorial at their own speed and can repeat the content as often as necessary to learn. The gained knowledge is then applied in a practical example. For this, the participant re-ceives a 3D-CAD model and needs to convert the data into a product documentation.


• Base knowledge of the Technical Product Documenta-tion (basics, applications in enterprise)

• Demonstrating new possibilities of TPD with embedded 3D objects

• Creation of intelligent, interactive technical documents with information from several internal sources (such as CAD data obtained from product development) with the help of Adobe Acrobat 3D

• Creation of targeted digital documents (e. g. Mainte-nance instructions for the service while using the prod-uct)

Adobe Acrobat 9 was used to prepare the 3D models and to create the product documentations. The focus of this year’s tutorial was set on the creation and the control of animations with JavaScript. Students can access the online tutorial at any time during the year.

Tutorial: Collaborative Engineering Use of 3D-Ob-jects in Technical Product Documentation

Contact:


URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/tutorien_dik/collaborative_engineering/tpd_1/index.en.jsp

Example for the technical product documentation generated by a

student during the Tutorial

103

General

The intention of the Advanced Design Project of the winter term 2010/2011 was to adapt the EN-V (Electric Networked-Vehicle) concept car from Gen-eral Motors constructively to specific market needs by us-ing fundamental methods of Collaborative Engineering in international teams.

Organization

The Advanced Design Project was executed in collaboration with students of Virginia Tech (USA), Howard University (USA), ITESM Monterrey (Mexico), and Shanghai Jiao Tong University (China) as international project partners. To make the in time and space distributed collaboration pos-sible, different tools for project management and collabora-tive engineering were used by the students, for example for data exchange between the locations. The market specific results of the collaboration were presented by every inter-national project team at the end of this Advanced Design Project.

Advanced Design Project: Collaborative Engineering

Contact:

Dipl.-Ing. Michael MaurerE-Mail:[email protected] URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/advanced_de-sign_projects_dik/collabo-rative_engineering_1/index.en.jsp

Concept of the PACE Global Emerging Markets Vehicle

[Source: PACE]

104

General

Within the Collaborative Research Center 666 integrally branched sheet metal products are developed, produced and evaluated. The deformation zone of linear flow splitting has a significantly increased hardness. Thus sheet metal profiles with bifurcations ideally suit the requirements for linear guides.The aim of this Advanced Design Project was to create a modular systemfor conveying systems within production fa-cilities. Different configurations can be created by combin-ing elements like straights, curves, switches and specials. A connection mechanism was also designed to join the elements. For all parts 3D-CAD models were created. The modular system was validated and demonstrated in a short animation of a conveying system.

Advanced Design Project: Development of a modular system for modeling conveying systems based on bend splitting profiles

Contact:


Fördersystem auf Basis von Spaltprofilen

105

General

The ADP is organized by the departments DiK, IAD and pmd of TU Darmstadt, the work and engineering psychology re-search group of TU Darmstadt and the department “Gestal-tung” of the University of Applied Sciences in Darmstadt. During the development especially the characteristic work equipment such as

• methods, • tools,• media and • processes

corresponding to the key aspects of the involved disciplines are applied. Thereby computer-aided work tools of product development in particular should be put into focus.The tasks of the ADP are developing, an-alyzing and describing the processes of a computer-based product development from the very first steps to the final pro-totype by considering functional, ergo-nomic and aesthetic aspects. Thereby applied procedures as well as interfaces and occurring conflicts of aims between the involved subjects and their solution during the process should be gathered and described. Therefore focus lies on the reflection and documentation of the process as well as the information and data flows.


The problem is supposed to be solved in team work. Single team members are assigned to take the responsibility of a representative of the different disciplines. The product and

Advanced Design Project: Computer-Aided Development of Ergonomic and Design-Oriented Products

Contact:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Susanne NassE-Mail: [email protected]

URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/advanced_de-sign_projects_dik/cadp/index.en.jsp

Product developed in one of the last ADPs

106

its restricting criteria are given. The main focus of the project lies on the design of the product development process, and the use of methods in order to create a formal-abstract and geometric-representational product de-scription. The students are encouraged to vary methods and tools and to make sugges-tions for improvement.

Products developed in one of the last ADPs

107

General

Human knowledge is growing, while the capacity of an in-dividual is always limited. For this reason, innovative con-cepts for the representation of knowledge in information are unavoidable. Information identification and evaluation are a key competitive factor, particularly in the product development process. Processes and their interaction are a central part of product lifecycle phases, such as product de-velopment, production and use. In this Advanced Design Pro- jects (ADP), a method was developed to model process chains with an ontology-based approach. The process modeling lan-guage “Product Specification Language” (PSL) was analyzed and necessary extensions were derived. In a second step, the identified process elements were successfully modeled with the general ontology language “Web Ontology Language (OWL). Necessary extensions, such as iterations in develop-ment processes could not be represented satisfactorily with any of the considered modeling languages.

Advanced Design Project: Process Modeling

Contact:



109

General

The strategic aim of the research projects is scientific exploration and design of integrated product development processes, elaboration of fundamental methods and knowledge transfer to industrial application. Technologies such as product data technology using the integrated product model are a basis for research in computer integrated methods realizing innova-tive and interdisciplinary product development and design. To implement these methods sup-porting the whole product development process, software and hardware tools are designed. Another important research area is the development of new working environment systems, based on a cooperative, distributed organization of work and the use of hypermedia and multimedia.

In the past years three main areas of research have been established: The information model-ling with the main focus directly on the product data description, the distributed and coopera-tive work with emphasis on the work techniques as well as the virtual product development in their main features, e. g. the views of applications, handling and use of software tools during the development process.

Research

110

Research topics

Information Modelling:• Process Analysis and Modelling (PAM)• Object-Oriented Modelling (OOM)• Product data modelling

Distributed and Co-operative Work:• Distributed Product Development (DPD)• Co-Operative Working Techniques

(CWT)• Business Process Reengineering (BPR)• Collaborative Process and Product

Management

Virtual Product Creation:• Computer Aided Design (CAD)• Computer Aided Engineering/X

(CAE/CAx)• Computer Aided Process Planning

(CAPP)• Computer Aided Manufacturing (CAM)• Digital Factory• Product Data Management (PDM)

111

General

LOEWE Center AdRIA (Adaptronic – Research, Innovation, Application) aims for the establishment of sustainable adap-tronic research centre in Darmstadt, as part of LOEWE spon-sorship scheme. Existing competences of Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Tech-nische Universität Darmstadt and the University of Applied Sciences Darmstadt are concentrated and enhanced, so sys-tem competence for adaptronic will result.

Topic

Adaptronic is a kind of interdisciplinary products where me-chatronic actuators and sensors are integrated in structure components. Those socalled adaptive structures need inte-grated actuator and sensor systems as well as integrated, energy self sufficient real time controls. Adaptronic product application can be found wherever elastic behavior needs to be influenced actively in static or dynamic cases, e. g. vibra-tion characteristics, acoustic emission, etc.

The role of DiK

Within AdRIA DiK is part of the development of an inte-grated development environment for adaptronic products. To aim this, DiK is part of the technology areas “Simulation tools”, “Life Cycle Engineering” and “Adaptronic Systems”. Focus of the DiK in the first area is the development of an adapted data management for adaptronic Products. There-fore the system modeling, workflow management, data base connection and process automation of existing data manage-ment systems are advanced and adapted for the development of adaptronic products. In the technology area “Life Cycle Engineering” DiK will provide an integrated product devel-

LOEWE Center “AdRIA”: Adaptronic – Research, Innovation, Applica-tion

Contact:

Dipl.-Ing. Roland S. Nattermann, M. Sc. E-Mail: nattermann@ dik.tu-darmstadt.de

URL: http://www.loewe-adria.de

112

opment framework including adapted PLM functionalities. In the technology area “Adaptronic systems” DiK is part of the analysis of procedures for the development of mechatronic systems. From this follows an approach for the inte-grated development of adaptronic products.

Adapted Data management for adaptronic products

W-Model for development of adaptronic systems

113

General

The Technische Universität Darmstadt, the Fraunhofer Insti-tute for Secure Information Technology (SIT), and the Darm-stadt University of Applied Science have established an in-ternationally important cluster for IT security in Darmstadt through many successful cooperative projects. Within this cluster, scientists from numerous specialist areas, including informatics, natural science, engineering, law and economic science, develop trend-setting IT security solutions.

The cluster partners won an excellence competition in 2008, which was hosted by the Government of Hessen, with their inter-disciplinary and cross-institutional concepts. With the support of the “Landesoffensive zur Entwicklung wissen-schaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE – an initiative for supporting the development of scientific and economic excellence in Hessen), the partners founded the Center for Advanced Security Research Darmstadt (CASED), which serves as the headquarters of the cluster.CASED strengthens the position of the cluster partners in the area of IT security research and promotes collaboration be-tween scientists during cooperative research projects. Due to the wide array of subjects and competences, the researchers at CASED are able to carry out extremely complex projects in an efficient and sustainable manner. CASED offers optimal research conditions thanks to excellent international and national partner networks and cutting-edge equipment and infrastructures. CASED also strengthens teaching in the area of IT security to a significant degree. Young scientists have the opportunity to work with globally-re-nowned researchers early on within the CASED project groups.

LOEWE-Center ”CASED”: Center for Advanced Security Research Darmstadt

Contact:

MSc. Joselito R. Henriques E-Mail: henriques@ dik.tu-darmstadt.de

114

CASED research fields (2010)

digital document retains control over the document, even if the document crosses company borders. In this project, IRM technologies are specifically applied to CAD data in the product development process. In the research area „Coordination of the Application Lab“, DiK is responsible to coordinate the creation of de-monstrators which make possible to integrate the proto-types of the three main areas of research at CASED in one environment, where these demonstrators work as a showcase to the industry.

The Technische Universität Darmstadt is now also offering an excellent course of study in this area, the “Masters Degree in IT Security”, which provides graduates with excellent career prospects, as the demand for IT security specialists is on the increase in companies all over the world. The structured doctoral program of CASED helps students achieve their doctor title more quickly while promoting social competencies for better career chances.

How is CASED organized?

• Secure Data: Work with confidentiality, authenticity, non-repudiability and copyrights for digital data

• Secure Things: Work with manipulation and counterfeit protection for embedded com-puters

• Secure Services: Work with trustworthy, future-proof services on the InternetThe following areas have also been set up:• The Application Laboratory to ensure maximum practical relevance for all participants• The Graduate School to provide young talents with excellent training opportunities

The Role of DiK in CASED

In this project, the Department of Computer Integrated Design has roles in two areas of re-search „Secure Data“ and „Coordination of the Application Lab“.In the research area „Secure Data“, DiK is working in a subproject responsible for „Informa-tion Rights Management (IRM)“. By using IRM techniques, it is possible to ensure that only authorized persons are able to access the distributed documents, no matter where they are located. There are several document access restriction techniques that can be used to allow only specific people to work with a document, how long the document can be accessed and which actions can be performed on the document. With these techniques, the owner of the

115

General

Manufacturing companies from Brazil and Germany are confronted with increasing competitive pressure and the necessity for innovation in the surrounding field of product development and production planning. For that reason DFG, CAPES and FINEP initiated the BRAGECRIM-Initiative (Bra-zilian German Collaborative Research Initiative in Manufac-turing Technology). The BRAGECRIM-Initiative provides a common scientific platform for 30 university departments and Fraunhofer Institutes from Brazil and Germany.

The Role of DiK in BRAGECRIM

BRAGECRIM contains 16 cooperation projects in the field of manufacturing technology, integrated product development and production optimization. The Department of Computer Integrated Design (DiK) participates in one cooperation proj-ect with the topic: “Federative Factory Data Management (FFDM) based on Service Oriented Architecture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF” since October 2009. The acronym of the project is “FedMan“. The coopera-tion partner from Brazil is the Laboratory for computer ap-plication in design and manufacturing (SCPM) of UNIMEP in Piracicaba. Duration of funding amounts two years.

FedMan

Focus of the project is the development of a federative facto-ry data management (FFDM) based on web services support-ing collaborative factory planning processes. By the develop-ment of a FFDM a foundation for integrated data processing and propagation will be created, which allows mastering the challenges of data exchange between OEM’s and their suppli-

BRAGECRIM-Initiative: Federative Factory Data Management (FFDM) based on Service Oriented Architec-ture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF

Contact:


URL:http://www.bragecrim.net

116

ers on the one hand and optimizing interop-erability between various domain-specific tools and source systems on the other hand.

Within the second international BRAGECRIM-Meeting in Berlin in October 2010 the interim results of the FedMan-project were presented. An implemented and running demonstrator of the FFDM was shown which attracted positive feedback from representatives of DFG, CAPES und FINEP as well as from expert audience.FFDM for the support of factory planning processes

117

General

The DiK is member of the project group „Collaborative CAD/CAE Integration (C3I)“ of ProSTEP iViP Association. C3I star-ted in 2009 and is based on the results of SimPDM which was finished successfully in 2008. C3I’s main purpose is to make SimPDM results (published as PSI 4 – Simulation Data Management) applicable for users by considering real imple-mentation scenarios, CAE-users and real CAE-processes.

Scope

• Support of SimPDM implementations in existing cus-tomer projects.

• Specification of necessary CAE-system enhancement in order to work with the xDM-system.

• Definition of CAD-CAE data exchange concepts within an xDM context.

• Definition of collaborative CAE data exchange processes including supplier integration.

• Embedding SimPDM specification in existing (industry) standards.

The Figure shows C3I activities in inter- and intraorganisa-tional CAE-processes.

ProSTEP iViP Association project group „C3I“

Contact:


CAD/CAE data exchange with xDM support

119

General

The project “Innovative Programming and Control of Indus-try Robots for the Enhancement of the Machining Quality”, which is funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft, is a German-Brazil collaboration project with four partners participating. Besides the DiK the Institute of Production Management, Technology and Machine Tools (PTW) from the Technische Universität Darmstadt is representing the German site, the Brazilian partners are the institutes Labo-ratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufa-tura (SCPM) and Núcleo de Gestão da Qualidade e Metrolo-gia (NGQM) from the Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP).The goal of the project “Innovative Programming and Con-trol of Industry Robots for the Enhancement of the Machin-ing Quality” is the advancement of the offline programming and machining with industry robots and shows new devel-opment approaches at the example process chain “cast part machining”. Particularly cast parts have deviations between reference geometry and actual geometry up to one millime-ter after casting as a result of cast leakage and form abra-sion. Another problem is the excessive cast material as a re-sult of form cut-off points, which has to be removed with a reworking. Additionally defined surfaces and dimensional accuracies are demanded for relevant patches. Therefore a reference part will be created, which is the basis for the ma-chining of the production parts.

Topic

The development work in this project is done along the pro-cess chain to enhance the cast part machining. To enable the automatic machining of cast parts the geometry of the parts will be scanned and transformed to a feature based CAD-model using a volume reconstruction method. With the use

DFG: Innovative Programming and Control of Industry Robots for the Enhancement of the Machining Quality

Contact:

Dipl.-Ing. Jochen Raßler E-Mail: rassler@ dik.tu-darmstadt.de

120

of exact working part geometry the milling process can be generated and simulated. With the knowledge of machining forces and stiffness behavior of the robot structure the offline compensation of the path cut-off can be worked against. Process information from an expert system support the machin-ing in stable working points without chat-tering and make sure for the compliance of the machining tolerances. To enhance the machining quality and the machining veloc-ity for the machining of free form surfaces a method for spline generation and interpola-tion will be developed in this project, which includes machine attributes (velocity, accel-eration). Finally the machined parts will be measured and the analysis results for the op-timization for the iteration steps within the process chain will be led back.

121

General

The Graduate School of Computational Engineering at the Technische Universität Darmstadt was funded on the basis of an Excellence Initiative of the German Federal and State Governments. The research in the Graduate School focuses on current challenges in Computational Engineering like modeling and simulation of coupled multi-physical problems, simulation based optimization and hierarchical multi-scale modeling and simulation. The goal in these fields is to meet and master the challenges of ever higher levels of detail and complexity in upcoming and future modeling and simulation problems in engineering science. Thus, the projects in the Graduate School of Computational Engineering are based on a multi-disciplinary cooperation in the fields of engineering science, applied mathematics and computer science.

The Role of DIK in the GSC CE

The department of Computer Integrated Design focuses on the development of a life cycle approach for numerical mo-dels of high performance computing (HPC). For this reason, the development and change process of numerical models with high complexity are examined.

There are two key issues in the focus of the research:

1. What are the requirements for integrating the manage-ment of numerical model data of HPC into a product life cycle?

Graduate School of Computational Engi-neering (GSC CE):Life cycle approach for numerical models of high performance computing (HPC)

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Mathias FrommherzE-Mail:frommherz@ dik.tu-darmstadt.de

122

2. What affect has the development of the high performance computer technology on the needs for management of nume-rical model data of HPC?

123

General

The Collaborative Research Center (CRC) 666 “Integral Sheet Metal Design with Higher Order Bifurcations” was established at the TU Darmstadt in 2005. Its goals are the development of methods and techniques that support the optimized design of bifurcated integral sheet metal parts. After a successful survey by representatives of the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in February 2009 the spon-sorship has been renewed until June 2013. From July 2005 to March 2009 the subsidy amount was 8.5 mill. €. In the second phase the CRC is financed by all in all 8.5 mill. €.The overall, long-term research objectives and cognitions of CRC 666 are as follows:

• Acquiring of methods for the systematical development and verification of bearing strength of bifurcated inte-gral sheet metal parts

• Manufacturing of bifurcated integral sheet metal parts• Evaluation and optimization of bifurcated integral sheet

metal parts concerning multifunctional profiles

The department of Computer Integrated Design participates in the CRC 666 in two subprojects, called A4 and A5. The scientific ideas behind the CRC 666 were propagated at International Conferences in Piracicaba (Brasil) and Magde-burg (Germany). Further information can be found in the progress report (Tagungsband zum 3. Zwischenkolloquium). Compilation of the report and administration of the proj-ect website (http://www.sfb666.de) were also part of DiK’s work.In November, a workshop was run in Mühltal about the work in the working groups AK Baugruppen and AK Flächig.

Collaborative Research Center 666:Integral Sheet Metal Design with Higher Order Bifurcations -(Design, Manufacturing, Evaluation)

Contact:



URL: http://www.sfb666. tu-darmstadt.de

124

Subproject A4: Development of modeling functions for sheet metal products with bifurcation

Modern CAD-Systems supply substantial functions for the design and modeling of are-al products. For this, modeling functions and functions for the manipulation of parametric faces exist. These are mostly integrated in CAD-Systems as parts of specific modeling environments, e. g. for manufacturing meth-ods like deep drawing or applications like aerospace engineering.Sheet metal products with branched struc-tures are manufactured by deep drawing of bifurcated sheet metal parts. These exhibit a complex structure of free-form faces from deep drawing operations and bifurcations from bend splitting. Combinations of areal structures and bifurcations are not yet sup-ported by 3D modeling environments.Although the representation and presenta-tion of areal products with bifurcations in CAD-Systems with conventional modeling methods like CSG and Sweep-Modeling are conceivable, they do not fulfill the specific requirements on modeling and design of ar-eal bifurcated sheet metal products.The scientific approach within this project is to define new methods and tools for the geo-metric modeling of bifurcated sheet metal products based on solution trees of math-ematical optimization.

Curved sheet metal product with birfurcations

125

Subproject A5: Development of an Information Model to Support Simultaneous Engineering

To guarantee an efficient product development process and minimize the time-to-market, the different processes and in-formation of all technical divisions need to be harmonized on the basis of a common interoperable platform.The focus of research of subproject A5, is a high adaptable information model as a basis for this platform that integrates all product description data for the sheet metal product, all factory data of the manufacturing process and all simula-tion data of the testing process in an interoperable way. The aim of the information model is to consistently link product data, e. g. topologically optimized geometrical representa-tion, factory data, e. g. boundaries of production techniques and process management data in the next three years.The research activities continue pursuing new aspects of lifecycle-orientated modeling of product and factory data and an approach of mapping, integrating and recombining data for collaboration purposes. These collaboration pro-cesses occur between different groups of people during the whole process chain of creating branched sheet metal prod-ucts beginning. Additionally, a new comprehensive Simultaneous Engineer-ing approach to integrate Product Design, CAPP and CAM is manifested during the extended sponsorship by DFG in the next three years.The information model including model core and partial models has been specified using the Unified Modeling Lan-guage (UML). Exemplary JAVA and .NET applications have been developed to demonstrate the functions and impor-tance of the information model. The software solution is

Contact:



URL: http://www.sfb666. tu-darmstadt.de

126

utilizing object-oriented database technolo-gies to persist and share various information of the sheet metal product during develop-ment, production and evaluation.

Class-Diagrams

Toolbox on the basis of the Parasolid Kernel

127

General

After the successful approval in November 2008 the new Col-laborative Research Center (CRC) 805 has started its research activities in January 2009. Since then research assistants of mechanical engineering, mathematics and the Fraunhofer LBF are testing and researching for methods and techniques to control uncertainty of load carrying systems in develop-ment, production and usage. One system is an aircraft land-ing gear, which is to be used here as a typical example of a light-weight structure. Especially in this case misjudgment can lead to disastrous consequences. With the possibility of controlling uncertainty the opportunity of reducing oversiz-ing and protecting resources will be given.For four Years from 2009 till 2012 there have been allotted altogether 8.715.600 € for the CRC 805 by the “Deutsche Forschungsgemeinschaft”.The overall, long-term research objectives along the process chain are divided into:

• Development ofadvancedengineering and optimization methods for robust design as well as an information model for representation and visualization of uncertain-ties

• Optimization of the production with the aid of math-ematical methods and novel technologies

• Integration of mechatronic and adaptronic technologies for stabilization of load carrying systems during usage

The department of Computer Integrated Design participates in the CRC 805 with the subproject A5 – Information model for representation and visualization of uncertainty. In November 2010, the CRC has organized a symposium to present the latest results. This was an essential step to propa-gate the scientific ideas behind the CRC. Furthermore, two workshops for all participants were held in spring and sum-

Collaborative Research Center 805:Control of Uncertainty of Load Carrying Sys-tems in Mechanical Engineering

Contact:



Dipl.-Ing. André SprengerE-Mail:[email protected]

URL: http://www.sfb805.tu-darmstadt.de/

128

mer 2010 to present the current state of re-search in each project.In addition to that the department of Com-puter Integrated Design has still an impor-tant part in committees like gender-work-group and research assistant representation in executive committee.

Subproject A5: Information model for representation and visualization of uncertainty The objective of this subproject is to repre-sent uncertainty in load carrying systems in an integrated information model, to define interfaces and to visualize uncertainty on a geometric model.The new scientific approach of this proj-ect part lies on the one hand in the usage of Ontologies and on the other hand in the integration of product and process related uncertainties in a new information model. The new information model expands the integrated product data model by the con-structs of uncertainty and allows consider-ing information about uncertainty along the whole product creation process. To improve the requirements and for the data acquisi-tion interviews were hold with all involved parties. The main focus of the interviews was on the acquisition of generated, need-ed and transferred information within the subprojects. To consider the given answers in the information model, the information were abstracted, classified and reviewed in the next step.

Demonstrator of a load carrying system

129

A further objective of this subproject is to visualize uncer-tainty. In phases of manufacturing and usage of technical products uncertainties arise according to process properties and they influence products properties. The visualization of product properties is given in a CAD-system. Therefor it is aimed to visualize uncertainty contextual to the respective product life cycle phase directly on a CAD-model to allow designing close to reality. The presentation of uncertainty is realized on basis of the three-dimensional model in a CAD-system and the uncertainty-browser. Part of the concept is the methodology of parametric and knowledge-based design. The uncertainty-browser acts as a graphical user interface to categorize the information about uncertainty and a view-concept enables to limit the number of information. Beyond that, information about uncertainty will be visualized as an-notations referring to chosen property. For a long term view the concept intends a coupling to an autostereoscopic screen. For this purpose necessary acquisitions were effected this year.

Contact:



Dipl.-Ing. André SprengerE-Mail:[email protected]

URL: http://www.sfb805.tu-darmstadt.de/

Uncertainty-Browser

131

General

The cooperation between companies in the product develop-ment real need, that makes the exchange of informations in an electronic form necessary. Only in this way, companies are able to have an efficient work. With the generated infor-mations, the company’s know-how is protected only by con-tracts and not by real mechanisms, that are able to protect the information in case of miss use. With protection based on contracts, the control of the genereated informations can not be guaratified, when the information cross the board of the company. Several mechanisms were created at the last years. The two main protection mechanism are the reduce of know-how in the exchanged files during the cooperation of several companies and higher security during the transportation of the information. These created protection mechanism are not enough. To keep control of the information and to ensure that only authorized people will access the information, it is necessary to implement the Enterprise Right Management (ERM). With the ERM the company has the control of the information ev-ery time, even if the information is outside of the company. ERM implementing is a challenge and a complex subject. ERM concepts and implementation are still in development.

PROSTEP iViP founded the Project group Secure Product Creation Processes (SP2) in 2007 and the project runs un-til end 2010. The aim was to draw up recommendations for implementing secure data exchange processes in cross-en-terprise product development. To achieve the real necessity of the companies, a workgroup by research institutes, soft-ware developers and companies mainly from the automotive sector was established. The consortium members are from Adobe, Audi, BMW, casolute, Continental, Daimler, Ford, MDTVision, Microsoft, PROSTEP, Siemens PLM Software, T-Systems, TU Darmstadt, VW, ZGDV and ZF.

SP2 - Secure Data Exchange Processes in Cross-Enterprise Product Development

Contact:


132

The main tasks of the DiK in this project were: • Use case based analysis of IT security

mechanisms in product creation pro-cesses of the automotive industry.

• Harmonization between different as-pects for the development and use of an ERM system as in the figure is shown.

• Development and implementation of a Proof of Concept (PoC) to validate the ERM concepts generated by the SP2 project.

Proof of Concept

133

General

The interdisciplinary Research Training Group “Topology of Technologies” focusses on the interplay of technology and space. Technology obviously bears an impact on existing spa-tial arrangements and intervenes in space constitutions of various kinds. Technology and space relate to each other in areas such as design offices, households, airplane cockpits and urban areas. In addition, technology generates complete-ly new spaces, e. g., cyberspace and built environments. The general aim of the Research Training Group is to develop a topology of technology.The research project “Global Engineering” within the Re-search Training Group investigates the distributed product development across the globe, especially the interaction in global teams as well as the networking of team members sup-ported by Computer Supported Collaborative Work (CSCW) - Technologies.An empirical investigation addressing the shortcomings in communication, coordination and cooperation as well as the application of CSCW-Technologies in practical Global En-gineering was developed to tackle the challenges in global team work. Interviews with representatives of engineering companies working in a global field showed the global re-engineering of product development processes and its con-sequences. An observation of a global student s project in product development showed the challenges in global team work in the exchange of information via CSCW-Technologies.

Topology of Technologies- Global Engineering

Contact:

Dipl.-Ing. Diana Völz E-Mail: voelz@ dik.tu-darmstadt.de

Key factors of Global Engineering Team Work

134

General

TRUST is financed by the BMBF (Bundesministerium für Bil-dung und Forschung) and the ESF (European Social Fund). This research project is located in the subject area of “balan-ce of flexibility and stability in a changing working society”. The project has started in October, 2009 and is operating three years.TRUST research partners of the DiK are the Institute of So-ciology (TUD), Fraunhofer-Institute for Industrial Enginee-ring IAO, Institut für sozialwissenschaftliche Forschung e.V. (ISF München). The research group works together in close collaboration with the industrial partners Marquardt GmbH and :em engineering methods AG. This project aims to dedi-cate the constitution and organization of a project in coope-ration, the influencing regulation of such project organizati-on concerning technology and instruction and its outcomes and the shape as well as extent of trust.

The Role of DiK in TRUST

The role of the Department of Computer Integrated Design is to analyze TRUST from a technical point of view. In times of globalization the security of intellectual property plays an important role. Techniques to secure data exist, for instance data encryption and enterprise rights management to avoid data misuse. However the user is often unsure which data could be exchanged and a methodological support has not been established yet. He is in between the field of tension to trust or mistrust. However the research group assumes that trust can sometimes be the success factor for projects in cooperation. Therefore an assistance system should be de-veloped, supporting users in using the right application to secure data in cooperation in dependence of trust.

TRUST – Teamwork in interorganizational Cooperation

Contact:

Dipl.-Ing. Diana VölzE-Mail: voelz@ dik.tu-darmstadt.de

135

General

Construction and design processes use specialist knowledge, reflected in intra-corporate methods and practices. These methods were integrated in appropriate applications, which were embedded into the development by appropriate 2D-tools.Because of the introduction of 3D-tools, these methods have to be revised and adapted to the functions of parametric 3D-tools. Because of the step by step conversion of the tools used for the development of products, the new methods have to support the existing methods in addition.

Tasks of the DiK

Based on existing use-cases defined by Alstom, a variety of concepts had to be developed adapting the existing methods and practices for the use within 3D-tools. The concepts had to be implemented to demonstrators.The functions which had to be realized by the concepts were the automation of the creation of 2D- and 3D-models, start-ing with given parameters. Changes to any of the models (2D- or 3D-model) had to be be exchanged bidirectional to the appropriate other model (3D- or 2D-model). As an addi-tion, the changes had to be remarked in the original param-eters. Together with the update parameters, the created 2D- and 3D-models had to be used as input in the development processes to follow. The project was completed successfully in spring 2010.

Alstom - 3D-based Rendering Concepts

Contact:

Dipl.-Ing. Roland S. Nattermann, M. Sc. E-Mail: nattermann@ dik.tu-darmstadt.de

136

General

The system change-over, which is caused by discontinuation of the 3D-CAD-System CATIA V5 from Dassault Systèmes, takes place in a longer period of several years. Therefore a strategic plan has to set up, which describes the IT environ-ment of the BMW Group for the next few years until 2020.An approach was developed in the cooperation with BMW Group, Fraunhofer Institute for Production Systems and De-sign Technology (IPK) and PROSTEP AG to target potential system buildings. At the beginning trends were identified from the perspective of research institutions, which are rele-vant for future product development and also are already or could be the subject of research.Potential vendors that offer a qualifying system landscape, Siemens PLM and Dassault Systèmes, were utilized for the study. It was explored how the vendors’ systems would sup-port an exemplary product development and whether the vendors’ portfolios provide solutions for all areas of product development.Based on the identified trends, a parallel evaluation of the systems was conducted. It has been reviewed trends are sup-ported at the best by the portfolios and concepts of the ven-dors.Based on the results of the assessment and existing con-ditions, which are made available by the BMW Group, the research institutions lead through a joint study of possible combinations of vendor solutions. Interfaces between the domains have been validated using scenarios and critical interfaces have been identified. This resulted in a possible combination, which is subject of future research.

BMW Group - PLM System Strategy

Contact:

Dipl.-Ing. Michael Maurer E-Mail: maurer@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Oliver Weitzmann E-Mail: weitzmann@ dik.tu-darmstadt.de

BMW Group

137

General

Automotive Industry is subject of constant change. Global factors and changing customer needs, as well as the dis-cussion about the scarcityofrawmaterials and the climate change bring up new challenges for the automotive indus-try. Also the expectations to reliability and the integration of new functionality rise. For the product launch high stan-dards regarding to quality and safety have to be fulfilled. These challenges demand for new methods and concepts in product development. The progress in the field of computer hardware as well as CAE software makes it possible to de-velop the product mostly virtual. Despite the progresses in the past physical prototypes are built to verify the simulation results.

Content

Based on a comprehensive survey in the field of the German OEMs and considerable first Tier Supplier a picture about to-days and tomorrows usage of virtual product development was created. Therefore responsible persons from the field of the Product development were interviewed, and the po-tential of the contemporary and future virtual product de-velopment as well as new rapid prototyping technologies were analyzed. Based on these results middle- and long-term trends in this field were identified and the potential of the different strategies was analyzed. The results of the study were given to the participants as well as to the client.

Adam Opel AG - Trends in Virtual Product Development

Contact:


Dipl.-Ing. André SprengerE-Mail: sprenger@ dik.tu-darmstadt.de

138

Rolls Royce - DiK Cooperation Project„Global Standardised Features“, a BMWi “RoKoTec” Project

The 2nd call of the fourth Luftfahrtforschungsprogramm, a national program for aeronautical research funded by the Mi-nistry of Economics and Technology, is the foundation for the cooperation between Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co. KG and the DiK. In the project “Rotierende Komponenten - Neue Technologien” (RoKoTec) complex rotating components of a number of engines were analysed. In this research project, a number of axis-symmetric components, in this case com-pressor and turbine discs and associated components, were analysed. Common geometric shapes, called Standard Fea-tures, were modularised and organised in a structured reuse library. In collaboration with design engineers, an automated process was established. The process derives 2D geometry from Standard Features based assemblies which is then used in simulations.In combination with the manufacturing knowledge, which is associated to the Standard Features, this semi-automated design process leads to a more manufacturing conformant design and simulation model, which can then be further de-tailed by the designer.Future research is planned to focus on possible ways of ac-quiring the necessary information. Even a designer or manu-

facturing engineer, who is not trained as a pro-grammer, should be able to provide his experience and knowledge.

Contact:

Dipl.-Ing. Tim Jagenberg E-Mail: jagenberg@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Erik Gilsdorf E-Mail: gilsdorf@ dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Wirtsch.-Ing.Susanne NassE-Mail:[email protected]

Daniel Strang, M.Sc.E-Mail:[email protected]

Dipl.-Wirtsch.-Ing.Volkmar WenzelE-Mail:[email protected]

RoKoTec

141

Statistiken 2010Statistics 2010Fachgebiet Datenverarbeitun in der Konstruktion (DiK) Department of Computer Integrated Design (DiK)

Prof. Dr.-Ing. R. AnderlTechnische Universität DarmstadtPetersenstraße 3064287 Darmstadt

143

Bachelor Prüfungen / Bachelor Examinations

Anz

ahl /

Qua

ntit

y

Jahr/ Year

0 150

146

158

127

181

180

230

350

409

480

450

600

314

348

395

475

483

0 0 0 0 141

171

185

232

350

365

480

300

380

314

65

400

460

504

0

100

200

300

400

500

600

700

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Grundlagen der Datenverarbeitung (GeDV)/Basics of Data Processing (GeDV)

Programmiersprachen und -techniken (PST) /Programming Languages and Techniques (PST)

Anz

ahl /

Qua

ntit

y

Jahr/ Year

0 0 262

223

230

318

360

345

384

421

431

450

600

490

501

860

781

826

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD) /Introduction to Computer Aided Design (CAD)

144

Anz

ahl /

Qua

ntit

y

Jahr/ Year

0 0 28

43

96

96

110

91

105

124

214

198

305

296

304

337

293

344

0 0 48

49

49

60

40

90

68

69

95

40

40

60

59

169

165

142

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Virtuelle Produktentwicklung /Virtual Product DevelopmentTutorien / Tutorials

Master Prüfungen / Master Examinations

Anz

ahl /

Qua

ntit

y

Jahr/ Year

1 2 0 0 0 0 0 0 0 20

22

15

14

23

18

27

19

1 2 12

16

20

33

38

45

48

78

33

32

32

32

25

23

22

12

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Advanced Design Project

Studien- und Diplomarbeiten /Bachelor- and Master Thesis

145

Dissertationen und Veröffentlichungen (Statistiken) / Doctor Theses and Publications (Statistics)

Anz

ahl /

Qua

ntit

y

Jahr/ Year

1 2 0 0 2 2 1 4 3 2 3 3 5 3 2 2 4 4 5 5 5 11

19

33

26

36

25

30

23

12

14

8 14

20

18

14

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Dissertationen /Doctor Theses

Publikationen /Publications

146

Herr / Mr Jens Malzacher

Titel / Title: “Leitsystem zur integrativen virtuellen Produktentwicklung adaptronischer Systeme”

Herr / Mr Majid Rezaei

Titel / Title:“Konzeption eines Fabrikinformationsmanagements auf Ba-sis von postrelationalen Datenbanken – Ein Beitrag zur Un-terstützung von Concurrent und Simultaneous Engineering in der integrierten Prozessgestaltung –”

Herr / Mr Daniel Spieß

Titel / Title:”Konzept zur regelbasierten Prozessplanung und -durchfüh-rung in der virtuellen Produktentwicklung”

Frau / Mrs Diana Völz

Titel / Title:„Semantische Annotationen in der rechnergestützten koope-rativen Produktentwicklung “

Dissertationen 2010 / Doctor Theses 2010

147

Fachgebietsleiter / Head of Department

Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6000

Lehrbeauftragter / Senior lecturer

Dipl.-Ing. Ulrich Sälzer E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6001

Sekretariat / Office

Monika Mayer E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6001

Technischer Angestellter / Laboratory assistant

David Fischer E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5484

Auszubildender / Apprentices

Dennis Kotzian E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5484

Mitarbeiter des DiK / Staff of DiK

URL:

http://www.dik.tu-darmstadt.de/fachgebiet_dik/mitarbeite-rinnen/index.de.jsp

148

Wissenschaftliche Mitarbeiter / Research Assistants

Dipl.-Ing. Mathias Frommherz E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 75059

Dipl.-Ing. Erik Gilsdorf E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 3045

Joselito R. Henriques, M.Sc. E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 50778

Dipl.-Ing. Jan Tim Jagenberg E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6583

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Sebastian Maltzahn E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5445

Dipl.-Ing. Michael Maurer E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5026

Dipl.-Ing. Kai Mecke E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6466

Dipl.-Ing. Christian Mosch E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5441

Dipl.-Ing. Lucia Mosch E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5145

149


Dipl.-Wirtsch.-Ing. Susanne Nass E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 3771

Dipl.-Ing. Roland S. Nattermann, M.Sc. E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5445

Dipl.-Ing. André Picard E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6850

Dipl.-Ing. Jochen Raßler E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5441

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmann E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 3894

Dipl.-Ing. Anselm L. Schüle E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6584

Dipl.-Ing. André Sprenger E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5145

Daniel Strang, M.Sc. E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 3771

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Trinkel E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5026

150


Dipl.-Ing. Diana Völz E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 3045

Dipl.-Ing. Oliver Jan Weitzmann E-Mail: [email protected]... Telefon: 0615-16 6850

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Volkmar Wenzel E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6583

Jahresbericht 2010 - Fachgebiet DiK - Technische Universit¤t

Documents

Transcript of Jahresbericht 2010 - Fachgebiet DiK - Technische Universit¤t