Jahresbericht 2011 - Fachgebiet DiK - Technische Universit¤t

Jahresbericht 2011

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 27Tutorium: CAD-/CAM-Prozesskette in Prozesslernfabrik 29Tutorium: Advanced CAX mit CATIA V5 30Tutorium: Collaborative Engineering mit PTC Windchill 31Tutorium: Nutzung von 3D-Objekten in der technischen Produktdokumentation 33Advanced Design Project: Collaborative Engineering 35Advanced Design Project: Entwicklung eines Templates zur Modellierung flächig verzweigter Blechbauteile 36Advanced Design Project: Rechnerunterstützte Entwicklung ergonomie- und designorientierter Produkte 37 Forschung 39LOEWE-Zentrum ”AdRIA”: Adaptronik - Research, Innovation, Application 41LOEWE-Zentrum ”CASED”: Center for Advanced Security Research Darmstadt 43BRAGECRIM-Initiative: FedMan 45ProSTEP iViP e.V. Projektgruppe „C3I“ 47DFG: Innovative Programmierung und Steuerung von Industrierobotern zur Steigerung der Bearbeitungsqualität 49Sonderforschungsbereich 666 51Sonderforschungsbereich 805 55Enterprise Rights Management (ERM.Open) 59TRUST - Teamwork in unternehmensübergreifenden Kooperationen 61MoKoMasch - Modellierung von Kompetenzen von Studierenden des Maschinenbaus in den Bereichen Konstruktion, Entwurf und Produktionstechnik 62Rolls-Royce – DiK Kooperationsprojekt 64

Preface Prof. Dr.-Ing. R. Anderl 69

Bachelor program 73Basics of Data Processing (GeDV) 74Programming Languages and Techniques (PST) 75Introduction to Computer Aided Design (CAD) 77Introduction to CAE/CAD 79PACE – Partners for the Advancement of Collaborative Engineering Education 81

Master program 83Virtual Product Development A - CAD systems and CAx process chain 85Virtual Product Development B - Product Data Management 86Virtual Product Development C - Product- and Process Modelling 87Tutorium: CAD/CAM process chain in process learning factory CiP 89Tutorial: Advanced CAX with CATIA V5 90Tutorial: Collaborative Engineering with PTC Windchill 91 Tutorial: Use of 3D-Objects in Technical Product Documentation 92Advanced Design Project: Collaborative Engineering 93Advanced Design Project: Development of a CAD-Template for Free Form Sheet Metal Pro-ducts 94Advanced Design Project: Computer-Aided Development of Ergonomic and Design-Oriented Products 95

Research 98LOEWE Centre”AdRIA”: Adaptronik - Research, Innovation, Application 100LOEWE Center ”CASED”: Center for Advanced Security Research Darmstadt 102BRAGECRIM-Initiative: FedMan 104PROSTEP iViP Association project group „C3I“ 106DFG: Innovative Programming and Control of Industry Robots for the Enhancement of the Machining Quality 108 Collaborative Research Center 666 110Collaborative Research Center 805 114Enterprise Rights Management (ERM.Open) 118 TRUST - Teamwork in interorganizational Cooperations 120Rolls-Royce - DiK Cooperation Project 121

Statistiken - Statistics 123Bachelor Prüfungen / Bachelor Examinations 124Master Prüfungen / Master Examinations 125Dissertationen und Veröffentlichungen / Doctor Theses and Publications 126

Dissertationen / Doctor Theses 127

Mitarbeiter des DiK / Staff 128

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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 2011 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 1440 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 322 Prüfungen im Fach „Virtuelle Produktentwicklung“ mit seinen Teilen A, B und C statt.

Vorwort Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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Im Jahr 2011 wurden auch neue Initiativen für innovative Forschungsthemen in den vier Kompetenzbereichen gestartet:

• Methoden zur Informationsmodellierung,• Virtuelle Produktentwicklung,• Verteiltes und kooperatives Arbeiten und• Digitale Fabrik.

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.

Einen wichtigen Kompetenzbereich adressiert auch die neue Forschergruppe „Digitale Fabrik“, die bereits länger bestehende Aktivitäten am DiK nun orga-nisatorisch und inhaltlich bündelt. Mit den Forschungsarbeiten zur Digitalen Fabrik geht das Fachgebiet DiK über die etablierte Forschung im Bereich der virtuellen Produktentwicklung hinaus und fokussiert die Rechnerunterstüt-

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zung in der Produktionsprozessplanung und Produktherstellung sowie deren Vernetzung mit Methoden der virtuellen Produktentwicklung.

Das Jahr 2011 war ein überaus erfolgreiches Jahr. In der Lehre wie auch in der Forschung wurden die angestrebten Ziele und Meilensteine mehr als erreicht.

Die wichtigsten Ereignisse waren die Erfolge bei der Gewinnung mittel- und langfristiger Forschungsprojekte, insbesondere der Neubewilligung des For-schungsprojektes MoKoMasch (Modellierung von Kompetenzen von Studie-renden des Maschinenbaus). Erfolgreich in die zweite Förderphase gekom-men sind die Projekte AdRIA - Adaptronic, Research, Innovation, Application - CASED - Center of Advanced Security Research Darmstadt - undFedMan - Federative Factory Data Management (FFDM) based on Service Oriented Architecture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF. In dem laufenden Industrieprojekt mit Rolls Royce wurden wichtige Meilensteine erreicht.

Im Jahr 2011 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, dass Herr Dr. Rollmann seit Februar die Funktion des Oberingenieurs am DiK übernommen hat. Zwei Promotionen von Herrn Thomas Rollmann und Herrn Kai Mecke wurden erfolgreich abge-schlossen. Herzlichen Glückwunsch und viel Erfolg bei der weiteren beruf-lichen Karriere!Mein besonderer Dank gilt vor allem allen Mitarbeitern des DiK, die mit ih-rer Motivation und ihrem engagierten Einsatz die Erfolge des Jahres 2011 ermöglichten.

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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Allgemeines

Das Lehrangebot im Bachelorstudium umfasst Vorlesungen zur Einführung in die Methoden der Datenverarbeitung, und wird von intensiven Übungen begleitet. Die Vorlesun-gen sind inhaltlich auf die Tätigkeitsfelder der zukünftigen Ingenieure ausgerichtet. Eingebunden ist das Lehrangebot in die ersten beiden Semester des Studienganges „Bachelor Me-chanical and Process Engineering“, für den Studienbereich Computational Engineering 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

Lehrangebot Bachelorstudium

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

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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] URL: http://www.iim.maschinen bau.tu-darmstadt.de/gedv/

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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] URL: http://www.iim.maschinen bau.tu-darmstadt.de/gedv/

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Im Rahmen der TUD-Online-Initiative wur-de der Kurs in den Wintersemestern 06/07, 07/08, 08/09, 09/10 und 10/11 mit dem E-Learning Label ausgezeichnet.

Arbeitsumgebung der Studenten

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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 die parametrische Modellierung oder den Aufbau von Produktstrukturen, aber auch den Um-gang mit Toleranzen sowie fortgeschrittene Methoden des rechnergestützten Konstruierens. Diese Lehrinhalte werden in der zugehörigen betreuten Übung anhand konkreter Bei-spiele von den Studenten umgesetzt sowie durch verschiede-ne Prüfungsabschnitte geprüft. Hierzu wurde im Sommer-semester 2011 das CAD-Programm NX7.5 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 840 Studenten bedingt mittwochs einen durchgehenden Übungsbetrieb von 10 Uhr bis 21 Uhr sowie die Anzahl von 53 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://nx2011.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/

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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)

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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-CFD

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• CFD 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/

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Die interdisziplinär ausgelegte Vorlesung wurde von insgesamt 48 Studenten aus den Fachbereichen Informatik, Maschinenbau, Wirtschaftsinformatik und den Studienbe-reichen Computational Engineering sowie Informationssystemtechnik besucht.

Aufgabenstellung aus der Übung „CAM mit NX7“

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Allgemeines

PACE - Partners for the Advancement of Collaborative Engi-neering Education - ist ein internationales Förderprogramm der Firmen General Motors, Autodesk, HP, Oracle und Sie-mens PLM. Diese 1999 ins Leben gerufene Initiative stellt international strategisch ausgewählten Universitäten mo-dernste 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 jeweiligen Universitäten neue technologische Möglichkeiten auf wissen-schaftlich anspruchsvollem Niveau. PACE verstärkt nachhal-tig die Zusammenarbeit der beteiligten Industrieunterneh-men mit den Universitäten sowie zwischen den mittlerweile über 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-zeugkomponenten eingesetzt wird. Auf diese Weise wird

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

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praxisnahe Forschung und Entwicklung gefördert. Das DiK hat die Führungsrolle dieses Förderprogramms an der Tech-nischen Universität Darmstadt übernommen, da dem DiK eine Schlüsselposition sowohl in der universitätsinternen Zusammenarbeit als auch in den Kontakten zu den PACE-Industriepartnern 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

Das PACE Annual Forum stellt dabei die wichtigste Konferenz des internationalen Förderprogramms dar. Im Jahr 2011 fand das Forum in Vancouver, B.C., Canada statt. Etwa 250 Teil-nehmer nahmen dabei die Gelegenheit eines wissenschaftli-chen Dialoges war. Die Veranstaltung wurde von allen Teil-nehmern als großer Erfolg gewertet.

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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

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

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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.

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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 sowie die umfangreichen Funktionen theoretisch zu vermitteln. Ebenso wird die Weiterverwen-dung der durch CAD-Systeme erzeugten 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.

Virtuelle Produktentwicklung A CAD-Systeme und CAx-Prozessketten

Ansprechpartner:

Reinhard Heister M. Sc. E-Mail:[email protected]...

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

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Neben der theoretischen Vermittlung sind Live-Demonstrationen zu den dargestellten Grundlagen ein fester Bestandteil der Veran-staltung.

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

CAx Prozessketten

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Allgemeines

Im Mittelpunkt dieser Vorlesung stehen die Bedeutung des Produktdatenmanagements und seine Funktionen. Dabei werden den Studenten zunächst die Prinzipien und Metho-den der Technischen Ablauforganisation vorgestellt. Darauf aufbauend werden Basistechnologien und grundlegende An-sätze für Produktdatenmanagementsysteme (PDM-Systeme) vermittelt. Ebenso werden die organisatorischen Vorausset-zungen für den Einsatz von PDM-Systemen thematisiert. Darüber hinaus wird ein Überblick über die Architektur von PDM-Systemen gegeben. Aufgrund ihrer wachsenden Be-deutung werden Workflow-Managementsysteme als Teil von PDM-Systemen eingehender betrachtet.

Lernziele

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

• Kenntnisse der Basistechnologien der Produktdatenma-nagementsysteme

• Verständnis der organisatorischen Voraussetzungen so-wie

• Kenntnisse über die grundlegenden Strukturen von Pro-duktdatenmanagementsystemen

Einordnung in das Studienprogramm

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

• Studienrichtung Mechatronik (Pflicht im Wahlbereich E IId)

• Master-Studiengang Mechanical and Process Enginee-

Virtuelle Produktentwicklung B Produktdatenmanagement

Ansprechpartner:

Daniel Strang, M.Sc.Email:[email protected]... URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_b/index.de.jsp

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ring (Wahlpflichtbereich 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

Bestandteile eines Produktdatenmanagementsystems

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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, BPML, sowie auf die in-tegrative Methode ARIS eingegangen. SysML wird als Mo-dellierungsmethode für das Systems Engineering vorgestellt. Darüber hinaus werden XML-basierte Lösungsalternativen wie z.B. Webservices diskutiert. Besonderer Wert wird in-nerhalb der Vorlesung darauf 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

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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

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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 Me-thoden und Prinzipien der CAD-Modellierung wie auch die Methoden und Prinzi-pien bei der Erstellung von NC-Steuerdaten eingegan-gen. Die Vermittlung und durchführung der Prozesskette CAD-NC erfolgt an einem Produkt, welches Gegenstand des Montageprozesses innerhalb der Prozesslernfabrik CiP ist. Das Tutorium schließt mit der von den Studenten selbständig durchgeführten Fräsbearbeitung des modellierten Produktes „Pneumatikzylinderhoden“ 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

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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

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

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

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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]

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Allgemeines

Im Tutorium „Nutzung von 3D-Objekten in der Technischen Produktdokumentation“ wird den Studierenden die Erzeu-gung einfacher Produktdokumentationen mit animierten 3D-Geometriedaten Schritt für Schritt erläutert. Die Teilneh-mer haben die Möglichkeit, die Inhalte in ihrem individuellen Lerntempo zu erfassen und können sie beliebig oft wieder-holen. Während des Tutoriums wird das Gelernte immer wie-der anhand eines praxisnaher Beispiele vertieft. Dazu wer-den bereits bestehende Geo-metriedaten animiert und in eine 3D-Produktdokumentati-on 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

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Allgemeines

Ziel des im Wintersemester 2011/2012 durchgeführten Ad-vanced Design Projects war eine konstruktive und marktspe-zifische Variante des EN-V (Electric Networked-Vehicle) von General Motors unter Anwendung grundlegender Methoden 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 Stu-denten von Virginia Tech, Howard University, ITESM Monterrey und Jiao Tong Uni-versity die Rolle als Projekt-partner 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 seine marktspezifische Variante des Concept Cars vor einer internationalen Jury aus der Industrie.

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

Marktspezifische Varianten des EN-V [Quelle: PACE]

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Allgemeines

Im Sonderforschungsbereich 666 werden intergral verzweig-te Blechbauteile höherer Verzweigungsordnung entwickelt, gefertigt und bewertet. Die Kombination von spaltprofilier-ten Blechen mit Innenhochdruckumformung ermöglicht es tiefgezogene Blechbauteile mit integral gefertigten Verstei-fungsrippen zu erzeugen.Ziel dieses ADP war die Erstellung eines CAD-Templates für tiefgezogene Blechbauteile, das das gesamte fertigbare Pro-duktspektrum des vorhandenen Tiefziehwerkzeugs abdeckt. Das vorhandene Werkzeug erzeugt Bauteile in Form einer Kugelkalotte und wurde für den Fußballdemonstrator des SFB 666 konstruiert, der auf der Hannover Messe 2011 aus-gestellt wurde. Das erzeugte CAD-Template führt den Kon-strukteur mit Hilfe einer graphischen Benutzeroberfläche durch den Konstruktionsprozess. Definierbare Parameter sind dabei z.B. Zuschnitt, Anzahl und Verlauf der Verstei-fungsrippen sowie die Blechstärke. Die Funktionsfähigkeit des Templates wurde durch eine Reihe erzeugter Bauteile validiert.

Advanced Design Project: Entwicklung eines Templates zur Model-lierung flächiger verzweigter Blechbau-teile

Ansprechpartner:

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

Beispiel für ein flächig verzweigtes Blechbauteil

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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 Aspekte. Dabei sollen ange-wandte Vorgehensweisen ebenso wie Schnittstellen und auf-tretende 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 Teammitglieder sollen im Verlauf des gesamten Pro-jektes die Rollen von Vertretern der beteiligten Disziplinen übernehmen. Ein Anwendungsszenario sowie einschränken-de Kriterien zu dem zu entwickelnden Produkt werden vor-gegeben. Der Schwerpunkt des Projekts liegt in der Gestal-tung des Produktentwicklungsprozesses sowie dem Einsatz von Methoden zur formal-abstrakten und geometrisch-ge-genständlichen Produktbeschreibung. Die Studenten werden

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

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dazu ermutigt, gegebenenfalls Methoden und Werkzeuge zu variieren und Vorschläge zur Verbesserung zu machen.Das ADP wurde bisher in den Wintersemes-tern 05/06 - 10/11 und im Sommersemester 06 durchgeführt, wobei immer das Anwen-dungsszenario und die Randbedingungen variiert wurden. Auch im Wintersemester 11/12 wird das ADP durchgeführt. Im Win-tersemester 10/11 waren erstmals auch die Psychologiestudenten der AG Arbeits- und In-genieurspsychologie am cADP beteiligt, wel-che unter anderem ihre Erfahrungen in User Experience in das Projekt einbringen. Nach den guten Erfahrungen mit dieser erfolg-reichen interdisziplinären Zusammenarbeit wird auch im Wintersemester 11/12 wieder ein cADP in dieser Zusammensetzung durch-geführt; in der Anzahl der Teilnehmer wurde im Vergleich zu den vergangenen Jahren um 1/4 aufgestockt. Dieses cADP wird zusätzlich durch die Firma FAULHABER unterstützt, indem deren Sortiment für den Prototy-penbau zur Verfügung gestellt wird. Einen ersten Einblick diesbezüglich bekamen die Studenten bereits im Oktober 2011 bei einer Exkursion zum Unternehmenssitz von FAUL-HABER in Rahmen des cADPs. Ergebnisse werden gegen Ende des Semesters erwartet.

Entwickelte Produkte in ADPs im WS 2010/11

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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

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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)

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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 betei-ligt. Hierzu ist das DiK Partner in den Technologiebereichen „Simulationswerkzeuge“ und „Rapid Prototyping Manufac-toring“ beteiligt. Innerhalb von AdRIA wurde vom DiK eine Weiterentwicklung des V-Modells, zur Entwicklung mecha-

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

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Modell zur Entwicklung adaptronischer Systeme

tronischer Systeme nach DIN2206, vor. Ge-mäß diesem Ansatz wird das V-Modell um Zwischenintegrationen erweitert, wobei die Komponentenentwicklung vom Aufstellen von Parameternetzwerken und Sensitivitäts-analysen am Gesamtsystem begleitet wird. Innerhalb des Teilbereiches „Simulations-werkzeuge“ steht die Entwicklung eines auf den hohen Integrationsgrad adaptronischer Systeme angepassten Datenmana-gementes im Zentrum. 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 Technologiebereich „Rapid Prototyping Manufacturing“ konzentrieren sich die Ar-beiten auf eine Neudefinition der elektroni-schen Prozesskette vom CAD hin zum RPT. Durch die Neudefinition sollen dabei die Anforderungen an die Herstellung struktu-rintegrierter Aktoren mittels RP-Verfahren sowie die Nutzung und Definition von hete-rogenen Werkstoffverhalten innerhalb des RPT gewährleistet werden.

Auf Adaptronik angepasstes Datenmanagement

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Ansprechpartner:

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

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

Das LOEWE-Zentrum Center for Advanced Security Re-search Darmstadt (CASED) fördert und koordiniert die IT-Sicherheitsaktivitäten seiner drei Träger, TU Darmstadt, Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie und Hochschule Darmstadt. In den geförderten Projekten arbei-ten Informatiker, Ingenieure, Physiker, Juristen und Wirt-schaftswissenschaftler in der Grundlagenforschung und der anwendungsorientierten Forschung. Zusammen bieten die CASED-Träger einen Masterstudiengang IT Security an der Universität, eine Vertiefungsrichtung IT-Sicherheit an der Hochschule sowie verschiedene Weiterbildungen an.

Thema: IT-Sicherheit

Ziel von CASED ist die Erforschung und Entwicklung neuer Sicherheitslösungen für die wichtigsten Wachstumsbereiche der Informationstechnologie, wie z. B. eingebettete Syste-me oder serviceorientierte Architekturen. Damit sollen zum einen Wirtschaftsspionage, Manipulationen und Produkt-fälschung verhindert werden, die auch in Deutschland für erheblichen wirtschaftlichen Schaden verantwortlich sind. Zum anderen soll erreicht werden, dass neue Technik und Internetdienste von Anbietern und Nutzern sicher und zuver-lässig eingesetzt werden können.

Die Rolle des DiK für CASED

In CASED-Forschungsbereich „Sichere Daten“ arbeitet das DiK an einem Unterprojekt im Bereich von „Information Rights Management (IRM)“. IRM stellt sicher, dass aus-schließlich autorisierte Personen Zugang zu einem in Um-lauf gebrachten Dokument erhalten, unabhängig davon, wo sich diese befinden. Es gibt unterschiedliche Techniken, die erlauben, ein Dokument mit Hilfe von Zugangsbeschränkun-gen zu schützen. Diese Beschränkungen können sein: Defi-

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nition des Personenkreises mit Zugang, die Nutzungsdauer und/oder Nutzungsart des Doku-ments. 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.

CASED Forschungsbereiche (2011)

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Allgemeines

Im Rahmen der von DFG, CAPES und FINEP geförderten BRAGECRIM-Initiative (Brazilian German Collaborative Research Initiative in Manufacturing Technology) forschen Wissenschaftler aus dreißig universitären Forschungsinstitu-ten und Frauenhoferinstituten in Brasilien und Deutschland gemeinsam an Themen zur nachhaltigen Wertschöpfung in der Produktion. Die BRAGECRIM-Initiative beinhaltet 16 Ko-operationsprojekte im Bereich der Produktion und Produkti-onsplanung.

Die Rolle des DiK in der BRAGECRIM Initiative

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 der ersten Projektphase von FedMan beträgt zwei Jahre. Nach der erfolgreichen Begutachtung durch die DFG., CAPES und FINEP wurde die Förderung von FedMan bis zum 31. Dezember 2013 verlängert.

FedMan

Kern von FedMan ist die Entwicklung eines föderativen Fa-brikdatenmanagements (FFDM) basierend auf Web Services zur Unterstützung der kollaborativen Fabrikplanungsprozes-se. Produkt- Prozess- und Ressourcendaten werden hierbei miteinander verknüpft und mit den bekannten Methoden des Datenmanagements verwaltet. Mit der Entwicklung eines FFDMs soll eine DV-Grundlage geschaffen werden, mit de-

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

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ren Hilfe der Problematik des Datenaustauschs zwischen domänenspezifischen Anwendungs-systemen innerhalb eines produzierenden Un-ternehmens im Fabrikplanungsprozess begeg-net werden soll. Kern der zweiten Förderphase von FedMan ist die Entwicklung des FFDM basierend auf App-Technologie sowie die aus dem FFDM automatisierte Simulationsmodell-generierung und -ergebnisrückführung.

Im Oktober wurden im Rahmen des 3. inter-nationalen BRAGECRIM-Meetings in Floriana-polis (Brasilien) die Zwischenergebnisse des FedMan-Projektes präsentiert. Hierbei wurden sowohl das Konzept als auch 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

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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

Das Projekt wurde 2011 erfolgreich abgeschlossen. Die Ergebnisse werden 2012 in einer gemeinsamen Empfehlung des ProStep iViP Vereins und des VDA veröffentlicht.“

ProSTEP iViP e. V. PROJEKTGRUPPE „C3I“

Ansprechpartner:

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

CAD/CAE-Datenaustausch mit xDM Unterstützung

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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 Universität Darmstadt von deutscher Seite vertreten, von brasilianischer Seite die beiden Institute Laboratório de Sistemas Compu-tacionais para Projeto e Manufatura (SCPM) und Núcleo de Gestão da Qualidade e Metrologia (NGQM) von der Universi-dade Metodista de Piracicaba (UNIMEP). Das Projekt konnte in diesem Jahr erfolgreich abgeschlossen werden.

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 Nachbearbei-tung entfernt werden muss. Weiterhin werden insbesondere an relevanten Stellen definierte Oberflächen und Maßgenau-igkeiten gefordert. Hierfür wird ein Referenzbauteil erstellt,

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

Ansprechpartner:

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

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das als Basis für die Bearbeitung der Produk-tionsbauteile dient.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. Das Projekt konnte im Jahr 2011 erfolgreich abgeschlossen werden.

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Allgemeines

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 666 „Integrale Blech-bauweisen höherer Verzweigungsordnung“ existiert an der TU Darmstadt seit Juli 2005. Im SFB 666 werden Methoden und Verfahren entwickelt, um verzweigte Strukturen in in-tegraler Blechbauweise im Hinblick auf ihre Funktion und Beanspruchung optimiert zu entwickeln, zu fertigen und zu bewerten.Nach der erfolgreichen Begutachtung durch die DFG am 16. und 17. Februar 2009 wurde die Förderung bis zum 30.6.2013 verlängert. Für den Zeitraum von 01.07.2005 bis 31.03.2009 wurden für den SFB 666 von der Deutschen Forschungsge-meinschaft insgesamt 8.415.900 € bewilligt. In der zweiten Förderperiode wurde der SFB um weitere Teilprojekte er-gänzt und die Fördersumme um 8.477.696 € aufgestockt. Die gemeinsamen langfristigen Forschungsziele und Er-kenntnisinteressen des SFB 666 liegen auf folgenden Gebie-ten:• ErarbeitenvonMethodenzursystematischenEnt-wicklung und Nachweis ihrer Tragfähigkeit am Beispiel inte-graler Blechbauteile mit verzweigten Strukturen• Herstellung integraler verzweigter Blechstruktu-ren• Bewertung und Optimierung von Bauteilen mitverzweigten Blechstrukturen hinsichtlich multifunktionaler EigenschaftsprofileDas Fachgebiet DiK ist im Forschungsbereich Entwicklung mit den Teilprojekten A4 und A5 vertreten.Die Veröffentlichung von Forschungsergebnissen der Teilpro-jekte A4 und A5 erfolgte in diesem Jahr auf Konferenzen in Tampere (Finnland), Rostock und Peking (China). Neben der Beteiligung in den Arbeitskreisen „Flächig“ und „Baugrup-pen“ wurde auch die Administration der offiziellen Webseite: http://www.sfb666.tu-darmstadt.de vom DiK übernommen. Darüber hinaus wurde für die Hannover Messe 2011 ein Film

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

Ansprechpartner:

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


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

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erstellt, der die Inhalte des Sonderforschungsbereichs darstellt und auf der Hannover Messe 2011 gezeigt wurde.

Teilprojekt A4: Entwicklung von Modellierungsfunktionen für flächige Blechbauteile mit Verzweigungen

Moderne CAD-Systeme bieten als Entwicklungsumge-bung für die Konstruktion und Modellierung von flä-chigen Bauteilen umfangreiche Funktionalitäten an. Dazu stehen Modellierungs- und Manipulationsfunkti-onen zur Beschreibung parametrischer Flächenstruk-turen zur Verfügung. Diese sind meist als Arbeitsum-gebungen für spezielle Fertigungsverfahren, etwa das Tiefziehen, oder für spezielle Einsatzbereiche, etwa dem Flugzeugbau, in die CAD-Systeme integriert.Flächige Bauteile mit verzweigten Strukturen werden durch Tiefziehen von profilierten, verzweigten Blech-bauteilen hergestellt. Sie weisen eine komplexe Struk-tur, kombiniert aus Freiformflächen durch Tiefziehen und verzweigten Strukturen durch Spaltbiegen, auf. Eine Kombination von Flächenstrukturen und Verzwei-gungen wird von 3D-Modellierungsumgebungen bis-her nicht unterstützt.Im Hinblick auf das neue, um flächige Bauteile mit verzweigten Strukturen erweiterte Produktspektrum ist deren Repräsentation und Präsentation in CAD-Systemen mit den konventionell eingesetzten Modellie-rungsverfahren, wie beispielsweise der Verknüpfungs- oder der Sweep-Modellierung, zwar denkbar, jedoch sind diese nicht geeignet, die Konstruktion flächiger, integral verzweigter Blechbauteile gezielt zu unterstüt-zen.Der wissenschaftliche Ansatz in diesem Teilprojekt besteht darin, neue Methoden und Werkzeuge zur

Modell des Fussballde-monstrators

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geometrischen Modellierung integral verzweigter, flächiger Blechbauteile insbesondere auf der Basis algorithmisch ge-nerierter Lösungsbäume zu entwickeln. Dabei ist in besonde-rem Maße die Umformoperationen zugrundeliegende Volu-menkonstanz auch in der Konstruktion zu beachten.In diesem Jahr wurden verschiedene Anwendungen auf Basis des CAD-Systems Siemens PLM NX entwickelt. Neben einem Template, welches die schnelle Modellierung verschiedener Varianten auf Basis einer vorhandenen Form unterstützt wurde ein Werkzeug umgesetzt, mit dem Splineflächen, die durch Polstellen in einem XML-Dokument bestimmt sind, au-tomatisiert generiert werden können. Damit können aus den mathematisch optimierten Flächen sehr schnell Produktmo-delle erzeugt werden.

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 Informationsmodellkerns zur konsistenten Abbildung der Informationen aus Entwicklung, Fertigung und Bewertung lag, wird in der zweiten Phase der Fokus erweitert. Die Erweiterung bezieht sich insbesonde-re auf die integrierte Abbildung der flächigen Blechbautei-le, 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

Ansprechpartner:



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

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Klassendiagramm des Lösungsbaums verzweigter Blechbauteile

Fertigung und auf die Verkürzung der Pro-duktentstehungszeit.Zur Unterstützung der simultanen Produkt- und Fertigungsprozessentwicklung wird ein Ansatz zum Simultaneous Engineering für flächige Blechbauteile mit geraden Ver-zweigungen zur Erweiterung des Informa-tionsmodells entwickelt. Der Entwicklung des Konzeptes geht eine systematische Er-mittlung und Analyse der Abhängigkeiten zwischen Produktentwicklung, Fertigungs-planung und Betriebsmittel voraus.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

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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 für Be-triebsfestigkeit und Zuverlässigkeit an neuen Methoden und Technologien, um Unsicherheiten in Entwicklung, Produkti-on und Nutzung lasttragender Systeme zu beherrschen. Die Beherrschung von Unsicherheit wird im SFB konkret an re-alen Beispielen lasttragender Systeme erprobt. Ein System mit besonders vielfältigen Anforderungen und hohem Un-sicherheitspotenzial ist ein Flugzeugfahrwerk, das hier als repräsentatives Beispiel einer Leichtbaustruktur dienen soll. Durch das Ziel des SFB 805, ganzheitlich die Unsicherheiten in allen Phasen zu beherrschen, können Überdimensionie-rungen reduziert, der Einsatzbereich vergrößert und ökolo-gische 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:•EntwicklungerweiterterKonstruktions-undOptimierungs-methoden zur robusten Produktauslegung, sowie Erarbei-tung von Informationsmodellen zur Repräsentation und Vi-sualisierung von Unsicherheit,• Optimierung der Prozesskette der Produktion mit Hilfemathematischer Methoden und neuartigen Technologien,• Integration mechatronischer und neuer adaptronischerTechnologien zur Stabilisierung und Dämpfung lasttra-gen-der Struktur während der Nutzung Das Fachgebiet DiK ist in dem Forschungsbereich Entwick-lung mit dem Teilprojekt A5 vertreten.In diesem Jahr stand die internationale Konferenz ICUME (1st. International Conference on Uncertainty in Mechanical

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

Ansprechpartner:

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

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

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

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

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Engineering) die zum ersten Mal in Darm-stadt stattfand, im Focus der Aufmerksam-keit. Eine Vielzahl nationaler und interna-tionaler Beiträge zum Thema Unsicherheit wurden eingereicht und einem breitgefä-cherten Publikum aus Wissenschaft und Industrie vorgestellt. Die vorgestellten Bei-träge konnten die Wichtigkeit des Themas „Unsicherheit“ für die moderne Produktent-wicklung nur unterstreichen. Insgesamt wurden die Forschungsaktivitäten des SFB sehr positiv beurteilt und die Bedeutung des Informationsmanagements im Bereich 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 unter-stützen. Der neue wissenschaftliche Ansatz dieses Teilprojekts liegt in einem ontologieba-sierten Informationsmodell, welches pro-dukt- und prozessbezogene Unsicherheiten abbildet. Das dabei entwickelte semantisch höherwertige Informationsmodell erweitert

Demonstrator eines lasttragenden Systems

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das integrierte Produktdatenmodell, um die Darstellung von Unsicherheit und ermöglicht es, diese im Produktentste-hungsprozess und darüber hinausgehend im gesamten Pro-duktlebenszyklus auszutauschen, zu analysieren und daraus Disziplin spezifische Maßnahmen zu ihrer Beherrschung ab-zuleiten. Um den Informationsaustausch über unsichere Prozessei-genschaften mit Hilfe des entwickelten Informationsmodells unter real Bedingungen testen zu können, wurde Anfang des Jahres eine umfangreiche Untersuchung an einem lasttra-genden Dreibein begleitet. Die bei der Herstellung und den anschließenden Versuchen und Simulationen anfallenden Informationen wurden mit Hilfe des Informationsmodells in ein einheitliches Format gebracht und sind somit für alle beteiligten in einer einheitlichen Form verfügbar. Darüber hinaus wurden auch identifizierte Ursache- und Wirkungs-mechanismen in das formale Modell abgebildet. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse konnten dann in einem Beitrag auf der diesjährigen ICUME in Darmstadt vorgestellt wer-den. Weitere Beiträge des Teilprojektes wurden auf zwei weiteren internationalen sowie einer nationalen Konferenz veröffentlicht.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 jewei-ligen Produktlebenszyklusphase direkt am CAD-Modell und somit direkt an den Produkteigenschaften darzustellen, um ein realitätsnahes Konstruieren zu ermöglichen. Die Präsen-tation der Unsicherheit erfolgt auf Basis des mit Unsicherhei-ten behafteten dreidimensionalen Modells des lasttragenden Systems in einem CAD-System und eines Unsicherheit-Brow-

Ansprechpartner:


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

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

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sers. Teil des Konzeptes ist die Methodik des rechner-unterstützten dreidimensionalen Modellierens unter Nutzung der Parame-trik und wissensbasierter Verfahren. Der Unsicherheits-Browser fungiert als grafische Benutzeroberfläche aller Unsicherheitsin-formationen und ermöglicht es, die große Anzahl an Unsicherheitsinformation über-sichtlich darzustellen und entsprechend des gewünschten Ziels der Visualisierung ent-sprechende Unsicherheitsinformationen ein- bzw. auszublenden. Dieses Konzept wird als Sichtenkonzept bezeichnet und bewirkt eine kontextbezogene Darstellung der Unsicher-heitsinformationen. Darüber hinaus werden objektorientiert strukturierte Zusatzinfor-mationen (früher Annotationen) eingesetzt, um weitere, ergänzende Informationen dar-zustellen. Mit dem uCloud-Konzept werden die Unsicherheitsinformationen über Schat-tierungen und Farbverläufe dargestellt, so-dass bei der Festlegung der Fertigungspro-zesse durch den Konstrukteur direkt die Unsicherheiten am 3D-CAD Modell ersicht-lich sind. Des Weiteren sieht das Visualisie-rungskonzept eine Kopplung an einen auto-stereoskopischen Bildschirm vor. Zu diesem Zweck wurden in diesem Jahr die nötigen Anschaffungen getätigt.

uCloud-Konzept

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Allgemeines

Um die Kontrolle über Informationen zu wahren und sicher-zustellen, dass nur autorisierte Personen Zugang zu diesen Informationen erhalten, ist es notwendig Enterprise Rights Management (ERM) einzusetzen. ERM in die Praxis umzu-setzen ist eine Herausforderung und ein komplexes Thema. In den letzten Jahren sind verschiedene ERM-Lösungen auf den Markt gebracht worden. Die Bewertung der Abstimmung dieser verschiedenen Lösungen aufeinander ist ein überaus wichtiger Schritt zur Ermöglichung der praktischen Anwen-dung dieser Technologie in der Automobilbranche.

Die ERM.Open Group ist eine Arbeitsgruppe von ProSTEP iViP. Das Ziel dieser Gruppe ist eine Steigerung der Inter-aktionsfähigkeit und eine Vereinfachung der Integrierung von ERM-Lösungen um somit das folgende zu erreichen zu können: • DenWegebnenfüreineeffizienteunderfolgreicheEinführung von ERM-Technologie sowohl innerhalb als auch zwischen Firmen• Ermöglichung eines mühelosen Austausches vonERM-geschützten Daten innerhalb von Firmen mit einer he-terogenen IT-Infrastruktur und komplexen Geschäftsabläu-fen• Erweiterung des allgemeinen Marktes für ERM-Lösungen durch eine Verringerung des Investitionsrisikos durch die Einführung von ERM-Standards• Angebot flexibler Lösungen zurSicherungvon IP(Intellectual Property) in globalen Engineering-Umgebun-gen

Enterprise Rights Management (ERM.Open)

Ansprechpartner:


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Das Konsortium der Mitgliedschaft setzt sich aus Vertretern von Adobe, Audi, BMW, casolute, Continental, Daimler, Ford, MDTVision, Microsoft, PROSTEP, Sie-mens PLM Software, T-Systems, TU Darmstadt, VW, ZGDV, und ZF zusammen.Die Aufgabe des Fachbereichs Datenverarbeitung in der Konstruktion in diesem Projekt ist es, die ERM-Infrastrukturen für CAD-Daten bereitzustellen und die derzeitigen ERM-Lösungen in Bezug auf die Harmonisierung dieser Lösungen zu bewerten.

ERM Infrastruktur

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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

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Allgemeines

Im Rahmen der BMBF-Förderbekanntmachung „Kompetenz-modellierung und Kompetenzerfassung im Hochschulsektor“ konnte sich das DiK im November 2011 über die Bewilligung des Projektes MoKoMasch freuen. Für dieses Projekt mit ei-ner Laufzeit von drei Jahren bilden von Projektpartnern der Psychologie, Pädagogik und Ingenieuren des Maschinenbaus der Universitäten aus Darmstadt, Jena und Dortmund einen gemeinsamen Forschungs-, Entwicklungs- und Transferver-bund, indem sie Messinstrumente entwickeln, überprüfen und optimieren. In den vergangenen Jahrzehnten bildeten internationale Schulsystemvergleiche einen Schwerpunkt der Kompetenz-forschung. Der Bereich der Kompetenzmodellierung und -erfassung im Hochschulsektor wurde von der empirischen Bildungsforschung bislang weitestgehend vernachlässigt. Im Anschluss an die bisher nur schulspezifischen Vergleichsstu-dien im OECD-Raum (TIMMS, PISA, etc.) soll im beschriebe-nen Projekt eine erste Kompetenzmodellierung, -erfassung und -validierung bei Studierenden des Maschinenbaus und der Verfahrenstechnik in den Bereichen Konstruktionslehre, Entwurf und Produktionstechnik vorgenommen werden. Aus bildungspolitischer Sicht soll in diesem Projekt eine Grund-lage für eine evaluierbare Gestaltung von hochschulischen Lehrkonzepten im Bereich der Ingenieurwissenschaften ge-schaffen werden. Dieser Ansatz strebt somit eine bildungs-bezogene Qualitätssicherung im Hochschulbereich an, die nicht zuletzt den hohen Stellenwert deutscher Ingenieuraus-bildung im internationalen Wettbewerb untermauern, aber auch zukunftsfähig gewährleisten soll.

MoKoMasch - Modellierung von Kompe-tenzen von Studierenden des Maschinen-baus in den Bereichen Konstruktion,

Ansprechpartner:

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

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Inhalt

Primäres inhaltliches Ziel ist eine erste systematische Er-fassung, Strukturierung und Modellierung fachlicher, über-fachlicher und generischer Kompetenzen in exemplarischen Bereichen des Maschinenbauingenieurstudiengangs. Dies erfolgt zunächst mit Hilfe von Experteninterviews, später durch Beobachtung, Tests und Evaluation innerhalb inno-vativer Lehrformen wie der Prozesslernfabrik CIP oder den Advanded Design Projects. Im Gegensatz zu traditionellen Lehrformen wie Vorlesung, Seminar oder Übung ist in die-sen Formaten eine integrative Entwicklung fachlicher, über-fachlicher und generischer Kompetenzen zu erwarten. Wie sich dies im Einzelnen darstellt und welche Quantitäten und Qualitäten dabei erreicht werden können, kann jedoch erst festgestellt werden, wenn die intendierten Kompetenzen ge-klärt und evaluiert wurden.Schließlich werden aus den Erkenntnissen Ansätze und kon-krete Maßnahmen abgeleitet, die dazu beitragen, die Kompe-tenzorientierung der Lehre in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen stärker zu akzentuieren. Der bislang eher als ambitionierte Statute gesetzte Anspruch eines kompetenzo-rientierten Ingenieurstudiums wird damit deutlich erweitert und konkretisiert, da die tatsächliche Kompetenzentwick-lung – zunächst in den exemplarischen Bereichen – einschlä-gig und empirisch haltbar überprüft wird. Dies lässt in diesen Bereichen und in weiten Teilen des Studiengangs didaktisch-methodische Rückwirkungen in die Lehrveranstaltungen er-warten, die dann systematisch auf weitere Ingenieurstudien-gänge der Universität übertragen werden können.Das DiK bringt hierbei seine Expertise aus Sicht des Maschi-nenbaus für die Kompetenzen bezüglich des Konstruierens ein und unterstützt so bei der Modellierung sowie der Evalu-ation der entwickelten Kompetenzmodelle.

Ansprechpartner:

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

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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

Alexander Christ, M. Sc.E-Mail:[email protected]

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

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

RoKoTec

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Annual Report 2011

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

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The department of Computer Integrated Design (DiK) is one of 27 divisions of the Faculty Mechani-cal Engineering at Technische Universität Darm-stadt. The year 2011 was a very successful year but also very challenging. I want to thank all my scien-tific researchers, technical and administrative staff for their successful collaboration and the motivat-ing atmosphere. Furthermore I want to thank the Mechanical Engineering department of Technische Universität 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 1440 examinations have been approved in the bachelor program and 322 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• Digital factory.

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

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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.

The new research group in the competence field “digital factory” aligns ac-tivities around this topic at the DiK. These research activities exceed the es-tablished research in the field of the virtual product development and focuses on the computer aided planning of production processes and manufacturing Furthermore, it aims at the integration with the methods of the virtual prod-uct development.

The year 2011 has been very successful. All milestones in education as well as in research have been achieved.

Main events were the acception of mid- and long-term research projects, es-pecially the new acception of the project MoKoMasch. The research projects AdRIA - Adaptronic, Research, Innovation, Application - and CASED - Center of Advanced Security Research Darmstadt - and FedMan - Federative Factory Data Management (FFDM) based on Service Oriented Architecture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF have been successfully reached the second level. In the current project with Rolls Royce plc impor-tant milestones have been reached.

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In the year 2011 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, that since February 2011 Dr. Rollmann has started being be the senior engineer of the DiK. The two doctor thesis from Mr Thomas Rollmann and Mr Kai Mecke have been successfully finished. 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

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General information

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

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General information

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/

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General information

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/

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Working environment for students

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General information

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 2011, has been NX7.5 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 840 students limited Wednesdays operation of a continuous exercise from 10 a.m. to 9 p.m. and the num-ber of 53 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.-Wirtsch.-Ing. Thomas TrinkelE-Mail:trinkel@ dik.tu-darmstadt.de

URL: http://nx2011.iim.maschinen-bau.tu-darmstadt.de/

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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

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General information

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-CFD

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• CFD with NX7• MBS with NX7

Introduction to CAE/CAD

Contact:


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

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The interdisciplinary course was attended by 48 students from the departments of Computer Sciences, Mechanical Engineer-ing, Industrial Engineering, Computational Engineering and Information Systems Engineering.

Exercise „CAM with NX 7“

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General information

PACE - Partners for the Advancement of Collaborative En-gineering - is an international support program of General Motors, Autodesk, HP, Oracle and Siemens PLM. The initia-tive was founded 1999, providing strategically selected uni-versities 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 technology is a great chance to challenge education and research. Furthermore PACE will strengthen the cooperation between the more than 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

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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

in 2011, the PACE Annual Forum had been hosted in Vancou-ver, B.C., Canada. Approximately 250 participants were able to scientifically discuss the aspects of today’s engineering, design and manufacturing topics. By all participants, the fo-rum was seen as a great success.

PACE Partner [Source: PACE]

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General information

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

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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.

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General information

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:

Reinhard HeisterM. Sc.E-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

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General information

The main focus of this lecture is on the importance of pro-duct data management and its functions. Thereby, at first principles and methods of technical process organisation are introduced. Building on that basic technologies and primary approaches for product data management systems (PDM-sys-tems) are taught. Just as well organisational requirements for the application of PDM-systems are subject. In addition an overview of the architecture of PDM-systems is presented. Due to its growing importance workflow management sys-tems as a part of PDM-systems are gone into detail.


• 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:

Daniel Strang, M.Sc.E-Mail: strang@ dik.tu-darmstadt.de URL: http://www.dik.tu-darmstadt.de/lehre_dik/master_dik/vip_b/index.en.jsp

Elements of a product data management system

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General information

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 andmodelling 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, EX-PRESS and EXPRESS G. The concepts of the process model-ling are described on the basis of the business process model-ling. Within this context, possibilities for modelling business cases and processes by using UML, BPML, as well as the in-tegrative method ARIS are introduced and discussed. SysML is used as an modelling technique for systems engineering purposes. Furthermore 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.

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

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• 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

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General information

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 increased pro-ductivity is the optimization of machine set-up time by using CAM tools. Within the tutorial „CAD/CAM process chain in process learning factory CiP“ students get an introduction into the manufacturing module of NX from Siemens PLM. Goal is to gain knowledge about the process chain CAD-NC. The tutorial is conducted in cooperation with the institute for production management, technology and machine-tools (PTW).

Main objectives

As part of the tutorial me-thods and principles of CAD modelling 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 process 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

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General information

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

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General information

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.-Ing. André Picard E-Mail: picard@ 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

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General information

In the tutorial „Use of 3D-Objects in Technical Product Documentation“ stu-dents learn to gen-erate simple product documentation with 3D geometry. Partici-pants have the pos-sibility 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 receives 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-

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 documenta-tion generated by a student during the Tutorial

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General information

The intention of the Advanced Design Project of the winter term 2011/2012 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 interna-tional project team in front of an inernational jury from the industry partners 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

Market specific EN-V

Advanced Design Project Team

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General information

Within the Collaborative Research Center 666 branched sheet metal products in integral style are developed, pro-duced and evaluated. The combination of flow splitting and hydro-forming processes enable the creation of free form sheet metal products with stiffeners.The aim of this Advanced Design Project was to create a CAD-template for free form sheet metal products that covers the whole product range of the existing hydro-forming tool. The tool is spherical and was built for the soccer ball demon-strator shown at the Hannover Fair 2011. The created CAD-template guides the user threw the modeling process by a graphical user interface. Design parameters are e.g. shape of the product, number and position of stiffeners as well as sheet thickness. The template was validated by numerous example products.

Advanced Design Project: Development of a CAD-Template for Free Form Sheet Metal Products

Contact:


Example of a free form sheet metal part

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General information

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, analyzing and describ-ing the processes of a computer-based product development from the very first steps to the final prototype by consider-ing functional, ergonomic and aesthetic aspects. Thereby ap-plied procedures as well as interfaces and occurring conflicts of aims between the involved subjects and their solution dur-ing 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 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

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

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geometric-representational product descrip-tion. The students are encouraged to vary methods and tools and to make suggestions for improvement.In winter semester 11/12 FAULHABER is sponsor of the cADP. Students were able to get to know the company during an excur-sion. Results are expected in february 2012.

Products developed in the ADPs in 2010/11

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General information

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

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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)

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General information

LOEWE Center AdRIA (Adaptronic – Research, Innovation, Application) aims for the establishment of sustainable adap-tronic research center 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.Adaptronic is a kind of interdisciplinary products where me-chatronic actuators and sensors are integrated in structure components. Those so called adaptive structures need in-tegrated 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” and “Rapid Prototyping Manufacturing”. In AdRIA the DiK developed an enhancement of the V-model, for the devel-opment of mechatronic systems. Following this enhancement the V-model is enlarged with a central integration-phase. Focus of the DiK in the technology area “Simulation Tool” is the development of an adapted data management for adap-tronic Products. Therefore the system modeling, workflow management, data base connection and process automation of existing data management systems are advanced and adapted for the development of adaptronic products. In the technology area “Rapid Prototyping Manufactirung”

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

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the DiK aims on a new process chain be-tween CAD and RPT. With the new process chain structural integrated Actors and het-erogenic material structures should be han-deld.

Adapted Data management for adaptronic products

W-Model for development of adaptronic systems

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General information

The Center for Advanced Security Research Darmstadt (CASED) is a LOEWE Center for IT security research and de-velopment with an interdisciplinary and cross-organization-al approach. It was founded in July 2008 by TU Darmstadt, the Fraunhofer Institute for Secure Information Technology (SIT) and the Darmstadt University of Applied Sciences. CASED promotes and coordinates cooperation between the three institutions. LOEWE is an initiative of the Hessian Min-istry of Higher Education, Research and the Arts for support-ing the development of scientific and economic excellence on a long-term basis. In funded projects, computer scientists, engineers, physicians, legal experts and economists of the three cluster partners do basic and application-oriented re-search.

Topic IT-Security

The scientists research and develop new security solutions for important growing areas of IT technology, such as em-bedded systems and service-oriented architecture. They pro-vide knowledge and tools to prevent substantial economic damage caused by economic espionage, manipulation, and product counterfeiting. Another aim is to make new tech-niques and online services run reliably and secure for both providers and users.

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

Contact:

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

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CASED research fields (2011)

The Role of DiK in CASED

In this project, the Department of Computer Integrated Design (DiK) is working in a subpro-ject 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 do-cument can be accessed and which actions can be performed on the document. With these techniques, the owner of the 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.

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General information

The BRAGECRIM-Initiative (Brazilian German Collabora-tive Research Initiative in Manufacturing Technology) pro-vides a common scientific platform for 30 university depart-ments and Fraunhofer Institutes from Brazil and Germany. BRAGECRIM contains 16 cooperation projects in the field of manufacturing technology, integrated product development and production optimization.

The Role of DiK in BRAGECRIM

The Department of Computer Integrated Design (DiK) par-ticipates in one cooperation project with the topic: “Federa-tive Factory Data Management (FFDM) based on Service Ori-ented Architecture (SOA) and Semantic Model Description on XML and RDF” since October 2009. The acronym of the project is “FedMan“. The cooperation partner from Brazil is the Laboratory for computer application in design and manu-facturing (SCPM) of UNIMEP in Piracicaba. Duration of the first project phase of funding amounts two years after a suc-cessful survey by DFG, CAPES and FINEP funding has been extended until December 2013.

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 sup-pliers on the one hand and optimizing interoperability be-tween various domain-specific tools and source systems on

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

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the other hand. Core of the second phase of FedManis the development of a FFDM based on app-technology. Furthermore, the auto-matically generation of simulation model is core of interest.

Within the third international BRAGECRIM-Meeting in Florianapolis (Brazil) in October 2011 the interim results of the FedMan-proj-ect were presented. The concept as well as 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 ex-pert audience.

FFDM for the support of factory planning processes

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General information

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 project was successfully completed in 2011. The results will be published in 2012 in a joint recommendation of ProS-tep iViP Association and the VDA

ProSTEP iViP Association project group „C3I“

Contact:

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

CAD/CAE data exchange with xDM support

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General information

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

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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.In 2011, the project has been completed suc-cesfully.

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General information

The Collaborative Research Center (CRC) 666 “Integral Sheet Metal Design with Higher Order Bifurcations” was es-tablished at the TU Darmstadt in July 2005. Its goals are the development of methods and techniques that support the op-timized design of bifurcated integral sheet metal parts. After a successful survey by representatives of the Deutsche Forsc-hungsgemeinschaft (DFG) in February 2009 the funding has been extended until June 2013. From July 2005 to March 2009 the subsidy amount was 8.415.900 €. In the second phase the CRC is financed by all in all 8.477.696 €The overall, long-term research objectives and cognitions of CRC 666 are as follows:• Acquiringofmethodsforthesystematicaldevelop-ment and verification of bearing strength of bifurcated inte-gral sheet metal parts• Manufacturing of bifurcated integral sheet metalparts• Evaluationandoptimizationofbifurcatedintegralsheet 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 Tampere (Finland), Peking (China) and Rostock. The DiK participates in the workgroups “AK Flächig” and “AK Baugruppen” and takes care of the of-ficial website, which can be found at http://www.sfb666.tu-darmstadt.de. The DiK also created an animation that shows the topics of the CRC 666 for presentation at Hannover Fair 2011.

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

Contact:



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

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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.Areal products with branched structures are manufactured by deep drawing of bifurcated sheet metal parts. These exhibit a complex structure of free-form faces from deep draw-ing operations and bifurcations from bend splitting. Combinations of areal structures and bifurcations are not yet supported 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 geometric modeling of areal bifurcated sheet metal products based on solution trees of mathematical optimization. Special focus is to be set on the volume consistency implied by forming operations.

Model of the soccer ball demonstrator

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This year, different applications based on Siemens PLM NX were developed. Beside a template for quick variant model-ing of bifurcated sheet metal parts made by a certain tool, an application was developed that allows the creation and manipulation of free form sheet metal products. Therefore a XML document is read that contains the poles of the spline surface. Thus mathematically optimized spline surfaces can be easily transformed to 3D product models.

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-

Contact:



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

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ucts beginning.Additionally, a new comprehensive Simul-taneous Engineering approach to integrate Product Design, CAPP and CAM is manifest-ed during the extended sponsorship by DFG in the next two years. The information model including model core and partial models has been specified using the Unified Modeling Language (UML). Exemplary JAVA and .NET applications have been developed to demon-strate the functions and importance of the information model. The software solution is utilizing object-oriented database technolo-gies to persist and share various information of the sheet metal product during develop-ment, production and evaluation.The progress in subproject A5 was presented to the members of the CRC 666 in a special workshop in spring.

Class-Diagrams

Toolbox on the basis of the Parasolid Kernel

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General information

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 of advanced engineering and optimizationmethods for robust design as well as an information model for representation and visualization of uncertainties,•Optimizationoftheproductionwiththeaidofmathemati-cal methods and novel technologies,•Integrationofmechatronicandadaptronictechnologiesforstabilization of load carrying systems during usageThe Department of Computer Integrated Design participates in the CRC 805 with the subproject A5 – Information model for representation and visualization of uncertainty. This year the first „International Conference on Uncertainty in Mechanical Engineering (ICUME) took place in Darm-stadt. A lot of national and international contributions with the subject uncertainty in mechanical engineering were sub-mitted and presented to an interested audience from science and industry. The presentations underlined the importance of the subject uncertainty for modern product development.

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

Contact:

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

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


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

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Overall the research activities of the CRC were rated very positively and the impor-tance of information management has been underlined. In addition to that the Depart-ment of Computer Integrated Design has still an important part in committees like gender-workgroup and research assistant represen-tation 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 project part lies on the one hand in the usage of Ontologies and on the other hand in the in-tegration of product and process related un-certainties in a new information model. The new information model expands the inte-grated product data model by the constructs of uncertainty and allows consider-ing infor-mation about uncertainty along the whole product creation process. To test the infor-mation model for the exchange of uncertain process properties under real conditions, the results of comprehensive experiments with a load bearing tripod has been subject to the information model early this year. The in-formation resulting from manufacturing, ex-periments and simulations were represented

Demonstrator of a load carrying system

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by the ontology-based information model in a standardized way. Furthermore cause and effect relations were also rep-resented. The results of this research were presented in a contribution to the ICUME conference in Darmstadt. Other Contributions of the subproject were presented further on two international and one national conference. A further ob-jective of this subproject is to visualize uncertainty. In phases of manufacturing and usage of technical products uncertain-ties 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 annotations referring to chosen property. With the uCloud-concept, information of uncertainty are presented by shading and color gradients, so that in defining the manufacturing processes through the designer, uncertainty is indicated in the 3D CAD model directly. For a long term view, the con-cept intends a coupling to an auto stereoscopic screen. For this purpose necessary acquisitions were effected this year.

Contact:

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


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

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

uCloud concept

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General information

To keep control of the information and to ensure that only authorized people have access to it, it is necessary to imple-ment Enterprise Rights Management (ERM). With ERM com-panies have control over the information at all times even if the information lies outside of the company. In recent years different ERM solutions have come to the market. To evalu-ate the harmonization between these different solutions is very important to enable the implementation of this technol-ogy in the automotive sector. The ERM.Open group which was started in 2011 is a working group of the ProSTEP iViP association. It aims to increase interoperability and to simplify integration of ERM solutions so that the following can be achieved:• Pavethegroundforanefficientandsuccessfulin- troduction of ERM technology inside and between companies• EnablecompanieswithaheterogeneousITinfra- structure and complex business processes to exchange ERM-protected data as effortless as possible• IncreasetheoverallmarketforERMsolutionsby reducing investment risks through the introduction of ERM standards• OfferflexiblesolutionstosecureIP(Intellectual Property) in global engineering environments

DiK’s [Department of Computer Integrated Design] task in this project is to provide ERM infrastructures for CAD data and to evaluate the current ERM solutions for harmonizing the different solutions.

Enterprise Rights Management (ERM.Open)

Contact:


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ERM infrastructur

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General information

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

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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

Alexander Christ, M.Sc.E-Mail:[email protected]

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

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

RoKoTec

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Statistiken 2011Statistics 2011Fachgebiet Datenverarbeitun in der Konstruktion (DiK) Department of Computer Integrated Design (DiK)

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

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Bachelor Prüfungen / Bachelor Examinations

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Master Prüfungen / Master Examinations

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

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Herr / Mr Thomas Rollmann

Titel / Title: „Simultaneous Engineering von integralen Blechbauweisen höherer Verzweigungsordnung – Ein Beitrag zur Integration von Konstruktion und Produktionsprozessplanung”

Herr / Mr Kai Mecke

Titel / Title:“Ontologiebasierte Repräsentation und Verarbeitung von In-formation bezüglich Unsicherheit in der virtuellenProduktentwicklung”

Dissertationen 2011 / Doctor Theses 2011

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Fachgebietsleiter / Head of Department

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

Sekretariat / Office

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

Oberingenieur / Senior Engineer

Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmann E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 6002

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

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Wissenschaftliche Mitarbeiter / Research Assistants

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

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 5154

Reinhard Heister, M.Sc. E-Mail: [email protected]... Telefon: 06151-16 5441

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

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

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

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. 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

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

131


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 3771

Jahresbericht 2011 - Fachgebiet DiK - Technische Universit¤t

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