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Dissertationen

TitelAutorJahr
Methodische Unterstützung zur kostenbasierten Auswahl modularer ProduktstrukturenDr.-Ing. Sebastian Ripperda2019
Eine Methode zur Bewertung von Anlaufrisiken in der Produktentwicklung für die FlugzeugindustrieDr.-Ing. Steffen Elstner2017
Reliability based design of unstiffened fibre reinforced composite cylindersDr.-Ing. Conny Schillo2017
Methodische Unterstützung der Entwicklung von Produktprogrammen mit hoher KommunalitätDr.-Ing. Sandra Eilmus2016
Modulleichtbau - Methodische Unterstützung des Leichtbaus modularer ProduktfamilienDr.-Ing. Thomas Gumpinger2015
Systemanalyse und -synthese für die Auslegung varianter Leichtbaustrukturen unter dynamischen LastenDr.-Ing. Benedikt Plaumann2015

Montagegerechtes Produktstrukturieren im Kontext einer Lebensphasenmodularisierung

Dr.-Ing. Niklas Halfmann

2015

Eine Methode zur Reduzierung der produktvarianteninduzierten Komplexität

Dr.-Ing. Max Brosch

2014

Eine Methode zur strategischen Planung modularer Produktprogramme

Dr.-Ing. Henry Jonas2013

Auslegung von keramischen Strukturbauteilen unter mehraxialer statischer und zyklischer Beanspruchung

Prof. Dr.-Ing. Anna Usbeck

2012

Methodische Unterstützung der variantengerechten Produktgestaltung

Dr.-Ing. Thomas Kipp

2011

Eine Methode zur Entwicklung modularer Produktfamilien

Dr.-Ing. Christoph Blees2010

Entwicklungsmethode für Hochleitungswerkstoffe am Beispiel von Energieabsorbern für Flugzeugkabinen

Dr.-Ing. Mark Pein2009

 

 Kurzbeschreibung

 

Methodische Unterstützung zur kostenbasierten Auswahl
modularer Produktstrukturen

Dr.-Ing. Sebastian Ripperda

2019

Beschreibung

Die zunehmende Globalisierung, neue Konsummuster und der Bedarf nach Individualisierung führen zu Chancen und Risiken für produzierende Unternehmen. Die Öffnung der Märkte führt zu einem globalen Kundenspektrum mit steigenden Umsätzen und einer zunehmenden Differenzierung der Kundenwünsche. Die Unternehmen sind daher gezwungen, ein breites Angebot an Produktvarianten auf den Märkten zu offerieren, um sich erfolgreich zu behaupten. Die anwachsende externe Vielfalt am Markt geht mit einem Anstieg der internen Vielfalt im Unternehmen einher. Auf der anderen Seite führt die Globalisierung zu globalen Wettbewerbern, was einen starken Kostendruck zur Folge hat.

 

Eine Methode zur Bewertung von Anlaufrisiken
in der Produktentwicklung für die Flugzeugindustrie

Dr.-Ing. Steffen Elstner

2017

Beschreibung

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein methodischer Ansatz zur Bewertung Anlaufrisiken in der Produktentwicklung in der Flugzeugindustrie vorgestellt. Das entwickelte Vorgehen gliedert sich dabei in zwei Hauptphasen. Innerhalb der ersten Phase wird auf Basis eines neuentwickelten Wirkmodells die Identifizierung möglicher Risikobereiche durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Risikoanalyse mit Hilfe eines Expertenworkshops und einer Monte-Carlo-Simulation. Mögliche Handlungsfelder zur Reduzierung potentieller Risiken werden auf Basis einer generischen Maßnahmenmatrix zugeordnet. Zur Validierung der Methode wird eine Fallstudie im Bereich der Flugzeugkabinenintegration durchgeführt.

Reliability based design of unstiffened fibre
reinforced composite cylinders

Dr.-Ing. Conny Schillo

2017

Beschreibung

In der Raumfahrt verwendete unversteifte Zylinderschalen unterliegen besonders hohen Ansprüchen bezüglich der Beherrschung von Unsicherheiten und des Gewichtes. Bisher verwendete Richtlinien basieren auf deterministischen Methoden und Daten von metal-lischen Zylindern, welche sich in ihrer Charakteristik deutlich von Schalen aus Kohlefa-serverbundwerkstoffen unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe um-fangreicher Versuche und Untersuchungen an Schalen aus Kohlefaserverbundwerkstof-fen eine probabilistische Methode entwickelt, um fertigungs-, test- und modellbedingte Unsicherheiten innerhalb eines Bayes’schen Rahmenwerkes zu quantifizieren und ent-sprechende Sicherheitsfaktoren zu kalibrieren. Dazu werden zunächst systematisch fertigungs- und testumgebungsbedingte Unsicher-heiten auf Mikro-, Meso- und Makroebene bestimmt. Im Rahmen einer Sensitivitätsana-lyse werden die Parameter bestimmt, welche einen signifikanten Einfluss auf die Beul-last haben und deren stochastisches Verhalten somit berücksichtigt werden sollte. Es wird ein Bayes’sches Rahmenwerk entwickelt innerhalb dessen die relevanten Unsi-cherheiten aktualisiert werden, sobald neue Messdaten vorhanden sind. Diese dienen als Input für eine Monte-Carlo Simulation, die eine Verteilungskurve für die zu erwar-tende Streuung der Beullast berechnet. Aus dieser wird ein Sicherheitsfaktor für die struktur- bzw. fertigungsbezogenen Unsicherheiten kalibriert. Zusätzlich wird mit Hilfe der Strukturversuche ein Bayes’sches Fehlermodell ausgewertet, das die Modellunsi-cherheit analysiert und einen Sicherheitsfaktor zu deren Abdeckung liefert. Die entwickelte Methode bietet die Möglichkeit in Abhängigkeit der gewünschten Zu-verlässigkeit und der a priori vorhanden Kenntnisse bzgl. der Unsicherheiten Sicherheits-faktoren zu kalibrieren. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausschöpfung des Leichtbau-potentials. Mit Hilfe der verwendeten Bayes’schen Statistik ist es außerdem in transparenter Weise möglich, die statistische Datenbasis für CFK-Zylinder sowie die berechneten Sicherheits-faktoren für andere Zylinderdesigns zu übertragen bzw. weiter zu entwickeln.

 

Methodische Unterstützung der Entwicklung von
Produktprogrammen mit hoher Kommunalität

Dr.-Ing. Sandra Eilmus

2016

Beschreibung

Zielsetzung dieser Arbeit ist es, die Erhöhung der produktfamilienübergreifenden Kommunalitätin einem Produktprogramm durch eine entsprechende Methode zu erreichen. Neben der durch andere methodische Ansätze gebotenen Unterstützung der produktfamilieninternen Kommunalität soll dadurch ein Beitrag zur Erhöhung der Kommunalität eines gesamten Produktprogrammes geleistet werden. Die daraus resultierende Reduzierung der Komplexität ermöglicht eine Reduktion der Gesamtkosten, unter Beibehaltung der benötigten Produktvarianten. Eine wichtige Randbedingung bei der Entwicklung kommunaler Produktprogramme ist, dass die Maßnahmen möglichst zu keiner Steigerung der Herstellkosten führen, da diese eine maßgebliche Zielgröße eines Unternehmens sind.

 

Modulleichtbau - Methodische Unterstützung des Leichtbaus 
modularer Produktfamilien

Dr.-Ing. Thomas Gumpinger

2015


Beschreibung

Kennzeichnend für den industriellen Fortschritt ist die starke Individualisierung der Pro-dukte. Modularisierung ermöglicht die Entwicklung flexibler und konfigurierbarer Produkt-familien zur Ableitung variantenreicher Produkte. Gleichzeitig können mit der Nutzung von Skaleneffekten die Kosten reduziert werden. Mit der Verknappung der Ressourcen müssen die modularen Produkte effizient in Entwicklung, Produktion und in der Nutzung sein. In der Nutzungsphase spielt der Leichtbau durch die steigende Mobilität eine starke Rolle. Im Rahmen dieser Arbeit wird für den Modulleichtbau, Leichtbau modularer Produkt-familien, eine methodische Unterstützung erforscht und entwickelt. In der Arbeit werden die Zielkonflikte zwischen Modularisierung und Leichtbau analysiert. Das entwickelte Vor-gehen bearbeitet die daraus abgeleiteten Handlungsfelder und teilt sich in vier Phasen auf. In diesen Phasen wird ein Systemmodell erstellt, die Modulaufteilung überarbeitet, die Dimensionierung der Module angepasst und modulspezifische Leichtbaumaßnahmen abgeleitet. Das Vorgehen wird mit einem entwickelten Softwarewerkzeug unterstützt. Zur Validierung der Methode wird eine Fallstudie für eine modularisierte Produktfamilie von Flugzeugbordküchen durchgeführt.


Systemanalyse und ‐synthese für die Auslegung varianter
Leichtbaustrukturen unter dynamischen Lasten

Dr.-Ing. Benedikt Plaumann

2015


Beschreibung

Der hohe Entwicklungsaufwand bei Produkten unter anspruchsvollen dynamischen Lasten steigt mit der Anzahl an Produktvarianten, während z.B. beim Flugzeugkabineninterieur nur geringe Stückzahlen pro Variante produziert werden. In häufig engen Entwicklungszeitfenstern bleibt damit wenig Zeit für die aufwendige Leichtbauoptimierung jeder Variante unter dynamischen Lasten, womit noch vorhandenes Leichtbaupotential ungenutzt bleibt. Der neu entwickelte Ansatz nutzt eine modulare Produktfamilie, um eine hohe externe Varianz gegenüber dem Kunden durch eine geringe interne Varianz beim Hersteller bereitzustellen. Die erste Phase des methodischen Ansatzes beschreibt eine konsistente Modellvorbereitung mit der Definition der Schnittstellen sowie der Systemgrenzen. In der zweiten Phase erfolgt eine Systemidentifikation jeder dynamischen Substruktur mit der Beschreibung des Schwingverhaltens in der Frequenzdomäne mit Frequenzantwortfunktionen (FRF) aus Berechnungsmodellen oder Testdaten. In der letzten Phase des methodischen Ansatzes werden die dynamischen Substrukturen entsprechend der modularen Produktstruktur unter Ausnutzung von Algorithmen der dynamischen Substrukturierung gekoppelt. Dies ermöglicht die zeiteffiziente Berechnung des globalen Schwingverhaltens vieler Produktvarianten oder Auslegungsvariationen mit der Darstellung des lokalen Schnittstellenverhaltens für eine detaillierte Analyse und Auslegung.


 

Montagegerechtes Produktstrukturieren im Kontext einer
 Lebensphasenmodularisierung

Dr.-Ing. Niklas Halfmann

2015


Beschreibung

Ein erheblicher Teil des Montageaufwands wird in einer frühen Phase der Produktentstehung, der Produktentwicklung, festgelegt. Innerhalb der Produktentwicklungsphase hat, neben der konstruktiven Gestaltung der Komponenten und Schnittstellen, die Produktstrukturierung signifikanten Einfluss auf die Montageeigenschaften. Eine Form der Produktstrukturierung ist die Modularisierung. Modulare Produktstrukturen begünstigen die Montagegerechtheit durch einen hohen Standardanteil, die Wiederverwendung von Modulen, die damit verbundenen Skaleneffekte sowie geringe Fehlerraten. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Methode unterstützt die systematische Strukturierung von varianten Produkten. Kern der Methode ist ein graphisches Werkzeug, welches die Sicht auf die Montageprozesse mit den Komponenten und Schnittstellen der Produktstruktur verbindet. Darauf basierend werden Strukturierungsmaßnahmen und Bewertungskriterien zur Verfügung gestellt. Die Durchführung der Strukturierung in dem graphischen Werkzeug ermöglicht eine unmittelbare Darstellung der Auswirkungen von Gestaltungsmaßnahmen auf die Produktstruktur
und liefert damit die Grundlage zur Bewertung der Montagegerechtheit. Im Vergleich zum Stand der Technik fördert der entwickelte Ansatz die Durchgängigkeit der Produktstrukturierung durch direkte Zuordnung der strategischen Ziele aus Montagesicht sowohl zu den  Strukturierungsmaßnahmen als auch zu den Bewertungskriterien. Darüber hinaus fügt sich die Methode vollständig in übergeordnete Modularisierungsansätze ein und trägt damit zur ganzheitlichen Entwicklung modularer Produktstrukturen bei.


 

Eine Methode zur Reduzierung der
produktvarianteninduzierten Komplexität

Dr.-Ing. Max Brosch

2014

Beschreibung

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methode zu ihrer besseren Beherrschung und Reduzierung entwickelt. Hierzu werden zum einen strategische Handlungsfelder des Komplexitätsmanagements identifiziert und die Transparenz der Komplexität erhöht, indem sie erfasst und analysiert wird. Zum anderen wird die Produktentstehung durch die Berücksichtigung der Komplexität bei der Weiterentwicklung und Optimierung einer Produktfamilie und der Auftragsabwicklung unterstützt. Die Methode wird zunächst anhand eines einfachen Beispiels erläutert. In diesem Beispiel sind die Problembeschreibung aus einer Expertenbefragung, weitere Erfahrungen aus verschiedenen Industrieprojekten und Hinweise aus der Literatur zusammengeführt. Der Praxisbezug wird anschließend durch eine Fallstudie in einem Unternehmen sichergestellt.


Eine Methode zur strategischen Planung
modularer Produktprogramme

Dr.-Ing. Henry Jonas

2013

 

9783941492653 

3941492659

Beschreibung

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue Methode zur strategischen Planung modularer Produktprogramme vorgestellt. In der ersten Phase der Methode wird das bestehende Produktprogramm zunächst technisch und wirtschaftlich analysiert. Darauf aufbauend werden Szenarien für die zukünftige Zusammensetzung des Produktprogrammes entwickelt und visualisiert. In der zweiten Phase werden programmweit Konzepte für Übernahmekomponenten entwickelt und anhand von Kennzahlen bewertet. Die entwickelte Methode bietet eine entscheidende Hilfestellung bei der strategischen Planung modularer Produktprogramme, durch das Vorgehen wird der Entscheidungsprozess transparent und dokumentierbar geführt. Durch das Denken in Szenarien können Unsicherheiten bezüglich der zukünftigen Entwicklung dargestellt und analysiert werden. Die programmweite Konzeption von Übernahmekandidaten erlaubt eine Lösung von der Betrachtung einzelner Produktfamilien zur Entwicklung weitreichender Übernahmekonzepte, um so auf Programmebene die Grundlage zu einer deutlichen Komplexitätsreduzierung zu schaffen.


Auslegung von keramischen Strukturbauteilen
unter mehraxialer statischer und zyklischer
 Beanspruchung

Prof. Dr.-Ing. Anna Usbeck

2012

 

9783941492578 

3941492578

Beschreibung

Die Werkstoffwissenschaften haben in den letzten Jahrzehnten viele verbesserte und neue Materialien entwickelt. Viele Innovationen sind ohne neue Werkstoffe undenkbar. Zu diesen neuen Materialien gehören die Hochleistungskeramiken, die nicht nur thermische und elektrische, sondern auch mechanische Eigenschaften aufweisen, die für spezielle Anwendungen im Maschinenbau besonders geeignet sind. In der Produktentwicklung stößt der Werkstoff Keramik jedoch oft auf Unverständnis, da sowohl die Herstellprozesse als auch die Verbindungstechniken und Berechnungsverfahren von denen der gängigen Werkstoffe abweichen. In dieser Arbeit wird daher die Verwendung von Keramik im Maschinenbau systematisch aufgezeigt. Die Auslegungsgrundlagen der Bruchmechanik werden auf die Anwendungen im Maschinenbau übertragen, mit eigenen Versuchsdaten untermauert und in eine Auslegungsvorschrift überführt. Nach einem historischen Abriss über den Einsatz von Keramik im Maschinenbau werden die derzeitigen Auslegungsmethoden von keramischen Strukturbauteilen zusammengefasst. Es werden empirische Untersuchungen zur mehraxialen Beanspruchbarkeit von Oxidkeramik sowie Siliciumcarbid durchgeführt. Der Festigkeitsnachweis der FKM-Richtlinie des Forschungskuratoriums Maschinenbau wird als Grundlage genommen, um in einer analogen Vorgehensweise die Einflussfaktoren beim Konstruieren mit keramischen Werkstoffen aufzuzeigen. Zwei Anwendungsbeispiele - ein thermisch beanspruchter Stirling-Kolben sowie ein tribologisch beanspruchtes Radiallager - zeigen exemplarisch die konstruktiven Möglichkeiten der Produktentwicklung auf. Dieser Band der Hamburger Schriftenreihe Produktentwicklung und Konstruktionstechnik dient als Grundlage für die Konstruktion um keramische Bauteile in eine - meist metallische - Systemumgebung integrieren zu können.


 

Methodische Unterstützung der
variantengerechten Produktgestaltung

Dr.-Ing. Thomas Kipp

2011

 

9783941492479 

3941492470

Beschreibung

Die Methode der variantengerechten Produktgestaltung zielt darauf ab, Produktfamilien zu entwickeln, die eine große marktseitige Vielfalt mit einer minimalen internen Vielfalt bereitstellen. Dazu wird als Basis der Methode ein Idealbild variantengerechter Produktfamilien entwickelt. Die Methode strebt dieses Idealbild an und bezieht dabei alle Schritte der Produktentwicklung in die variantengerechte Gestaltung ein. Der Praxisbezug wird durch zwei Fallstudien am Beispiel eines landwirtschaftlichen Geräts und einer Tauchpumpe sichergestellt.

Eine Methode zur Entwicklung modularer Produktfamilien

Dr.-Ing. Christoph Blees

2010

 

9783941492356 

3941492357

Beschreibung

In einem Markt der von einem zunehmenden Konkurrenzdruck und von einem steigenden Bedarf an kundenindividuellen Produkten geprägt ist können modulare Produktfamilien einen  entscheidenden Beitrag zum Ausbau der Wettbewerbsfähigkeit leisten. Modular strukturierte Produkte ermöglichen es nicht nur, bei begrenztem Aufwand eine große Variantenvielfalt am Markt anzubieten, sondern helfen auch Potentiale im gesamten Produktleben zu erschließen. Im Rahmen der Arbeit wird eine Methode entwickelt die eine durchgehende Unterstützung bei der Modularisierung von Produktfamilien bietet. Kern der Methode ist die unabhängige Entwicklung von Produktstrukturen für die unterschiedlichen Produktlebensphasen und ihre Zusammenfassung in einem Prozess. Dabei werden sowohl technisch-funktionale Kopplungen zwischen Komponenten als auch produktstrategische Anforderungen berücksichtigt. Gegenüber bekannten Ansätzen bietet die vorgestellte Methode wesentliche Vorteile. So werden die in einem Prozess zusammengefassten Produktstrukturen den Anforderungen der Produktlebensphasen besser gerecht als eine über das Produktleben unveränderliche Produktstruktur. Zudem werden Widersprüche zwischen Produktstrukturen offensichtlich, wodurch eine gezielte Entwicklung von Verbesserungsansätzen ermöglicht wird. Die Methode leistet somit einen maßgeblichen Beitrag für eine erfolgreiche Entwicklung modularer Produktfamilien.


 

Entwicklungsmethode für Hochleitungswerkstoffe am Beispiel von Energieabsorbern für Flugzeugkabinen

Dr.-Ing. Mark Pein

2009

 

9783941492004

3941492004


Beschreibung

Aufgrund der weiter fortschreitenden Ressourcenverknappung wird das Thema Leichtbau zukünftig im zunehmenden Maße eine größere Rolle in der Entwicklung und Konstruktion von Produkten einnehmen. Insbesondere im des Transportwesens und speziell im Flugzeugbau werden durch extremen Leichtbau große Einsparpotentiale in der Nutzungsphase möglich. Parallel wird die passive Sicherheit ständig erhöht, was zu Entwicklungskonflikten führen kann. Am Beispiel der Entwicklung von Energieabsorbern für Flugzeug-Überkopf-Gepäckfächer – so genannte Hatracks – wird eine erweiterte Produktentwicklungsmethode mit Bezug zum Leichtbau vorgestellt, die die Lücken in den bekannten Entwicklungsmethoden bei Auftreten von unvollständig vorliegenden Kenntnissen über Hochleistungswerkstoffe, wie z.B. CFK, schließt. Teilweise müssen die zur Entwicklung benötigten Materialdaten speziell für die Konstruktion durch Versuche ermittelt werden. Bisher existierte keine spezifisch auf diesen Anwendungsfall zugeschnittene Vorgehensweise, weshalb in der vorliegenden Arbeit dieser Mangel systematisch in Form einer auf der VDI 2221 basierenden Entwicklungsmethode geschlossen wird.