Beitrag zur gewichtsoptimierten Entwicklung mechatronischer Produkte

Abstract

Umweltaspekte werden immer wichtiger bei der Entwicklung technischer Produkte und treten dabei in Konkurrenz zu den Kundenansprüchen (Produktqualität und -funktionalität) und Marktansprüchen (Entwicklungszeit und -kosten). Als ein vielversprechender Ansatz zur Gestaltung nachhaltiger Produkte wird dabei die Gewichtsoptimierung angesehen. Daneben halten mechatronische Produkte Einzug in die Bereiche des klassischen Maschinenbaus und tragen zur Erweiterung und Verbesserung der Funktionalität bestehender Systeme bei. Mechatronische Produkte bieten Raum für Innovationen und die Realisierung hoher Qualitätsstandards. Eine zunehmende Mechatronisierung steht auf den ersten Blick oft mit einer Gewichtserhöhung in Zusammenhang. Diese Arbeit beschreibt eine Methodik für die gewichtsoptimierte Entwicklung mechatronischer Systeme. Basierend auf einer Analyse von Gewichtsoptimierungsmethoden wird ein Handlungsbedarf abgeleitet, der Gewichtsoptimierung und Mechatronik synergetisch betrachtet. Der Syntheseteil der Arbeit stellt ein Rahmenwerk für eine Entwicklungsmethodik vor, aus dem die einzelnen Sichtweisen der Methodik systematisch abgeleitet werden. Im Vordergrund der Betrachtungen stehen dabei vor allem die Beschreibung der Prozessmodellierung sowie geeigneter Methoden für Gewichtsoptimierungen, insbesondere auch für die Ermittlung sekundärer Gewichtseinsparpotenziale. Abschließend werden die vorgestellten Prozesse und ausgewählte Methoden an einem Entwicklungsprojekt validiert.

The consideration of environmental aspects becomes more and more important during product development beside market requirements (development time and cost) and customer requirements (product quality and performance). Lightweight design and weight optimization can be seen as a promising approach to the creation of sustainable products. The integration of mechatronic concepts and systems into the classical mechanical areas offers the possibility to add and to improve the functionality of existing systems. Moreover, mechatronic products provide innovative solutions and realize a high standard of quality. This dissertation derives a methodology for the weight-optimized development of mechatronic systems. An analysis of weight optimization methods is conducted and provides a need for action which synergistically considers weight optimization and mechatronics. The synthesis part of this work introduces a framework which systematically derives the single perspectives of the methodology. The description of the process modelling and appropriate methods for weight optimization, in particular for secondary optimization potentials, is especially focused on. Finally, the presented processes and methods are validated through an example.