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Über dieses Buch

Dieses nun in der dritten Auflage erschienene Buch vermittelt die Grundlagen des systematischen Einsatzes von rechnerunterstützten Methoden, Vorgehensweisen und Werkzeugen in der Produktentstehung. Es bietet seinen Zielgruppen in knapper und übersichtlicher Form das Rüstzeug für die erfolgreiche Anwendung von CAx-Systemen. Vorgehensweisen und Beispiele basieren auf Erfahrungen in Industrie und Hochschulpraxis, wo sie ihre Effizienz bewiesen haben.

Die 3. Auflage wurde gründlich überarbeitet, der Kreis der Autoren erweitert. So kamen nicht nur Aspekte unterschiedlicher Modellierungsarten, Mechatronik und Wissensverarbeitung hinzu, sondern auch Ausführungen zu Systembegriff und Modellaufbau (diese bilden die Basis für CAx-Anwendungen). Sie alle beeinflussen immer stärker die Fertigungstechnik und den modernen Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau und sie spannen den Bogen zur Systemtechnik. Neben dem aktuellen und zukünftigen Leistungsstand von CAx-Systemen wurden auch Richtlinien und Empfehlungen zum Stand der Technik berücksichtigt.

Zielgruppen

Das Buch eignet sich für Studierende der Ingenieurwissenschaften, für Fachleute in Unternehmen sowie für Führungskräfte, die über Einsatz und Ausbau von CAx-Anwendungen entscheiden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. CAx-Systeme – warum und wozu?

Die zusammenfassende Bezeichnung aller Systeme der Rechnerunterstützung in einem Unternehmen lautet CAx-Systeme. Dabei steht „CA“ für „Computer-Aided“, also „rechnerunterstützt“

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

2. Methodische Grundlagen

Neben Natur und Gesellschaft bildet die Technik in diesem Jahrhundert das wesentliche Umfeld der Menschen. Dabei haben Ingenieure und speziell Produktentwickler grundlegend zur Entwicklung der Technik beigetragen, die dem Menschen heute als nahezu unüberschaubare Vielfalt unterschiedlichster technischer Produkte und Systeme zur Umsetzung von Material (Stoff), Energie und Information (Signal) zur Verfügung steht.

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

3. Aufbau von CAx-Systemen

Das Zusammenspiel von Geräten und Programmen, die ein in sich geschlossenes, geordnetes und gegliedertes Ganzes bilden, wobei die einzelnen Bestandteile untereinander abhängig sind bzw. ineinandergreifen, wird als System

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

4. Grundlagen der Modellbildung

Bei der Anwendung von CAx-Systeme wird rechnerintern eine Fülle verschiedenster Modelle verwendet, die sich auf unterschiedliche Modellvorstellungen und Modellierungskonzepte stützen und damit zu den wichtigsten Fundamenten von CAx-Systemen gehören. Den Grundlagen der Modellbildung kommt daher gerade im Zusammenhang mit CAx-Systemen eine besonders große Bedeutung zu, weshalb in diesem Kapitel näher darauf eingegangen werden soll.

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

5. CAD-Modellierung und Anwendungen

Wichtige Aufgaben im Zuge des Produktentstehungsprozesses bestehen darin, durch Modelle bestimmte Fragen, insbesondere zur Absicherung der Eigenschaften neuer Produkte, zu beantworten. Dazu steht heute eine breite Palette an CAx-Systemen und –Anwendungen zur Verfügung. Zu ihnen gehören unter anderen Systeme und Anwendungen für CAD, CAE, CAM, CAP, CAQ wie auch zur Verformungs- und Spannungsanalyse auf Basis der Methode der Finiten Elemente (FEM, Kap. 6), zur Modellierung des dynamischen Verhaltens von Maschinen als Mehrkörpersysteme (MKS, Kap. 7) oder weitere Modellierungstechniken (Kap. 8), wie beispielsweise zur Untersuchung von Strömungs- und Wärmeübertragungsprozessen durch CFD (Computational Fluid Dynamics, Abschn. 8.2) und zur Bauteiloptimierung (Kap. 9).

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

6. Finite-Elemente-Modellierung und Anwendungen

Im Rahmen dieses Kapitels werden die wichtigsten Grundlagen der Finite-Elemente- Methode (FEM) vorgestellt und Hinweise für praktische Anwendungen von FEM-Systemen gegeben.

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

7. Mehrkörpersysteme-Modellierung und Anwendungen

Dieses Kapitel gibt einen Einblick in die Modellierungs- und Anwendungsmöglichkeiten von Mehrkörpersystemen (MKS, bzw. im Englischen Multibody Systems, abgekürzt MBS) geben, mit denen ein breites Spektrum an Fragestellungen zum dynamischen Verhalten von Maschinen, Anlagen, Fahrzeugen, Robotern, Satelliten, biologischen Strukturen (Biomechanik) usw. behandelt werden kann. Auch hier spielt die Modellbildung (Kap. 4) eine entscheidende Rolle, zum Unterschied zur FEM-Modellierung (Kap. 6) steht hier jedoch eine andere Auswahl an Modellen zur Verfügung.

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

8. Weitere ausgewählte Modellierungstechniken und Anwendungen

Zusätzlich zu den in den vorhergehenden Kapiteln ausführlich behandelten Methoden wird im Folgenden eine kurze Übersicht über weitere ausgewählte CAx- Methoden und CAx-Systeme gegeben, die im Maschinenbau und angrenzenden Gebieten von Bedeutung sind (wie Strömungsmechanik, Hydraulik, Elektrotechnik und Elektronik sowie Mechatronik).

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

9. Bauteiloptimierung

Optimieren ist für ein Produkt oder ein Bauteil die Suche nach und das Finden der bestmöglichen Lösung

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

10. Wissensverarbeitung

Die wichtigsten Erfolgsfaktoren eines Unternehmens sind engagierte Mitarbeiter und die Anwendung von Wissen

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

11. Entwicklung, Planung und Steuerung von Produktionssystemen

In diesem Kapitel werden die im Rahmen der Produktentstehung notwendigen Planungsfunktionen

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

12. Übergreifende Informationsverarbeitung im Produktlebenszyklus

Die einzelnen Funktionen von CAx-Systemen sind nur dann sinnvoll zu nutzen, wenn diese zweckmäßig miteinander arbeiten können und ein Datenaustausch zwischen ihnen stattfinden kann. Daher beschreibt dieses Kapitel die übergreifende Informationsverarbeitung und die Integration dieser verschiedenen Erzeugersysteme

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

13. Migration von CAx-Anwendungen

Migration Der breite Einsatz von CAx-Anwendungen in Produktentwicklung und Produktion (vergleiche Abb. 2.1) gehört bei Unternehmen unterschiedlichster Branchen sowie deren Kunden und Zulieferer und bei dienstleistenden Ingenieurbüros seit vielen Jahren zur Normalität, denn ohne solche (vernetzte) Anwendungen wäre eine effiziente Produktentwicklung nicht mehr möglich.

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

14. Wirtschaftliche Bewertung von Anwendungssystemen

Bevor ein Produkt eingesetzt werden kann, muss es beschafft und gegebenenfalls eingeführt werden. Die Wirtschaftlichkeit W eines solchen Einsatzes wird allgemein definiert als der Quotient von Output (Ergebnis des Einsatzes des Produkts) zu Input (Aufwand für Beschaffung und Einsatz).

Sándor Vajna, Christian Weber, Klaus Zeman, Peter Hehenberger, Detlef Gerhard, Sandro Wartzack

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