CAx für Ingenieure

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. 1. CAx-Systeme – warum und wozu?

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

   Zusammenfassung

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

3. 2. Methodische Grundlagen

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

   Zusammenfassung

   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.

4. 3. Aufbau von CAx-Systemen

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

   Zusammenfassung

   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

5. 4. Grundlagen der Modellbildung

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

   Zusammenfassung

   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.

6. 5. CAD-Modellierung und Anwendungen

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

   Zusammenfassung

   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).

7. 6. Finite-Elemente-Modellierung und Anwendungen

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

   Zusammenfassung

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

8. 7. Mehrkörpersysteme-Modellierung und Anwendungen

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

   Zusammenfassung

   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.

9. 8. Weitere ausgewählte Modellierungstechniken und Anwendungen

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

   Zusammenfassung

   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).

10. 9. Bauteiloptimierung

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

    Zusammenfassung

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

11. 10. Wissensverarbeitung

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

    Zusammenfassung

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

12. 11. Entwicklung, Planung und Steuerung von Produktionssystemen

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

    Zusammenfassung

    In diesem Kapitel werden die im Rahmen der Produktentstehung notwendigen Planungsfunktionen

13. 12. Übergreifende Informationsverarbeitung im Produktlebenszyklus

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

    Zusammenfassung

    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

14. 13. Migration von CAx-Anwendungen

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

    Zusammenfassung

    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.

15. 14. Wirtschaftliche Bewertung von Anwendungssystemen

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

    Zusammenfassung

    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).

16. Backmatter