Konstruktionsmethodik für die Praxis

Als Leitfaden und verbindendes Element dient die Vorgehensweise nach der VDI-Richtlinie 2221. Es wird aber auch auf einen aktuellen Vorschlag eingegangen, der sich an der Methode des Benchmarkings orientiert.

Die Begriffe Markt, Bedürfnis, Problem sowie Unternehmenspotentiale und -ziele spielen im Lebenslauf eines Produktes eine zentrale Rolle. Sie werden deshalb in der grafischen Darstellung bei der Beschreibung des Vorge-hens der Produktplanung nach VDI-Richtlinie 2220 entsprechend berücksichtigt. Es sind dabei unter anderem die Größe und Organisationsstruktur des Betriebes, die Marktbedeutung und Kom-plexität des Produktes, der Neuigkeitsgrad der Konstruktionsaufgabe und des zu entwickelnden Erzeugnisses und die Fertigungsart (Einzel- oder Serienfertigung) von Bedeutung. Zusätzlich wird auch auf einen Methodenbaukasten eingegangen, aus dem eine Zuordnung der Arbeitsweisen in den vier Phasen der Konstruktionstätigkeit nach VDI-Richtlinie 2221 erfolgen kann. Außerdem wird eine übersichtliche Darstellung angeboten, wie bei der Präzisierung von Aufgabenstellungen vorgegangen werden soll und welcher Aufwand in der Durchführung der drei Konstruktionsarten zu erwarten ist.

Der Hauptprozess der Produktentstehung wird durch Begleitprozesse unterstützt. Wegen seiner Bedeutung wird an erster Stelle das Projektmanagement erläutert. Es wird aufgrund der in ihm enthaltenen allgemeingültigen Regeln und Methoden, die auch außerhalb der Konstruktionstätigkeit anwendbar sind, ausführlicher behandelt. Hinzu kommen Kosten-, Qualitäts- und Risikomanagement sowie eine kurze Beschreibung der Bedeutung von Normen und Schutzrechten. Abschließend wird das Änderungsmanagement und die Beschaffungs- und Fertigungsplanung erörtert.

Entwicklungen müssen heute immer mehr unter Kosten- und Zeitaspekten betrachtet werden. Sie sollen mög-lichst effizient zu dem angestrebten Ziel führen. Eine hohe Effizienz entsteht durch die Nutzung des Ange-bots von bereits vorhandenen, bewährten Lösungen. Waren es zunächst vor allem Normteile, die im Maschinenbau zum Einsatz kamen, so führt der Trend immer mehr zum Einsatz von komplexeren Einheiten, die bei einer gro-ßen Zahl von Anbietern beschafft werden können. Diese Teile und/oder Baugruppen, die ohne eigene konstruk-tive Tätigkeit übernommen werden können, werden als Zukaufteilebezeichnet. Den Zugang zu den notwendi-gen Informationen findet der Konstrukteur in den Veröffentlichungen des nationalen und internationalen Nor-menwesens und den Erzeugniskatalogen der Hersteller sowie in Verzeichnissen von Werksnormen.

In diesem Kapitel wird die Vorgehensweise bei der Auswahl von Norm- und Zukaufteilen am Beispiel einer Schraubenverbindung und einer Linearachse detailliert beschrieben.

- Das technische Erzeugnis ist als System vorgegeben, das als solches nicht geändert wird.

- Die Funktionen und ihre Zuordnungen untereinander bleiben erhalten.

- In der Regel kommen nur die erste und die vierte Phase der Konstruktionstätigkeit zum Einsatz.

Es werden drei Ausprägungen der Variantenkonstruktion beschrieben. Die Orientierung an Sachmerkmalen, die durch die DIN 4000 geregelt ist, wird anhand einer Passschraube erläutert. Eine Baureihenbildung für Elektromo-toren unter Verwendung von Normzahlenreihen wird kurz dargestellt. Schließlich erfolgt die ausführliche Be-schreibung einer Variantenkonstruktion am Beispiel einer Kreiselpumpe. Es wird gezeigt, wie die einzelnen Schrit-te von der Aufgabenstellung zur Anforderungsliste erfolgen und welche Hilfe z. B. die Leitlinie (s. a. Kapitel 4) anbietet.

In diesem Kapitel werden am Beispiel eines 3D-Druckers Vorgehensweisen und Methoden dargelegt, die immer dann Anwendung finden, wenn eine neue Prinziplösung für eine neue oder auch bekannte Aufgabenstellung erforderlich ist, es sich also um eine Neukonstruktion handelt. Es kann sich ebenso um die Auswahl und/oder die Kombination bereits bekannter Funktionsprinzipien oder Technologien handeln, die einem neuen Anwendungszweck dienen sollen. Im Beispiel wird dargelegt, wie die komplette Bewältigung einer Entwicklungsaufgabe durch die Bearbeitung aller vier Phasen erfolgt, welche Bedeutung die Klärung und Präzisierung der Aufgaben-stellung hat und wie pragmatisch mit der Funktionen- und Produktstruktur umgegangen werden kann. In der Phase der Konzeptfindung wird auch auf Bewertungs- und Auswahlverfahren eingegangen und der Einsatz von Kreativitätstechniken beschrieben. Die Behandlung der Entwurfsphase erfolgt unter Berücksichtigung alternativer Lösungsvorschläge, außerdem werden Sicherheits- und Kostenaspekte erörtert.