Produktentwicklung und Konstruktionstechnik

Forschungserkenntnisse und -projekte der Jahre 2021 bis 2025

2025
Buch

Herausgegeben von: Dieter Krause; Lukas Bunk; Floyd D. Bischop; Finn H. Christiansen; Eve Sobirey
Buchreihe: Produktentwicklung und Konstruktionstechnik
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik"; Springer Professional "Technik"

Über dieses Buch

Mit dem Fünf-Jahres-Forschungsbericht des Instituts für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (PKT) der Technischen Universität Hamburg (TUHH) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause wird ein Überblick über die Aktivitäten, Forschungserkenntnisse und -projekte der Jahre 2021 bis 2025 gegeben. Herausforderungen auf dem Gebiet der Produktentwicklung werden durch die beiden Forschungsbereiche Modulare Produktfamilien und Strukturanalyse und Versuchstechnik adressiert. Die Bedeutung der Forschungsbereiche und die vielfältigen Kompetenzen des PKT werden anhand der Anwendungsfelder Luftfahrt, Maschinen- und Anlagenbau und Medizintechnik demonstriert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. PKT im Überblick – Organisation, Projekte und Ausstattung

Zusammenfassung

Die Vielfalt an Produkten und Produktentwicklungsprozessen stellt Ingenieure fortwährend vor Herausforderungen. Besonders bei der Beherrschung von Komplexität infolge hoher Variantenvielfalt sowie der Strukturanalyse im Rahmen der Produktentwicklung bestehen zahlreiche offene Fragstellungen, aus denen ein Forschungsbedarf resultiert. Das Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (PKT) der Technischen Universität Hamburg (TUHH) unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Dieter Krause stellt sich diesen Herausforderungen, um einen Beitrag zum wissenschaftlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Produktentwicklung zu leisten.

Im vorliegenden Sammelwerk werden Forschungserkenntnisse des PKT aus den Jahren 2021 bis 2025 vorgestellt. Ziel ist es, einen Überblick über die unterschiedlichen Forschungsbereiche und Anwendungsfelder des PKT zu geben. Durch gezielte Einblicke in vielfältige Forschungsthemen sollen Erfahrungen auf den jeweiligen Gebieten aufgezeigt und ein Überblick über die Aktivitäten der letzten 5 Jahre gegeben werden.

Im ersten Kapitel wird ein Kurzüberblick über die Struktur des PKT, dessen Forschungsprojekte, sowie die Ausstattung gegeben. Darauf folgt im zweiten Kapitel ein Rückblick auf ausgewählte Ereignisse der Jahre 2021 bis 2025 aus den Bereichen Wissenschaftsdiskurs, Lehre und dem Wissenstransfer in die Industrie. Ein Einstieg in konkrete Forschungsinhalte erfolgt in den Themenkapiteln drei bis acht. Diese sind nach den jeweiligen Fokusthemen Modularisierung, Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung, modellbasierte Entwicklung, Leichtbau, Sonderprüfstände und Medizintechnik gegliedert.

Lukas Bunk, Floyd D. Bischop, Finn H. Christiansen, Eve Sobirey, Julia Beibl, Markus C. Berschik, Torben Deutschmann, Philipp Hüttich, Pascal Inselmann, Jan Küchenhof, Fabian N. Laukotka, Stefan Panek, Jonte Schmiech, Lukas Schwan, Marie Wegner, Sven Wehrend, Lea-Nadine Wöller, Katharina Zumach, Dieter Krause

Kapitel 2. Entwicklungen und Perspektiven in Forschung und Lehre

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden ausgewählte Aktivitäten des PKT aus den Jahren 2021 bis 2025 vorgestellt. Neben einem Rückblick auf die rege Zusammenarbeit mit zahlreichen Forschungs- und Industriepartnern und den wissenschaftlichen Diskurs unter anderem in Fachgesellschaften und auf Fachtagungen, werden Einblicke in die Lehre gegeben. Weiter werden die Promotionen der vergangen Jahre vorgestellt.

Lukas Bunk, Floyd D. Bischop, Finn H. Christiansen, Eve Sobirey, Julia Beibl, Markus C. Berschik, Torben Deutschmann, Philipp Hüttich, Pascal Inselmann, Jan Küchenhof, Fabian N. Laukotka, Maximilian Ridder, Jonte Schmiech, Lukas Schwan, Marie Wegner, Katharina Zumach, Dieter Krause

Kapitel 3. Strategische Entwicklung modularer Produktfamilien - Methoden und Validierung

Zusammenfassung

Modularisierung ist eine Schlüsselstrategie, mit der sich sowohl innovative Produktideen als auch neue individuelle Kundenanforderungen in bestehende Produktportfolios integrieren lassen. Aktuelle Forschungsergebnisse umschließen ein breites Themenfeld von der Auswirkung der Modularisierung bis zur Anwendung in Forschungsprojekten, Einbindung von Nutzern in die Entwicklung, sowie Adressierung von spezifischen Unternehmenszielgrößen. Gleichzeitig müssen diese methodischen Ansätze einer situationsgerechten Methodenvalidierung standhalten, die in der Grundlagenforschung am Institut untersucht wird.

Markus C. Berschik, Julia Beibl, Maximilian Ridder, Pascal Inselmann, Jan Küchenhof, Lea-Nadine Wöller, Juliane Vogt, Olga Sankowski, Selin Üreten, Johanna Spallek, Christoph Rennpferdt, Marc Züfle, Dieter Krause

Kapitel 4. Innovative Ansätze zur Berücksichtigung der Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung

Zusammenfassung

Nachhaltigkeit gewinnt in Gesellschaft und Politik zunehmend an Bedeutung und stellt die Produktentwicklung vor neue Herausforderungen. Zunächst muss Nachhaltigkeit als Zielgröße charakterisiert und quantifiziert werden, um anschließend Maßnahmen zur Steigerung der Nachhaltigkeit ableiten zu können. Einerseits bietet hier Leichtbau Potential zur Reduktion des Ressourcenverbrauchs nutzungsintensiver Produkte, mittels Modularisierung und nachhaltigen Materialien lässt sich andererseits die Kreislauffähigkeit von Produkten steigern.

Sven Wehrend, Katharina Zumach, Lukas Schwan, Dieter Krause

Kapitel 5. MBfX: Modellbasierte Ansätze zur Unterstützung der Produktentwicklung

Zusammenfassung

Systemmodellierungstechniken sind in den letzten Jahren immer populärer geworden. Viele der Ansätze zur Verwendung von Systemmodellen stammen zwar ursprünglich aus dem Systems Engineering bzw. Model-Based Systems Engineering (MBSE), doch werden inzwischen auf verschiedene Anwendungen und Bereiche angewandt, auch außerhalb des ursprünglichen Bereichs Systems Engineering. So können diese Ansätze auch zur Verbesserung des Datenhandlings oder der Beschreibung von modularen Produktfamilien eingesetzt werden. Die modellierte Produktarchitektur bildet die Grundlage für Konfigurationen und kann einen ganzheitlichen Ansatz damit komplettieren. Weiterhin kann die Nutzung einer systematischen Modellierungssprache in verschiedenen Ansätzen Verwendung finden. Mögliche Anwendungen dafür werden in einem kleinen Auszug im letzten Teil des Kapitels beschrieben.

Markus C. Berschik, Fabian N. Laukotka, Jan Küchenhof, Michael Hanna, Dieter Krause

Kapitel 6. Innovationen bei der Entwicklung und Optimierung von Leichtbaustrukturen

Zusammenfassung

Dieses Kapitel untersucht Innovationen in der Entwicklung und Optimierung von Leichtbaustrukturen mit Fokus auf quasistatische und dynamische Lasten in Test und Simulation. Verschiedene Optimierungsansätze werden hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bei variantenreichen Produktfamilien evaluiert. Zudem wird der Einsatz von Faserverbundwerkstoffen in unterschiedlichen Einsatzbereichen untersucht.

Finn H. Christiansen, Floyd D. Bischop, Lukas Bunk, Torben Deutschmann, Philipp Hüttich, Stefan Panek, Lukas Schwan, Tobias S. Hartwich, Emil Heyden, Johann Schellhorn, Dieter Krause

Kapitel 7. Sonderprüfstände in Forschung und Produktentwicklung

Zusammenfassung

Experimentelle Untersuchungen sind in Forschung und Entwicklung unabdingbar. Besonders bei der Analyse von Hochleistungswerkstoffen sowie dem Testen von Leichtbaustrukturen unter vielfältigen Randbedingungen werden hohe Anforderungen an die benötigten Prüfstände gestellt. In diesem Kapitel werden am PKT entwickelte Sonderprüfstände und Prüfstanderweiterungen sowie deren Anwendung vorgestellt.

Jens Schmidt, Floyd D. Bischop, Lukas Bunk, Philipp Hüttich, Stefan Panek, Torben Deutschmann, Emil Heyden, Tobias S. Hartwich, Dieter Krause

Kapitel 8. Aktuelle Entwicklungen und Anwendungen von medizinischen Modellen und Phantomen

Zusammenfassung

Dieses Kapitel fokussiert sich auf die Entwicklung von medizinischen Modellen, welche durch das interdisziplinäre Forschungsfeld eine besondere Herausforderung darstellt. Zentrum der Forschung stellen unter anderem Trainingsmodelle für die tierversuchsfreie Ausbildung von medizinischem Personal sowie Phantome für die medizinische Bildgebung dar.

Marie Wegner, Jonte Schmiech, Eve Sobirey, Nadine MacMillan, Dieter Krause

Metadaten
Barrierefreiheit

Titel: Produktentwicklung und Konstruktionstechnik
Herausgegeben von: Dieter Krause
Lukas Bunk
Floyd D. Bischop
Finn H. Christiansen
Eve Sobirey
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-72131-5
Print ISBN: 978-3-662-72130-8
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-72131-5

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Kapitel 1. PKT im Überblick – Organisation, Projekte und Ausstattung

Kapitel 2. Entwicklungen und Perspektiven in Forschung und Lehre

Kapitel 3. Strategische Entwicklung modularer Produktfamilien - Methoden und Validierung

Kapitel 4. Innovative Ansätze zur Berücksichtigung der Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung

Kapitel 5. MBfX: Modellbasierte Ansätze zur Unterstützung der Produktentwicklung

Kapitel 6. Innovationen bei der Entwicklung und Optimierung von Leichtbaustrukturen

Kapitel 7. Sonderprüfstände in Forschung und Produktentwicklung

Kapitel 8. Aktuelle Entwicklungen und Anwendungen von medizinischen Modellen und Phantomen

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