Technische Produktgestaltung - Cheatsheet

Phasen des Produktlebenszyklus

Definition:

Verschiedene Phasen, durch die ein Produkt von der Entwicklung bis zum Marktaustritt durchläuft.

Details:

• Einführungsphase: Produkt wird auf den Markt gebracht, hohe Werbe- und Vertriebskosten.
• Wachstumsphase: Steigende Verkaufszahlen, Marktakzeptanz wächst, Profite erhöhen sich.
• Reifephase: Höchster Marktanteil, Wachstumsrate verlangsamt sich, Preiskämpfe möglich.
• Schrumpfungsphase: Verkaufszahlen und Profite sinken, Produkt wird möglicherweise vom Markt genommen.
• Technische Produktgestaltung: Anpassungen und Verbesserungen können während des gesamten Zyklus gemacht werden, um den Lebenszyklus zu verlängern.

Materialeigenschaften und Klassifikation

Definition:

Materialeigenschaften: mechanische/physikalische Eigenschaften von Werkstoffen, Klassifikation: systematische Einteilung von Materialien.

Details:

• Zugfestigkeit: \( \frac{F}{A} \)
• Härte: Widerstand gegen Eindringen
• Leitfähigkeit: elektrische/thermische
• Dichte: \( \frac{m}{V} \)
• Materialklassen: Metalle, Polymere, Keramiken, Verbundstoffe

Traditionelle und moderne Fertigungstechniken

Definition:

Details:

• Traditionelle Techniken: Drehen, Fräsen, Bohren
• Moderne Techniken: CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Laserschneiden
• Vorteile der traditionellen Techniken: Hohe Präzision bei einfachen Geometrien, etablierte Verfahren mit umfangreicher Erfahrung
• Nachteile der traditionellen Techniken: Zeitaufwändig, hohe Kosten bei komplexen Geometrien
• Vorteile der modernen Techniken: Komplexe Formen, schnelle Prototypenerstellung, weniger Materialverschwendung
• Nachteile der modernen Techniken: Hohe Anschaffungskosten, teilweise weniger präzise
• Anwendungsbereiche: Maschinenbau, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt

Grundlagen des technischen Zeichnens und CAD

Definition:

Technisches Zeichnen und CAD (Computer-Aided Design) sind grundlegende Werkzeuge für die Erstellung und Visualisierung technischer Produkte.

Details:

• Technische Zeichnungen: Präzise Darstellung von Bauteilen und Baugruppen, standardisierte Symbolik, Maße und Toleranzen.
• CAD: Verwendung von Software zur Erstellung detaillierter 2D- und 3D-Modelle, ermöglicht Simulationen und virtuelle Tests.
• Normen: Einhaltung von DIN und ISO-Normen für Konsistenz und Verständlichkeit.
• Darstellung: Orthogonale Projektion, isometrische Sicht, Schnittansichten zur Verdeutlichung innerer Strukturen.
• Maßstäbe: Angabe von Verhältnissen zur realen Größe des Objekts, z.B. 1:1, 1:10.
• Vorteile: Effizienz in der Produktentwicklung, Genauigkeit, Wiederverwendbarkeit von Modellen, einfache Änderungen und Fehlervermeidung.

Nachhaltige Entwicklung und Lebenszyklusanalyse (LCA)

Definition:

Analyse der Umweltauswirkungen eines Produkts über seinen gesamten Lebenszyklus von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung.

Details:

• Nachhaltige Entwicklung: wirtschaftliche, soziale und ökologische Ziele in Einklang bringen
• LCA-Phasen: Ziel- und Untersuchungsrahmen (Definition von Zielen und Systemgrenzen), Sachbilanz (Daten über Material- und Energieflüsse), Wirkungsabschätzung (Bewertung der potenziellen Umweltauswirkungen), Auswertung
• Bedeutung: Identifikation von Umweltbelastungen, Verbesserungspotenziale aufdecken
• Normen: ISO 14040 und ISO 14044
• Hauptindikatoren: CO2-Fußabdruck, Energieverbrauch, Wasserverbrauch, Abfallproduktion

Digitalisierung und Automatisierung im Produktlebenszyklus

Definition:

Integration digitaler Technologien und automatisierter Prozesse in den gesamten Lebenszyklus eines Produkts.

Details:

• Produktlebenszyklus: Konzept, Entwicklung, Produktion, Nutzung, Entsorgung
• Ziel: Erhöhung der Effizienz, Qualität und Flexibilität
• Werkzeuge: CAD, CAM, PLM-Systeme, IoT, KI
• Automatisierte Fertigung: Roboter, CNC-Maschinen
• Predictive Maintenance durch Datenanalyse und IoT
• Digitale Zwillinge zur Simulation und Optimierung

Prozess der schrittweisen Produktentwicklung

Definition:

Ein methodischer Ansatz zur Entwicklung eines Produkts über mehrere Schritte und Iterationen, basierend auf regelmäßigen Rückmeldungen und Verbesserungen.

Details:

• Inkrementelle Entwicklung: Produkt wird in kleinen, überprüfbaren Schritten aufgebaut.
• Iterationen: Jede Iteration beinhaltet Analysieren, Entwerfen, Implementieren und Testen.
• Feedback: Regelmäßige Rückmeldungen von Nutzern und Stakeholdern.
• Anwendung von Modellen wie V-Modell, Spiralmodell oder Scrum.
• Ziel: Eine kontinuierliche Verbesserung und Anpassung des Produkts an die Anforderungen.

Qualitätskontrolle und -sicherung in der Produktion

Definition:

Teil der Technischen Produktgestaltung zur Sicherstellung der Produktqualität durch Überwachung und Evaluierung.

Details:

• Ziel: Fehlervermeidung und -erkennung
• Methoden: Stichprobenprüfung, 100%-Kontrolle, statistische Prozessregelung
• Werkzeuge: FMEA (Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse), SPC (Statistische Prozesskontrolle)
• Kennzahlen zur Qualität: ppm (parts per million), Ausschussquote