Projektbeispiele
Konzeptmodelle in frühen Entwicklungsphasen
Entwicklung einer Modellierungsmethode für Entwurfsmodelle zur Prüfung der Produktanforderungen in frühen Entwicklungsphasen.
Beschreibung
Im Vorhaben wurden Anforderungen für die Entwurfsphase systematisch aus dem Produktlebenszyklus abgeleitet und priorisiert. Danach wurden die dafür notwendigen physikalischen und geometrischen Eigenschaften bestimmt und so aufbereitet, dass sie in digitalen Modellen abbildbar sind. Darauf aufbauend wurde eine Modellierungsmethode entwickelt, die mithilfe einer Checkliste sicherstellt, dass alle relevanten Eigenschaften im Modell enthalten sind. So müssen beispielsweise Volumen und Dichte eines Bauteils bekannt sein, um eine Gewichtsprüfung durchführen zu können.
Bestehende Richtlinien geben heute meist nur qualitative Gestaltungshinweise (z. B. fertigungsgerecht, montagegerecht). Daraus wird jedoch nicht klar, welche konkreten Produkteigenschaften tatsächlich im Modell hinterlegt sind oder hinterlegt werden können.
Die Methode verbindet Funktionsanalyse mit einem systematischen Mapping von Anforderungen auf Eigenschaften. Validiert wurde sie am Beispiel eines Getriebegehäuses, indem ein Entwurfsmodell mit einem realen Referenzmodell verglichen wurde.
Die Ergebnisse ermöglichen eine schnellere und robustere Produktentwicklung und leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit.
Digitaler Zwilling für Verschraubungen
Konzeptionelle Entwicklung eines digitalen Zwillings, der zusammen mit der Schraube als digitales Modell angeboten werden kann.
Beschreibung
Im Projekt wurde ein Konzept für einen digitalen Zwilling erarbeitet und darauf aufbauend generische Modelle für einen typischen Verschraubungsfall mit Standardparametern erstellt. Die Validierung erfolgte an einem Beispiel-Schraubfall (Zahnradmotor-Gehäuse) mittels FEM-Simulation.
Derzeit werden Schrauben im Wesentlichen nur als physische Produkte angeboten. Die zugehörigen digitalen Modelle müssen Anwender selbst erstellen und manuell parametrieren. Das erhöht den Aufwand und birgt das Risiko, dass fehlerhafte oder ungeeignete Modelle eingesetzt werden.
Auf Basis der Projektergebnisse können Schraubenhersteller generische Modelle mit ihren spezifischen, validierten Daten parametrieren und diese zusammen mit der Schraube bereitstellen. Anwender können die vollständigen Modelle anschließend direkt in ihre Entwicklungsumgebung übernehmen.
Damit wird der Modellierungsablauf schneller und verlässlicher, und der Entwicklungsprozess insgesamt beschleunigt. Für den Schraubenhersteller entsteht durch die mitgelieferten digitalen Modelle ein zusätzlicher Produktmehrwert sowie ein klares Alleinstellungsmerkmal.
Gewichtsreduktion in Gondeln von Windenergieanlagen
Konzeptstudie zur Reduktion von Gewicht in Gondeln von Windenergieanlagen durch Verlagern von Komponenten auf den Boden.
Beschreibung
Ziel des Vorhabens war eine Reduktion des Gondelgewichts, indem ausgewählte Komponenten vom Maschinenhaus auf Bodenniveau verlagert werden.
Die methodische Vorgehensweise folgte MBSE im RFLP-Ansatz: Zunächst standen Systemabgrenzung und Anforderungsstruktur im Fokus. Darauf aufbauend entstanden Funktionsstruktur und Prinziplösungen, die mithilfe eines morphologischen Kastens systematisch entwickelt wurden. Ausgewählte Konzepte wurden anschließend als Skizzen mit technischer Beschreibung ausgearbeitet.
Eine geringere Gondelmasse senkt die Lasten auf Turm und Fundament, vereinfacht Transport und Installation und reduziert Verschleiß sowie Wartungsaufwand. Dadurch verringern sich Investitions- und Betriebskosten, neue Anlagenkonzepte werden ermöglicht und die Wirtschaftlichkeit großer Windenergieanlagen verbessert sich deutlich.
Ausgehend von der Hauptfunktion, Energie aus der Gondel zum Boden zu übertragen, wurden geeignete physikalische Effekte systematisch und literaturbasiert recherchiert
(u. a. Koller/Kastrup) und in Varianten untersucht. Aus dem daraus resultierenden, breiten und strukturierten Lösungsraum wurden unter Berücksichtigung der Anforderungen geeignete Lösungskonzepte abgeleitet und bewertet.
Damit liegt eine belastbare Grundlage für die weitere industrielle Umsetzung sowie eine Patentprüfung vor.
MBSE-Vorgehensweise für Leichtbau und
CO₂-Bewertung
MBSE-basierte Vorgehensweise zur Verknüpfung digitaler Modelle über den Produktlebenszyklus, um Varianten frühzeitig hinsichtlich Gewicht und CO₂ bewertbar zu machen.
Beschreibung
Mein Beitrag konzentrierte sich auf die Entwicklung der Methode und der Vorgehensweise.
Hierzu wurde eine generische, MBSE-basierte Modellstruktur erarbeitet, die Anforderungen, Funktionen, Konzepte und Prototypen entlang des Produktlebenszyklus miteinander verbindet.
Die Modellverknüpfung erfolgt über definierte Ein- und Ausgabeparameter und schafft damit die Grundlage für eine konsistente, semantisch nachvollziehbare Bewertung von Entwurfsalternativen bereits in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses.
Die Vorgehensweise bildet eine übertragbare methodische Basis für die strukturierte Bewertung von Gewichts- und CO₂-Aspekten in technischen Systemen.
Gemeinsam Konzepte entwickeln.
Ideen und Technologien systematisch in Produktkonzepte überführen.
Methodisch. Nachvollziehbar. Entscheidungsreif.