Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-891
Main Title: Flexible Integration von Rapid Prototyping Prozessketten in die Produktenstehung
Translated Title: Flexible Integration of Rapid Prototyping Process Chains into the Framework of Product Development
Author(s): Dreher, Stefan
Advisor(s): Krause, Frank-Lothar
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die industrielle Serienproduktion ist gekennzeichnet durch eine zunehmende Variantenvielfalt und steigende Komplexität der Produkte, verbunden mit schnell aufeinander folgenden Innovationszyklen und den damit einhergehenden verkürzten Produktentwicklungszeiten. Der Erfolg führender Unternehmen beruht nicht selten auf der konsequenten Anwendung ganzheitlicher Methoden und der Verwendung von physischen und virtuellen Prototypen der zu entwickelnden Produkte. Prototypen werden in diesem Rahmen als Hilfsmittel verstanden, die in unterschiedlichsten Bereichen der Produktentstehung angewandt werden. Eine neue Verfahrensklasse zur schnellen Herstellung physischer Bauteile, die generativen Fertigungsverfahren, hat in den letzten 15 Jahren die Möglichkeiten der physischen Produktverifikation stark verändert. Sie werden meist in Technologieketten eingebunden, zusammenfassend als Rapid Prototyping bezeichnet. Projekte zur Produktverifikation physischer Prototypen sind durch Interdisziplinarität, hohen Zeitdruck, schnelle Veränderungen in den Rahmenbedingungen der Durchführung und hohe strategische Bedeutung gekennzeichnet. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich daher auf die Integration der physischen Produktverifikation auf der Basis generativer Technologieketten. Dabei ist sowohl die innere Verkettung der Arbeitsschritte als auch die Anbindung an die Produktentstehung zu berücksichtigen. Wichtige organisatorische und informationstechnische Voraussetzungen zur Erreichung einer durchgängigen Unterstützung aller Aktivitäten der physischen Produktverifikation sollen im Rahmen dieser Arbeit entwickelt werden. Hierzu wird zunächst der Stand der Technik im Bereich der physischen Produktverifikation dargestellt und insbesondere die informationstechnische Unterstützung aller Prozessschritte auf Defizite hin untersucht. In einer kritischen Betrachtung der vorgefundenen Methoden und Systeme werden notwendige Schwerpunkte der Arbeit herauskristallisiert. Daraus ergeben sich Zielsetzung und Vorgehensweise für ein ganzheitliches Konzept zur durchgängigen Unterstützung des Rapid Prototyping und dessen Integration in die Produktentwicklung, welches im Hauptteil dieser Arbeit entwickelt wird. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der planerischen Unterstützung der für das Prototyping notwendigen Transformationen. Die erste Transformation überführt das digitale Modell in ein physisches Bauteil, wobei zahlreiche Randbedingungen zu beachten sind. Produktanforderungen sind in Prototypanforderungen zu übersetzen und deren Realisierbarkeit ist durch entsprechende Planungssysteme sicherzustellen. Nach der Prüfung der in der generativen Verfahrenskette gefertigten Prototypen sind anhand der vorgesehenen Versuchsbedingungen Erkenntnisse in die Produktentwicklung zurück zu transformieren und in die vorhandenen Produktrepräsentation zu integrieren, um ausgewählte Produkteigenschaften abzusichern und Entscheidungen oder Änderungen einzuleiten. Im Rahmen des Gesamtkonzeptes werden drei Schwerpunkte behandelt. Zunächst wird eine neue Klassifizierung für RP-Technologieketten und RP-Projekte vorgeschlagen. Daran schließt sich die Entwicklung einer innovativen Methode zur mehrstufigen Konfiguration generativer Technologieketten an. Darauf aufbauend wird ein umfassendes objektorientiertes Datenmodell konzipiert, welches alle vorgeschlagenen Aktivitäten abbildet und die benötigten Informationsumfänge miteinander korreliert. Die prototypische Realisierung eines Softwaremoduls zur Definition von RP-Technologieketten dient der Konzeptevaluierung. Abschließend wird ein industrielles Anwendungsbeispiel vorgestellt, das im Rahmen des Leitprojektes iViP durchgeführt wurde.
The aim of this thesis is to deliver a concept and an exemplary implementation for the integration of Rapid Prototyping activities. Regarding Rapid Prototyping projects, the concept includes the internal integration of all project tasks and the external integration into product development, thus eliminating many deficits of today s mode of operation. Based on a worldwide investigation of RP implementations and research activi-ties, the present state of the art is described briefly, separating the two fields process execution and information technology. The chapter concludes with a critical analysis of current methods and systems, leading to the extraction of shortcomings of today s Rapid Prototyping projects. The overall result of a prob-lem categorization reveals the main fields where an improvement is necessary. As a result, in the next chapter an extensive concept is developed that includes three main modules: 1. New RP process and project classification 2. Novel method for RP process chain configuration 3. Integration of all RP activities based on a RP specific data model and cor-responding interface Existing classification systems of generative processes are based on either material type or physical curing mechanisms. They do not take into account the specific product characteristics that are produced by the distinctive layer-wise manufacturing method. Therefore, a new classification is proposed with the aim to form a basis for decision support and integration of activities. Using the de-veloped structure, rapid prototyping methods and subsequent processes can be grouped, allowing the selection of adequate process chains which are capable of creating the physical prototype in the best available way. Additionally, a pro-ject classification is proposed, emphasising requirements, conditions and work flows of verification projects. Project planning can be simplified through the us-age of this structure as a reference.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-7928
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1188
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-891
Exam Date: 14-Sep-2004
Issue Date: 4-Mar-2005
Date Available: 4-Mar-2005
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Rapid Prototyping
Process Planning
Layer Manufacturing
Generative Process
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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