Konstruksjonsteori

Faget av design lærer de anvendte grunnleggende utforming . I den blir det grunnleggende fra andre fag som teknisk mekanikk , materialvitenskap eller termodynamikk brakt sammen og anvendt, eller det grunnleggende i konstruksjonsmetodikk formidles. I denne forbindelse er det to typer "konstruksjonsteori":

• Den "klassiske typen" konstruksjonsteori er basert på å lære eleven grunnleggende fysikk og viktige maskinelementer . "Hvordan" i applikasjonen er utelatt og er overlatt til individets oppfinnsomhet og dyktighet. ^[1]
• parallelt med dette er det "konstruksjonsmetodikk" som designteori, ettersom den nylig har blitt introdusert på noen stoler ved tekniske universiteter siden 1970 -tallet. ^[2] Her antas det at grunnleggende fysikk, termodynamikk, kunnskap om maskinelementer - og design allerede er kjent. Snarere er metodikkens fokus rettet mot å sette det mer eller mindre tilfeldige resultatet av konstruksjonen på et forsvarlig grunnlag gjennom systematisk arbeid. Det er håp om at designprosessen blir bedre målbar, at den vil bli akselerert og fremfor alt at designmetoden vil fokusere på nye typer produkter. Kritikere klager imidlertid over tap av kreativitet i designprosessen på grunn av formaliseringen.

Byggemetodikk

På grunn av konstruksjonsmetodikkens relativt unge alder, varierer navnene og innholdet i selve emnet betydelig mellom de metodisk orienterte universitetene. Selv om det tilhører en spesiell "skole", som f.eks Hvis for eksempel mange elever ikke er klar over "Ilmenau -skolen" ^[3] , "Braunschweiger -skolen" ^[4] eller "Darmstadt -skolen", kan det gjøres betydelige forskjeller i kunnskap.

Konstruksjonsteknologi

Designteorien er et sentralt tema i teknisk opplæring av tekniske skoler og universiteter . Eksempler på spesialiserte områder for dette er presisjonsteknikk , romfartsteknologi , produksjonsteknologi , kjøretøyteknologi og maskinteknikk ; der også referert til som maskinbyggingsteori eller MKL.

Nyere diskusjoner reiser spørsmålet om i hvilken grad eksternaliserte kostnader bør vurderes mer i evalueringsmetodene for metodisk konstruksjon. I 2021 ba Klaus Kornwachs om at reversibilitet skulle tas i betraktning som et "kriterium for å evaluere teknologi". ^[5]

Formålet med den metodiske designteorien

• utvikling av bedre kvalitet og mer økonomiske produkter
• rasjonalisering og opprettelse av forutsetninger for automatisering av byggeprosesser ( CAD )
• opprettelsen av en læreplass for bedre og raskere opplæring av designere
• etablering av regler og prosedyrer som er generelt gjeldende og ikke er bundet av objektet, og som gir alle eksisterende løsninger for visse spørsmål

Byggemetodikk bør:

• Aktiver problemløsende kreativitet , det vil si at den i prinsippet må være bransjeuavhengig for hver byggeaktivitet,
• være oppfinnsom og kunnskapsfremmende, det vil si at det systematisk skal lette å finne optimale løsninger,
• være forenlig med vilkår, metoder og funn fra andre disipliner,
• Ikke generer løsninger tilfeldig
• Få lett overført løsninger til relaterte oppgaver
• være egnet for bruk av elektroniske databehandlingssystemer
• være læringsrik og lærbar
• samsvarer med funnene i ergonomi , dvs. gjøre arbeidet enklere, spare tid, unngå feil beslutninger og sikre et aktivt, motivert samarbeid

Design arbeidsflyt

• Avklaring av oppgaven : tjener til å skaffe informasjon om kravene som stilles til løsningen, samt om de eksisterende forholdene og deres betydning. Resultatet er den informative definisjonen i en kravliste ( spesifikasjonsark ), som alltid må holdes oppdatert.

• Design : er den delen av konstruksjonen som, etter å ha klargjort oppgaven ved å abstrahere den til de essensielle problemene, sette opp funksjonelle strukturer og søke etter passende aktive prinsipper og deres kombinasjon i en aktiv struktur, bestemmer den grunnleggende løsningen. Konseptet er den grunnleggende definisjonen på en løsning. Representasjonsformen kan være, for. B. være et kretsdiagram, et flytdiagram, en strekskisse eller en grovskala. En permanent og vellykket konstruktiv løsning skapes ved å velge det mest hensiktsmessige prinsippet og ikke ved å legge for stor vekt på konstruktive finesser. De utviklede løsningsvariantene må evalueres. På grunnlag av evalueringen bestemmer man konseptet som skal videreføres. Byggeprosessen fortsetter på det konkrete designnivået.

• Design : er den delen av konstruksjonen som, ut fra den grunnleggende løsningen, tydelig og fullstendig utvikler bygningsstrukturen for en teknisk struktur i henhold til tekniske og økonomiske aspekter. Design er den kreative definisjonen på en løsning. I mange tilfeller må du lage flere utkast i full skala som foreløpige utkast for å bedre kunne vurdere fordeler og ulemper med de enkelte variantene. En hyppig og typisk prosess er at etter å ha evaluert de enkelte variantene, ser det ut til at en variant er spesielt favorisert, men kan bli befruktet og forbedret med delvise løsninger av de andre forslagene, som totalt sett ikke virker så gunstige. Den endelige overordnede utformingen representerer da allerede en kontroll av funksjonen, holdbarheten, den romlige kompatibiliteten, etc., hvorved kravene til kostnadene nå må presenteres som mulig senest på dette tidspunktet.

• Utarbeidelse : er den delen av designet som supplerer bygningsstrukturen til en teknisk struktur med endelige forskrifter for form, dimensjonering og overflatekvalitet på alle enkeltdeler, bestemmelse av alle materialer, kontroll av produksjonsalternativer og sluttkostnader og bindende tegninger og andre dokumenter for dens materielle implementering skaper. Resultatet av utarbeidelsen er den tekniske spesifikasjonen for løsningen.

Kursinnhold

Innholdet i emnet konstruksjonsteknikk i betydningen maskinelementer er for eksempel:

• Selve maskinelementene selv (skruer, bolter, tannhjul, kulelager, koblinger, tannhjul, bremser, koblingselementer, ...)
• Generelle fagområder som standarder , toleranser , passer , overflateegenskaper
• Dimensjonering (matematisk design ) av disse elementene.

Læringsinnholdet i konstruksjonsteorien i konstruktiv metodisk forstand er for eksempel:

• morfologiske metoder (" morfologisk boks ")
• Idegenereringsmetoder som
  • idémyldring
  • Metode 635
  • TRIZ
  • Synectics
• Jobber med konstruksjonskataloger
• Abstraksjonsverktøy som f.eks B.
  • generell funksjonell struktur
  • spesiell funksjonell struktur
  • logisk funksjonsstruktur
  • Overføringsdiagram
• Metoder for systematisk variasjon
• Lage og fastsette en kravliste
• Kostnadsestimater
• Analogiske betraktninger
• Designprinsipper som f.eks
  • Ansvarsfordeling
  • Funksjonsintegrasjon
  • kompensasjon

og mer.

Litteratur om emnet

Grunnleggende arbeider

• Gerhard Pahl, Wolfgang Beitz †, Jörg Feldhusen , Karl-H. Grote: Designteori - grunnleggende om vellykket produktutvikling, metoder og anvendelse. 8. utgave Springer, Berlin 2013, ISBN 978-3642295683 .
• Klaus Ehrlenspiel: Integrert produktutvikling - tankeprosesser, bruk av metoder, samarbeid. 4. utgave Hanser, München 2009, ISBN 978-3-446-42013-7 .

videre litteratur

• Karlheinz Roth: Konstruerer med konstruksjonskataloger. Bind 1: Konstruksjonsteori. 3. utgave Springer, Berlin 2000, ISBN 3-540-67142-0 .
• Wolf G. Rodenacker: Metodisk konstruksjon. 2. utgave Springer, Berlin 1976, ISBN 3-540-07513-5 . (Konstruksjonsbøker vol. 27)
• Karlheinz Roth: Konstruerer med konstruksjonskataloger. Vol. 3: Tilkoblinger og nedleggelser, finne en løsning. 2. utgave Springer, Berlin 1996, ISBN 3-540-60782-X .
• Karlheinz Roth: Konstruerer med konstruksjonskataloger. Bind 2: kataloger. 3. utgave Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67026-2 .
• Rudolf Koller: Konstruksjonsmetode for konstruksjon av maskiner, enheter og anlegg. 1. utgave Springer, Berlin 1976, ISBN 3-540-07444-9 .
• Friedrich Hansen: Byggevitenskap - Grunnleggende og metoder. 1. utgave Hanser, München 1974, ISBN 3-446-11957-4 .
• Rudolf Koller: Design for maskinteknikk - grunnleggende for ny og videreutvikling av tekniske produkter med eksempler. 3. utgave Springer, Berlin 1994, ISBN 3-540-57928-1 .
• Paul Naefe: Metodisk konstruksjon. 3. utgave Springer Fachmedien Wiesbaden 2018, ISBN 978-3-658-22635-0 .
• Paul Naefe; Jörg Luderich: Byggemetodikk for praksis. Springer Fachmedien Wiesbaden 2016, ISBN 978-3-658-13871-4

Retningslinjer

• Retningslinje VDI 2221 ark 1: Utvikling av tekniske produkter og systemer - modell for produktutvikling. VDI-Verlag, Düsseldorf nov 2019.
• Retningslinje VDI 2221 ark 2: Utvikling av tekniske produkter og systemer - design av individuelle produktutviklingsprosesser. VDI-Verlag, Düsseldorf nov 2019.

Metodesamlinger og kilder på Internett

• BMBF -prosjekt GINA
• CiDaD utviklerportal fra stolen for produktutvikling ved det tekniske universitetet i München

Individuelle bevis

1. ^ Hans Dieter Hellige modeller og historisk-sosial kontekst av den tidlige vitenskapelige konstruksjonsmetodikken artec-Paper nr. 8, januar 1991
2. ↑ Ved det tekniske universitetet i Dresden underviste Willibald Lichtenheldt i "systematisk design" ved å bruke eksemplet på utstyrsdesign allerede på 1950 -tallet i sitt fine mekaniske designforelesning . Jf. Willibald Lichtenheldt: Konstruksjonsteoriens betydning for presisjonsmekanikk , Scientific Journal of the Technical University of Dresden, 3 (1953/54) Utgave 2, side 211 til 214
3. ^ Hans Dieter Hellige modeller og historisk-sosial kontekst av den tidlige vitenskapelige konstruksjonsmetodikken artec-Paper nr. 8, januar 1991
4. ^ Hans Hellige: Hierarkisk prosesskontroll eller kooperativ styring av problematiske kontekster? Om historien til modeller av byggeprosessen. 14. mars 2018 ( researchgate.net [åpnet 14. mars 2018]).  
5. ↑ Klaus Kornwachs: Er denne teknologien, eller kan det gå: På reversibilitet av teknologier. I: TATuP - Journal for Technology Assessment in Theory and Practice . teip   30 , nei.   1 , 31. mars 2021, ISSN 2567-8833 , s.   63–68 , doi : 10.14512 / tatup.30.1.63 ( tatup.de [åpnet 27. mai 2021]).