KONSTRUKTION

Entwicklung und Konstruktion bei casim

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1. Konstruktion als Bestandteil der Entwicklung

           1.2 Planungsphase

           1.3 Konzeptphase

           1.4 Entwurfsphase

           1.5 Ausarbeitungsphase (Konstruktion)

2. casim – Der Entwicklungspartner

          2.1 Vom Konstruktionsbüro zum Entwicklungspartner

1. Konstruktion als Bestandteil der Entwicklung

Neue Produkte oder innovative Veränderungen bei bestehenden Produkten haben ihren Ursprung häufig in spontanen Ideen, man könnte auch sagen in „Geistesblitzen“.

Diese Ideen und Verbesserungen nachfolgend unter Einhaltung der technischen und wirtschaftlichen Anforderungen unterstützt durch CAD Programme zu realisieren, bedarf jedoch einer konsequenten und strukturierten Vorgehensweise. Einen Prozess also, der gemeinhin als Entwicklung beschrieben und in vier Phasen untergliedert werden kann:

1. Planungsphase
2. Konzeptphase
3. Entwurfsphase
4. Ausarbeitungsphase (Konstruktion)

In der Regel werden diese Phasen sequentiell abgearbeitet, wobei ein wiederholtes Aufgreifen der Phasen im Zuge des Projektfortschrittes, weil es zum Beispiel neue Erkenntnisse gibt, nicht unüblich, wenn nicht sogar unausweichlich ist. Aus Gründen der Zeitersparnis strebt man ein Simultaneous Engineering an. Ein methodischer Ansatz, bei dem die einzelnen Phasen zeitversetzt parallel bearbeitet werden.

1.2 Planungsphase

In der Planungsphase werden Richtungsentscheidungen bezüglich der Realisierung einer Idee oder Verbesserung getroffen, die final in einem Lastenheft dokumentiert werden. Fehlentscheidungen in dieser Phase führen zu Fehlleitungen in den Anschlussphasen (wie zum Beispiel der kostenintensiven Ausarbeitungen der Konstruktion) die häufig mit hohem Aufwand an Kosten und Zeit korrigiert werden müssen. Im Extremfall entstehen womöglich unverkäufliche und/oder unrentable Produkte. Geeignete Marktanalysen sollen das Risiko der Fehlentscheidungen minimieren. Diese Marktanalysen müssen auf folgende und ähnliche Fragen belastbare Antworten liefern:

1. Nutzen: Wo liegt der Mehrwert für den Kunden?
2. Kundenanforderungen: Decken sich die Ideen und Verbesserungen mit den Kundenwünschen?
3. Wettbewerbsanalyse: Was kann bzw. macht der Wettbewerb?
4. Zielgruppe: Für wen wird das Produkt entwickelt?
5. Produktlebenszyklus: Wann muss das Nachfolgeprodukt verfügbar sein?

Es gilt ferner zu klären, unter welchen Prämissen die Neuheiten zu realisieren sind. Diese Prämissen können sein:

1. Zeit: Eine möglichst schnelle Verfügbarkeit der Neuheit – Time to Market
2. Technik/Funktion: Abgrenzung durch technische Innovationen
3. Kosten: Einhaltung von Budgetgrenzen oder eines Produktpreises

In der Regel wird man keine der drei Optionen völlig ausblenden können und daher einen Kompromiss mit entsprechender Gewichtung finden müssen.

Sind vom Auftraggeber (häufig die Marketingabteilung des Unternehmens) alle Forderungen in einem Lastenheft erfasst, gilt es für die Entwicklungsabteilung, dieses unter allen Belangen hinsichtlich der Realisierbarkeit zu überprüfen und es gegebenenfalls (in Absprache) zu korrigieren. Mit Abschluss dieses Teilschrittes wandelt sich dann das Lastenheft zum Pflichtenheft für die Produktentwicklung.

1.3 Konzeptphase

In aller Regel gibt es nicht nur einen Weg, der ins Ziel führt. Das Ergebnis der Konzeptphase ist die Festlegung eines Konzeptes. Also zu beschreiben, wie die Aufgabenstellung prinzipiell gelöst werden soll. Um das beste Konzept finden zu können, sollten die zu erzielende Produktfunktion zunächst nur abstrakt und so allgemeingültig wie möglich beschrieben werden. Im nächsten Schritt wird die Produktfunktion in Teilfunktionen zu untergliedert. Diese Vorgehensweise bietet darüber hinaus den Vorteil, dass in Bereichen, in denen man schneller Festlegungen hat treffen können, schon mit dem nächsten Entwicklungsschritt begonnen werden kann; unabhängig davon, dass in anderen Teilfunktionen die Konzeptphase noch nicht abgeschlossen ist.

Die Abbildung einer Teilfunktion ist sehr oft mit den unterschiedlichsten Lösungsprinzipien möglich. Wäre zum Beispiel die Erwärmung von Wasser eine dieser Teilfunktionen, so könnte sie elektrisch erfolgen, oder durch eine offene Flamme als auch induktiv. So ergeben sich durch die Verknüpfung der Wirkprinzipien der Teilfunktionen untereinander eine Vielzahl von Lösungsvarianten für die Gesamtfunktion. Durch geeignete abstrakte Visualisierungen können die Wirkstrukturen kenntlich gemacht und so unmögliche bzw. ungeeignete Varianten schnell erkannt werden. Im Zuge der Bewertungen gilt es über ein Ausschlussverfahren die Zahl der Lösungsvarianten zu reduzieren, bis im Besten Fall nur noch eine verbleibt.

Die zielführende Bewertung der Lösungsvarianten ist ein zentrales Element der modernen Produktentwicklung. In der VDI-Richtlinie 2225 werden mit der sogenannten Nutzwertanalyse wichtige Hinweise zur systematischen und methodischen Vorgehensweise gegeben. Eine weitere Methode, die in der Praxis Anwendung findet, ist der Morphologische Kasten.

1.4 Entwurfsphase

In dieser Phase haben Ingenieure, Konstrukteure und Produktdesigner die Aufgabe, die als Konzept vorliegende Lösung auszugestalten. Unterstützt durch geeignete CAD Programme werden die Funktionsträger zunächst grob beschrieben und zusammengesetzt, man spricht hier von einem Grobentwurf. Dieser wird, unterstützt durch CAD-Programme, weiter verfeinert. So gilt es sicherzustellen, dass ein jeder Funktionsträger die Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit und Haltbarkeit entspricht. Darüber hinaus muss er selbstverständlich den ergonomischen (ästhetischen), aber auch den sicherheitstechnischen Forderungen genügen. Nicht zuletzt muss sichergestellt sein, dass sich die einzelnen Funktionsträger auch herstellen lassen. Über die Absicherung all dieser Eigenschaften entsteht sukzessive ein maßstäblicher Feinentwurf. Obwohl es einen starken Trend zur reinen digitalen Produktentwicklung gibt (Stichwort: Digitaler Zwilling) und die CAD Programme von heute sehr leistungsfähig sind, lassen sich nicht alle Eigenschaften des Funktionsträgers am Rechner final beurteilen. Es ist nach wie vor erforderlich und sinnvoll, maßstäbliche Modelle zur Beurteilung der äußeren Erscheinung (Oberflächen, Haptik) herzustellen. Ferner dienen Funktionsmodelle zur Prüfung und Verifizierung der (Teil-) Funktionen.

1.5 Ausarbeitungsphase (Konstruktion)

Die Konstruktion hat die Aufgabe, einen Entwurf zur Serienreife zu bringen. Unterstützt durch CAD Programme entstehen als Ergebnis der Ausarbeitungsphase die Fertigungsunterlagen in Form von Zeichnungen und Stücklisten. Wichtig bei der Zeichnungserstellung ist, dass sie normgerecht ausgeführt und die gemachten Eintragungen vollständig und eindeutig sind. Ein weiterer Aspekt bei der Zeichnungserstellung ist, dass die Eintragungen in erster Linie funktionsgerecht vorgenommen werden. Dennoch dürfen die Anforderungen der Fertigung (fertigungsgerechte Zeichnungen) und des Qualitätswesens (qualitätsgerechte Zeichnungen) nicht vollständig vernachlässigt werden. Aktuelle Normen, wie die der geometrischen Produktspezifikation (kurz: GPS) greifen diese Abhängigkeiten explizit auf.

Sobald entsprechende Fertigungsunterlagen vorliegen können Prototypen für Testzwecke hergestellt werden. Sie helfen, prinzipielle Fehler in der Konstruktion zu erkennen, unter Umständen Zeichnungen zu optimieren. Erst wenn alle erkannten Fehler behoben wurden, werden vom Konstrukteur Montagezeichnungen, gleichsam unterstützt durch CAD Programme erstellt. 

2. casim – Der Entwicklungspartner

Als Ingenieurunternehmen und Dienstleister unterliegt man ständigen Veränderungen hinsichtlich der Kundenanforderungen. Vorbei sind die Zeiten, in denen alle Aufträge bezüglich der Konstruktion mit einem CAD Programm erledigt werden konnten. Um als Entwicklungspartner vom Kunden akzeptiert zu werden, erwartet dieser heute eine maximale Kompatibilität, wenn es um die CAD Programme geht. Idealerweise werden für die CAD Konstruktion die vom Kunden genutzten Vorlagen und Templates genutzt, so dass es keinerlei Schnittstellenverluste gibt. Um diverse Kunden aus unterschiedlichsten Branchen bedienen zu können, ist es also unabdingbar, vielfältige CAD Programme bereitzuhalten. Zudem müssen man die branchenspezifischen Methoden und Standards für die CAD Konstruktion beherrscht werden. Das gleiche Maß an Flexibilität erwartet der Kunde von heute auch, wenn es um die inhaltliche sowie terminliche Gestaltung von Projekten geht. Getrieben durch die eigene Situation der Kunden gibt es häufig nur einen geringen Spielraum, wenn es um den Start von Projekten und deren Fertigstellung geht. Ohne eine gewisse Anzahl von Entwicklern und Konstrukteuren, hat man kaum die notwendigen Möglichkeiten der Koordination aller Bedürfnisse.

2.1 Vom Konstruktionsbüro zum Entwicklungspartner

casim hat eine mehr als 20-jährige Geschichte und hat sich nicht zuletzt aus den oben genannten Abhängigkeiten vom kleinen Konstruktionsbüro zu einem vielfältigen Entwicklungspartner entwickelt. Ein Unternehmen, dass für Kunden aus den Branchen Automotive, Medizintechnik, Aerospace, Maschinenbau und Anlagentechnik die richtigen CAD Programme vorhält. Eine 100-köpfige Mannschaft stellt sicher, dass immer der richtige Experte zur richtigen Zeit bereitsteht, um den hohen Anforderungen des Kunden gerecht zu werden.

Zum Selbstverständnis der casim gehört, neue und ungewohnte Aufgaben als Chance zur Weiterentwicklung zu verstehen. Nicht nur als Möglichkeit, neue Kunden zu gewinnen. Es geht vielmehr darum, neue Kompetenzen, zum Beispiel in der Konstruktion, zu erwerben. Oder Fähigkeiten in der Anwendung neuer CAD Programme. Diese Offenheit für Neues ist einer der wesentlichen Schlüssel für den Erfolg der casim und dafür, dass wir heute für namhafte Unternehmen in Deutschland und Europa als verlässlicher Entwicklungspartner gelten.

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Quellen:

Handbuch Konstruktion herausgegeben von Rolf Steinhilper, Frank Rieg

Das Ingenieurwissen: Entwicklung, Konstruktion und Produktion von Karl-Heinrich Grote, Frank Engelmann, Wolfgang Beitz, Max Syrbe, Jürgen Beyerer, Günter Spur