Konzept und Architektur fur einen mechatronischen Effektkatalog - Unterstuzung des Konstrukteurs in den fruhen Phasen der Entwicklung mechatronischer Produkte

摘要

Der rasante Einzug der Mechatronik in die moderne Produktentwicklung konfrontiert den Konstrukteur mit standig komplexer werdenden Problemstellungen. Er bewegt sich zunehmend auf Gebieten, die nicht mehr dem klassischen Begriff des Maschinenbauingenieurs zugeschrieben werden. Es kann daher von primar in einer Fachdisziplin ausgebildeten Entwicklern nicht erwartet werden, uber vertiefte Kenntnisse neben der Technischen Mechanik und der Thermodynamik auch noch in der Elektrodynamik zu verfugen. Hinzu kommt, dass unterschiedliche Entwicklungsmethodiken der einzelnen Domanen so miteinander verknupft werden sollen, dass Synergiepotentiale bereits in den fruhen Phasen der Produktentwicklung zum Tragen kommen. Unter diesem Aspekt hat sich die Konzeptphase als entscheidend erwiesen. Zur Losungsfindung wird ahnlich wie in der klassischen Konstruktionsmethodik die Aufgabe in eine Reihe von Teilfunktionen zerlegt, fur welche dann Effekte zur Realisierung gesucht werden. Dabei geht man davon aus, dass neben den physikalischen Effekten auch Effekte aus der Informationsverarbeitung zur Verfugung stehen, welche zu einem generalisierten Effekt zusammengefasst werden. Letztere Effekte bringen den Vorteil mit sich, dass beliebige Nichtlinearitaten zur Losung ermoglicht werden. Augenmerk liegt hier auf der Charakterisierung und Beschreibung von physikalischen Effekten. Ziel ist es, dem Konstrukteur ein Werkzeug an die Hand zu geben, mit dem er auf die volle Bandbreite der unterschiedlichen Fachdisziplinen zugreifen kann, ohne gleichzeitig uber Expertenwissen in den einzelnen Gebieten zu verfugen. Im Maschinenbau sind fruhere Ansatze wie z.B. von Roth bekannt, die auf einer sogenannten Funktionsmatrix basieren. Um heutigen Anspruchen gerecht zu werden, reicht es allerdings nicht mehr aus einen Katalog in Papierform aufzustellen. Vielmehr erwartet der Anwender rechnerbasierte Losungen, die u.a. ein schnelles und effizientes Suchen ermoglichen. Des Weiteren erscheint der Ansatz der Konstruktionskataloge nicht ausreichend, um eine komplette Materialbeschreibung zu gewahrleisten. Mit den Zwangsbedingungen Kinetik und Kinematik stellt daher alleine die Materialtheorie (Konstitution) die Grundlage fur mechatronische Effekte dar. Es wird ein Ansatz vorgestellt, wie programmtechnisch ein elektronischer Effektkatalog verwirklicht werden kann, der sich nicht auf eine Fachdisziplin beschrankt, sondern versucht, unter Hinzunahme disziplinubergreifender Effekte (z.B. elektrorheologischer Fluide) ein moglichst grosses Spektrum von Losungsalternativen abzudecken. Das Konzept gliedert sich in drei Module. Den Generator, zur Eingabe bekannter Materialgleichungen, den Assistenten, der beim Aufstellen neuer Materialgleichungen auch unerfahrene Anwender fuhren soll, sowie das Recherche-Modul, das unter verschiedenen Aspekten ein Durchsuchen des Datenbestands erlaubt.