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Eine digital unterstützte Methodik zur sensorischen Nutzung von Konstruktionselementen

Kraus, Benjamin (2024)
Eine digital unterstützte Methodik zur sensorischen Nutzung von Konstruktionselementen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00026617
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/26617

Kurzbeschreibung (Abstract)

Diese Arbeit dreht sich um die Entwicklung einer Methodik zur sensorischen Nutzung von Konstruktionselementen sowie um die Digitalisierung der Werkzeuge, welche in der Methodik zum Einsatz kommen. Die Arbeit bewegt sich somit in den Themenfeldern der Sensorik, der methodischen Produktentwicklung, der Digitalisierung von Methoden und der damit verbundenen Softwareentwicklung. Zur Umsetzung des Ziels, die sensorische Nutzung von Konstruktionselementen methodisch sowohl effektiv als auch effizient zu unterstützen, kommt nach der Vorstellung des Stands der Forschung die Forschungsmethode Action Research zum Einsatz. Deren iterativer Aufbau führt zu den drei großen Handlungsblöcken dieser Arbeit.

Im ersten Teil wird eine Methodik zur sensorischen Nutzung von Konstruktionselementen induktiv entwickelt. Hierzu wird die Konzeptphase des allgemeinen Entwicklungsmodells der Produktentwicklung gezielt auf die Nutzung für sensorisch nutzbare Komponenten angepasst, indem die Analyse und Konzeptentwicklung gezielt durch dafür geeignete Werkzeuge unterstützt wird. Die Beurteilung der Konzepte erfolgt durch eine Auswahl und Bewertung der Konzepte. Die Bewertung wird dabei gezielt durch ein allgemeines Zielsystem, welches Kriterien zur Berechnung der technischen Wertigkeit umfasst, unterstützt.

Die Analyse der Methodik führt zum zweiten und größten Handlungsblock, der Entwicklung einer graphenbasierten Datenbank physikalischer Effekte. Dieser Effektgraph wird durch eine zugehörige Software unterstützt, welche es ermöglicht, aus der Datenbank Effektketten zu bilden und mit Hilfe dieser die methodische Entwicklung sensorisch nutzbarer Konstruktionselemente zu unterstützen. Die Kombination aus Datenbank und Software ermöglicht es, die für die Methodik wichtigen Kriterien zügig auszugeben. Für das Kriterium des Störgrößeneinflusses wird eigens ein Algorithmus aufgebaut, welcher die bisherige methodische Bewertung des Störgrößeneinflusses komplett automatisiert.

Im dritten Handlungsblock wird dazu passend eine digitale Beschreibungsform für technische Systeme entwickelt, welche es ermöglicht, mit dieser Effektketten gezielt zu filtern. Hierzu erlaubt die Beschreibungsform die Darstellung sowohl von Komponenten als auch von Interaktionen in technischen Systemen.

Am Ende jedes Handlungsblocks erfolgt eine Reflexion des Vorgehens und die Evaluation der Ergebnisse. Aus dieser lässt sich der weitere Handlungsbedarf für den nächsten Block ableiten. Als finale Evaluation aller Arbeitsergebnisse wird eine Studie mit ProbandInnen aus dem industriellen Umfeld durchgeführt. In dieser zeigt sich, dass der Einsatz der Methodik signifikant stark zur Verbesserung der Konzeptentwicklung für sensorisch nutzbare Komponenten beiträgt.

Die Arbeit schließt mit einem Fazit zum Erfüllungsgrad der gesetzten Ziele und Forschungsfragen sowie einem Ausblick auf künftige Forschungspotentiale.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2024

Autor(en):

Kraus, Benjamin

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Eine digital unterstützte Methodik zur sensorischen Nutzung von Konstruktionselementen

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Kirchner, Prof. Dr. Eckhard ; Kreimeyer, Prof. Dr. Matthias

Publikationsjahr:

27 März 2024

Ort:

Darmstadt

Kollation:

XIX, 142, XX-CVII Seiten

Datum der mündlichen Prüfung:

12 Dezember 2023

DOI:

10.26083/tuprints-00026617

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/26617

Kurzbeschreibung (Abstract):

Die Arbeit schließt mit einem Fazit zum Erfüllungsgrad der gesetzten Ziele und Forschungsfragen sowie einem Ausblick auf künftige Forschungspotentiale.

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

This work revolves around the development of a methodology for the sensory use of design elements and the digitization of the tools used in the methodology. The work thus moves in the subject areas of sensor technology, methodical product development, the digitization of methods and the associated software development. To implement the goal of supporting the sensory use of design elements methodologically both effectively and efficiently, the research method Action Research is used after the presentation of the state of the art. Its iterative structure leads to the three major action blocks of this thesis.

In the first part, a methodology for the sensory use of design elements is inductively developed. For this purpose, the concept phase of the general development model of product development is specifically adapted to the use for sensory usable components by specifically supporting the analysis and concept development with tools suitable for this purpose. The assessment of the concepts is carried out by selecting and evaluating them. The evaluation is specifically supported by a general target system, which includes criteria for calculating the technical value.

The analysis of the methodology leads to the second and largest block of action, the development of a graph-based database of physical effects. This effect graph is supported by associated software, which makes it possible to form effect chains from the database and to use them to support the methodical development of sensory utilizable design elements. The combination of database and software makes it possible to quickly output the criteria that are important for the methodology. For the criterion of the influence of disturbances, an algorithm is developed which completely automates the previous methodical evaluation of disturbances.

In the third action block, a digital description form for technical systems is developed, which makes it possible to filter generated effect chains in a targeted manner. For this purpose, the description form allows the representation of components as well as of interactions within technical systems.

A reflection on the procedure and an evaluation of the results take place at the end of each action block. The need for further action in the next block can be derived from this. As a final evaluation of all work results, a study is conducted with test persons from the industrial environment. This shows that the use of the methodology contributes significantly to the improvement of the concept development for sensory usable components.

The thesis finishes with a conclusion on the degree of fulfillment of the set goals and research questions as well as an outlook on future research potentials.

Englisch

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-266178

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Produktentwicklung und Maschinenelemente (pmd)

Hinterlegungsdatum:

27 Mär 2024 13:31

Letzte Änderung: