Virtuelle Produktentwicklung A Kapitel 5

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Author:
toebber
ID:
262347
Filename:
Virtuelle Produktentwicklung A Kapitel 5
Updated:
2014-02-20 04:24:46
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Virtuelle Produktentwicklung
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Virtuelle Produktentwicklung CAx-Prozessketten
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  1. Nennen sie verschiedene CAx-Prozessketten.
    • CAD-FEM (Finite Elemente Methode)
    • CAD-MKS (Mehrkörpersimulation)
    • CAD-DMU (Digital Mock-Up)
    • CAD-VR/AR (Virtual/Augmentet Reality)
    • CAD-RPT (Rapid Prototyping)
    • CAD-TPD (Technische Produktdokumentation)
    • CAD-NC/RC/MC (Fertigung, Handling, Messen)
    • CAD-PPS (Produktionsplannung und -steuerung)
  2. Welche Merkmale haben die Prozessketten?
    Der Vorteil des Arbeitens in CAx-Prozessketten liegt darin, dass einmal erzeugte Produktdaten ständig weiterverarbeitet werden können. Dies hat die Reduzierung bzw. die Vermeidung eines wiederkehrenden Modellierungsaufwandes und die Reduzierung von Fehlerquellen zur Folge. Die Einrichtung dieser Prozessketten verbessert den Produktentwicklungsprozess durch die Weiterverarbeitung bestehender Produktdaten.
  3. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-FEM.
    Diskretisierung (Approximation) der Geometriedaten zur Berechnung von Spannungsverteilungen und Verformungen sowie Temperaturverhalten (numerisch)
  4. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-MKS.
    Nutzung von Produktstruktur und Geometriedaten zur kinematischen und dynamischen Analyse des Bauteil- bzw. Baugruppenverhaltens.
  5. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-DMU.
    Übertragung der Produktstruktur und Geometriedaten (Approximation) in ein Ersatzmodell (vereinfachte Repräsentation) -> ermöglicht verschiedene Untersuchungen am Bildschirm (Ein-/Ausbau, Schwerpunktslage,...). Approximation durch Tesselierung oder Triangulierung
  6. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-VR/AR.
    Übertragung von Geometriedaten in eine virtuelle Umgebung (VR) oder in eine reelle Szene (AR) mit zusätzlicher Möglichkeit der Interaktion
  7. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-RPT.
    Übertragung der Geometriedaten in eine vom RPT-System hinreichend genau abbildbaren Darstellung (Approximation via STL=Datenformat für Stereolithographieverfahren) und Erstellung realer Bauteile -> Flächenrückführung (im Falle einer Änderung) in CAD möglich -> CAD-Modell wird als Original angesehen
  8. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-TPD.
    Ableitung technischer Dokumente aus 3D-CAD-Daten (Technische Zeichnungen, Stücklisten, Produktkataloge,...) auch für Einkauf Vertrieb und Service (Explosionsdarstellungen, Rendering,...)

    • 3D->2D Transformation
    • Ansichten
    • Schnitte und Ausbrüche
    • Darstellungsnormen
  9. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-NC/RC/MC.
    Auch als Arbeitsvorbereitung bezeichnet. Aufbauend auf 3D-CAD-Daten wird der Maschinencode für die Fertigungs-, Handling- und Messmaschine entwickelt und simuliert.
  10. Erklären sie detailliert die Prinzipien, Einsatzbereiche und Zweck der Prozesskette CAD-PPS.
    Planung des Produktionsablaufs durch gesammelte Produktdaten. Weiterleitung der Daten mittels PDM (Product Data Management) und STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) Format.
  11. Welche verschiedenen Formen der Dokumentation von Produktinformationen kann man generell unterscheiden?
    • statische Darstellung:
    • - technische Zeichnung
    • - strukturelle Darstellungen (Listen, Tabellen,...)
    • - symbolische Darstellungen (Wirkstrukturen, Schemapläne, Diagramme,...)
    • - Illustration (Rendering)

    • dynamische Darstellung:
    • - NC-Steuerdaten
    • - Animation
    • - Simulation
  12. Zu welchen Zwecken wird die Produktdokumentation benötigt?
    • Informieren
    • Archivieren
    • Weitergabe
    • Weiterverwendung
    • Weiterverarbeitung
  13. Welche Formen der Produktdokumentation lassen sich aus einem vollständig beschriebenen Volumenmodell ableiten?
    • Technische Zeichnungen
    • Stücklisten
    • Arbeitspläne
    • Illustrationen
  14. Was ist ein Digital Mock-Up?
    Virtuelle Atrape/Ersatzmodell. Produktstruktur und Geometrie werden in DMU-System übertragen und durch Approximation (meist Triangulierung) vereinfacht. Ein DMU dient zur Simulation von Ein- und Ausbauvorgängen sowie zur Kollisions- und Schwerpunktanalyse.
  15. Welche Arten von Digital Mock-Ups lassen sich unterscheiden?
    • Native DMU: Direkte Umwandlung nativer CAD-Daten in DMU-Format. Beibehaltung der Attribute und Metadaten. Datenmenge entspricht der des CAD-Modells.
    • Derivate DMU: Konvertierung der 3D-CAD-Daten nötig. Keine bidirektionale Kopplung von CAD- und DMU-Modell möglich. Attribut- und Metadatenübertragung von Konverter und Zielformat abhängig. Geringere Datenmenge. Zusammenführung in zentrales Modell aus verschiedenen CAD-Systemen möglich.
  16. Welche Vorteile bringt DMU mit sich?
    DMU-Systeme können aufgrund der vereinfachten geometrischen Repräsentation graphische Darstellungen sehr schnell berechnen und sie können insbesondere auch große Datenmengen verarbeiten.
  17. Für welche Untersuchungen können Digital Mock-Ups eingesetzt werden?
    • Integration verschiedener Geometriemodelle in ein Gesamtmodell (über IGES, STEP, VMRL, STL,...)
    • Visualisierungsgeometrien und Prüfung
    • Gewichts- und Schwerpunktberechnung
    • Ein- und Ausbau- sowie Ergonomieuntersuchungen
    • Koorperationswerkzeug für Besprechungen
  18. Erläutern sie den Nutzen von Digital Mock-Ups im Zusammenhang mit der vorherrschenden Marktkonkurrenz hinsichtlich wirtschaftlicher Dimensionen.
    • Verlagerung und Verdichtung der Entwicklung -> höhere Entwicklungskosten
    • Dafür früher auf dem Markt -> Firstcomer-Vorteil -> früherer und höherer Gewinn
  19. Was bedeuten Tesselation und Triangulation? Skizzieren sie den Unterschied.
    • Tesselierung: Beschreibung einer komplexen Oberfläche durch Polygone (Approximation)
    • Triangulierung: Beschreibung einer komplexen Oberfläche durch Dreiecke (approximiert). Beschaffenheit und Genauigkeit vom Benutzer wählbar.
  20. Legen sie die Unterschiede zwischen der Auslegungsrechnung und der Optimierungsrechnung/Kontrollrechnung dar.
    • Auslegungsrechnung: findet in den frühen Phasen der Produktentwicklung statt
    • Kontrollrechnung: kommt erst gegen Ende oder nach Abschluss der Konstruktion zum Einsatz (z.B. Einhaltung von Sicherheiten)
  21. Nennen sie einige Eigenschaften von CAD-Modellen, die direkt in CAD-Systemen berechnet oder analysiert werden können.
    • Winkel
    • Abstände
    • Volumina
    • Mantelfläche
    • Masse
    • Schwerpunktkoordinaten
    • Trägheiten
  22. Welche ist die am meisten verwendete Methode zur Optimierungsrechnung?
    Finite-Elemente-Methode
  23. Welche Schritte führen von einem reinen Geometriemodell zu einem für die FEM geeigneten Modell?
    • Einlesen des CAD-Modells in den FE-Prozessor
    • Geometridiskretisierung durch FE-Netz mit hinreichender Genauigkeit (Benutzer hat Einfluss)
    • Zuweisen von Werkstoffeigenschaften
    • Aufbringen entsprechender Rand- und Lastbedingungen
    • -> Berechnung und Auswertung
  24. Wie kann man die Geometrie für die FE-Methode zuverlässig vereinfachen?
    • Vernachlässigung nicht maßgeblicher Gestaltelemente (Radien, Fasen, kleine Bohrungen,...)
    • Vereinfachen auf zweidimensionalen Fall
    • Symmetrieausnutzung (achsial- oder rotationssymmetrischer Modellaufbau -> es muss zudem Lastsymmetrie gegeben sein)
  25. Nenen sie einige Anwendungsfelder der FEM-Analyse.
    • Statische Probleme: Spannung, Verschiebung
    • Dynamische Probleme: Schwingungsanalyse
    • Potentialprobleme: Felder, Strömungen, Schall
  26. Welche weiteren Analyseverfahren kennen sie?
    Boundary-Element-Methode -> kinematische und dynamische Analyse
  27. Nennen sie einige Anwendungen für die kinematische und dynamische Analyse.
    • kinematische Analyse: Bewegungsimulation einzelner Bauteile in einer Baugruppe gegeneinander
    • dynamische Analyse: zusätzlich zur Kinematik wird der dynamische Einfluss der Bauteile und die resultierenden Schwingungen und Verformungen berücksichtigt
  28. Was versteht man unter dem Begriff "Rapid Prototyping and Tooling"?
    • Schnelle Prototypenherstellung.
    • Das Rapid Prototyping ist ein Mittel zur präventiven Qualitätssicherung, da mit den Prototypen in einer sehr frühen Entwicklungsphase Konstruktionsfehler vermieden werden können.
  29. Nennen sie Verfahren zur schnellen Erzeugung von Prototypen. Wie werden sie kategorisiert?
    • Laminated Object Manufacturing (sukzessives Konturschneiden und Verkleben von Folien)
    • Solid Ground Curing (schichtweises Aushärten eines Photopolymers bei Bestrahlung mit UV-Licht durch eine Negativ-Maske)
    • Selective Laser Sintering (eine dünne Pulverschicht wird durch das Auftreffen eines Lasers an definierten Stellen durch Erwärmung (Sintern) ausgehärtet)
    • Fused Deposition Modeling (schichtweises lokales Abscheiden von Material aus einer in der Ebene beweglichen Düse)
    • 3D-Printing (lokales Verfestigen eines pulverförmigen Ausgangsmaterials mit Hilfe eines über eine Ink-Jet-Düse aufgetragenen Binders)
  30. Welches Datenformat ist die Grundlage für die Rapid Prototyping Technologie?
    STL (Standard Triangulation Language oder Standard Tesselation Language)
  31. Definieren sie die Begriffe Virtuelle und Erweiterte Realität.
    • Mit den Methoden der Virtuellen Realität wird das Objektverhalten in einer immersiven Umgebung simuliert. Der Nutzer steht im Mittelpunkt einer Szene und steuert den Ablauf dieser Szene.
    • Mit den Methoden der Erweiterten Realität können physikalisch noch nicht existierende, virtuelle Objekte in eine reale Szene eingeblendet werden.
  32. Was ist VRML? Wie sieht die Syntax der VRML für ein Objekt aus?
    Virtual Reality Exchange Format
  33. Welche Schritte führen von reinen Volumenmodellen zur Simulation des Fertigungsprozesses?
    • Roh- und Fertigteildefinition
    • Werkzeugdefinition
    • Parameterdefinition für die Bearbeitung (Drehzahl, Vorschub, Zustellung,...)
    • Simulation der NC-Bearbeitung
  34. Welche Information enthält der NC-Code?
    • Allgemeine Angaben (Maschine,Bauteilart)
    • Rohteildefinition (Abmaße)
    • Fertigteildefinition (Abmaße)
    • Technologische angaben (Material)
    • Bearbeitungsdefinition (Werkzeugdefinition, Qualitätstufe, Drehzahl, Vorschub, Zustellung)
  35. Was ist der Unterschied zwischen NC-Code und CL-Code?
    • CL-Code (CLDATA-File=Cutter Location) ist ein maschinenunabhängiges Dateiformat aus dem unter Zuhilfenahme eines Postprozessors ein NC-File erstellt werden kann.
    • CLDATE sind dabei NC-Steuerungssätze in einem neutralen genormten Format vorliegen

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