Die Menschheit bedient sich seit jeher an den unterschiedlichsten Werkzeugen zur Antwortfindung. Es werden Versuche durchgeführt, um nach mehrmaligen Misserfolgen, eine passende Lösung zu ermitteln. Laut Nietzsche ist es nicht von Belang, ob ein Versuch gelingt oder nicht. Beide Resultate liefern eine Aussage und einen Mehrwert für denjenigen, der weiß, wie damit umzugehen ist. Das positive Resultat, der Erfolg, zeigt dem Fragensteller einen richtigen Weg zu dem gewünschten Ziel. Aber auch das negative Resultat, der Misserfolg, stellt einen Mehrwert dar. Der Fragensteller weiß anschließend, dass dieser Weg definitiv nicht der Richtige ist und auch keine Wiederholung das erhoffte Ergebnis zeigt. An dieser Stelle ist jedoch für moderne Entwicklungs- und Forschungsunternehmen eine derart langwierige und kostenintensive Vorgehensweise nicht mehr zeitgetreu. Diese Versuche (Simulationen) wurden digital an Computern mittels unterschiedlichster Software durchgeführt.
Es mussten die Randbedingungen und Verknüpfungen erfasst werden. Anschließend wurden die Parameter mittels der bekannten Ergebnisse feinjustiert und der Realität so nah wie nötig und möglich nachempfunden. Im letzten Schritt sind unzählige virtuelle Versuche durchlaufen worden, um ein Objekt zu bemessen oder zu modellieren. Das Ziel war es, eine virtuell funktionierende Darstellung eines Objektes zu erhalten, um im Anschluss bestenfalls einen funktionierenden Prototyp herzustellen. An diesem Ende der Entwicklungskette reiht sich der aktuelle Stand der Technik ein, das Rapid Prototyping.
Diese wissenschaftliche Ausarbeitung befasst sich ausführlich mit dem Begriff "Rapid Prototyping" selbst sowie seinen Vorzügen in der komplexen Anwendung der mechatronischen Systematik. Außerdem wird konkret das Vorgehen und Vorgehensmodell mit Rapid Prototyping anhand eines Beispiels erörtert. Abschließend wird die Frage gestellt, wie Matlab Simulink das Rapid Prototyping unterstützt und inwiefern der Aspekt der Wiederverwendung zutrifft.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Ziel und Aufbau des Assignments
- 3. Grundlagen Erläuterung
- 4. Optimierung im komplexen mechatronischen System
- 5. Unterstützung durch Matlab Simulink
- 6. Erläuterung für die Integration im praktischen Umfeld
- 7. Zusammenfassung der Ergebnisse
- 8. Fazit mit Ausblick
- 9. Literaturverzeichnis
- 10. Abbildungsverzeichnis
Zielsetzung & Themen
Diese wissenschaftliche Arbeit zielt darauf ab, das Konzept des Rapid Prototyping und die unterstützende Software Matlab Simulink detailliert zu erläutern. Die zentrale Forschungsfrage befasst sich damit, wie Rapid Prototyping die Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme optimiert und wie der Aspekt der Wiederverwendung dabei zum Tragen kommt, sowie dessen praktische Integration in industrielle Abläufe.
- Detaillierte Erläuterung des Rapid Prototyping.
- Die Rolle und Unterstützung von Matlab Simulink im Prototyping-Prozess.
- Optimierung komplexer mechatronischer Systeme durch Rapid Prototyping.
- Der Wert der Wiederverwendung von Komponenten und Erfahrungen.
- Praktische Integration von Rapid Prototyping, illustriert am Beispiel des Spiralmodells.
- Analyse betriebswirtschaftlicher und technischer Aspekte der Fertigung.
Auszug aus dem Buch
6. Erläuterung für die Integration im praktischen Umfeld
In diesem Kapitel wird das Rapid Prototyping mit dem konkreten Vorgehen und Vorgehensmodell an einem Beispiel erläutert. „[...] Vorgehensmodelle beschreiben das Vorgehen der Systementwicklung (auch als Entwicklungsmethode bezeichnet) und legen fest, welche Aktivitäten wann, von wem und unter Nutzung welcher Methoden auszuführen sind."12 Durchaus bekannt sind die einschlägigsten Modelle wie Wasserfall-, Spiral- und das V-Modell.
Für die Erläuterung im praktischen Umfeld wird eine grundlegende Unternehmensbeschreibung erstellt und das Ziel genauer definiert. Der Einsatz von Rapid Prototyping wird in einem Zulieferbetrieb von Konsolenbauteilen für die Automobilindustrie geplant. Die Technologie Rapid Prototyping ist im Unternehmen zu integrieren. Der Einsatz ist in der Prototypenbeschaffung für die verschiedensten Konsolen entsprechend der Modelle vorgesehen. Es sind körperliche Modelle für die geplante Serienproduktion anhand bereits entwickelter Prototypen zu verändern oder gänzlich neu zu gestalten. Außerdem ist die Beschaffung zu verbessern, die Materialwirtschaft zu optimieren um letztendlich auch die Kosten zu senken. Die Abbildung 213 zeigt das Konzept des Spiralmodells, welches sehr gut auf die Entwicklung „[...] von Prototypen, die eine kontinuierliche Prüfung des Systems und Lernkurve [...] "14 benötigen angewandt werden kann. Außerdem ermöglicht das Spiralmodell verschiedene Vorgehensmodelle zu mischen und deren Vorteile für das Projekt zu nutzen. „Ein Spiralmodell vereint die Vorteile einer spezifikationsorientierten Entwicklung und einer prototypischen Entwicklung. Bei jedem Iterationszyklus kann das geeignete Vorgehensmodell gewählt werden."15
Das Spiralmodell teilt sich pro Umlauf in vier unterschiedliche Schritte auf:
Schritt 1:16
Der erste Schritt beinhaltet alle Tätigkeiten, die zur Analyse der Ziele, Anforderungen und Lösungsalternativen nötig sind. Es werden Ziele erarbeitet, die Entwürfe (Grob- und Feinentwurf) erstellt und mögliche Alternativen erfasst und beschrieben. Mit dem gewählten Beispielunternehmen des Automobilzulieferers für Konsolenbauteile kann der erste Schritt folgende Inhalte vorweisen: Die Ermittlung der technischen Rahmenbedingungen gemäß dem Vorgabenkatalog des Fahrzeugherstellers, die Materialeigenschaften und aber auch die Kosteneinschätzung. In der Automobilindustrie ist es üblich, den Zulieferfirmen genaue maximale Stückpreise vorzugeben. Anhand dieser Vorgaben muss das Unternehmen eine Analyse durchführen. Das Rapid Prototyping kann somit schon in der Analysephase mit Daten gefüttert werden. Es können die verschiedenen zur Verfügung stehenden Materialien erfasst und zur Datenerhebung in das Rapid Prototyping Programm eingegeben werden. Später kann aus diesem Informationspool geschöpft werden, um ein erstes Muster zu erstellen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in das Rapid Prototyping ein und beleuchtet dessen Bedeutung für die Antwortfindung und die Entwicklung mechatronischer Systeme, wobei die Unterstützung durch Matlab Simulink und der Aspekt der Wiederverwendung thematisiert werden.
2. Ziel und Aufbau des Assignments: Hier werden das Hauptziel der Arbeit, die detaillierte Erläuterung von Rapid Prototyping und Matlab Simulink, sowie der strukturierte Aufbau der gesamten wissenschaftlichen Ausarbeitung dargelegt.
3. Grundlagen Erläuterung: Das Kapitel definiert Rapid Prototyping als ein „Computer Integrated Manufacturing" (CIM) Verfahren, das die rechnergestützte, effiziente Fertigung von 3D-Modellen aus Konstruktionsdaten ermöglicht und industrielle Anforderungen erfüllt.
4. Optimierung im komplexen mechatronischen System: Dieses Kapitel untersucht, wie Rapid Prototyping zur Verbesserung und Beschleunigung der Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme beiträgt, indem es schnelle, kostengünstige und realitätsnahe Prototypenfertigung ermöglicht.
5. Unterstützung durch Matlab Simulink: Hier wird beschrieben, wie die Software Matlab Simulink das Rapid Prototyping durch interaktive Modellierung und Simulation dynamischer Systeme unterstützt, Risiken identifiziert und die Wiederverwendung von Komponenten fördert.
6. Erläuterung für die Integration im praktischen Umfeld: Das Kapitel beleuchtet die praktische Integration von Rapid Prototyping am Beispiel eines Automobilzulieferers, wobei das Spiralmodell als geeignetes Vorgehensmodell zur Prototypenentwicklung detailliert vorgestellt wird.
7. Zusammenfassung der Ergebnisse: Dieses Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse über die Technologie des Rapid Prototyping und die Rolle von Matlab Simulink bei der Optimierung der Entwicklung mechatronischer Systeme zusammen und entkräftet den Aufwand der Datenbereitstellung.
8. Fazit mit Ausblick: Das Fazit unterstreicht die wachsende Bedeutung und die vielfältigen Vorteile des Rapid Prototyping in Verbindung mit Matlab Simulink für verschiedene Branchen, weist aber auch auf den noch vorhandenen Forschungsbedarf in Bezug auf externe Schnittstellen hin.
Schlüsselwörter
Rapid Prototyping, Matlab Simulink, Mechatronische Systeme, Systemanalyse, Prototypenentwicklung, 3D-CAD, CIM-Verfahren, Prozessoptimierung, Simulationssoftware, Spiralmodell, Komponentenwiederverwendung, industrielle Fertigung, Produktentwicklung, Kostenreduktion.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Diese Arbeit befasst sich mit dem Rapid Prototyping und der Software Matlab Simulink, deren Zusammenspiel zur Optimierung der Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme und deren praktischer Anwendung in der Industrie.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themenfelder sind Rapid Prototyping, Matlab Simulink, mechatronische Systeme, Prozessoptimierung und die praktische Integration von Entwicklungsmethoden wie dem Spiralmodell.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es, das Rapid Prototyping und Matlab Simulink ausführlich zu erläutern und zu untersuchen, wie diese Technologien die Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme unterstützen und wie der Aspekt der Wiederverwendung dabei zum Tragen kommt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit analysiert die Konzepte und Anwendungen von Rapid Prototyping und Matlab Simulink theoretisch und erläutert deren Integration im praktischen Umfeld anhand eines Vorgehensmodells, wie des Spiralmodells.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die Grundlagen des Rapid Prototyping, seine Optimierungsfunktionen in mechatronischen Systemen, die Unterstützung durch Matlab Simulink sowie ein konkretes Beispiel für die Integration der Technologie in einem praktischen Umfeld detailliert behandelt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Schlüsselwörter wie Rapid Prototyping, Matlab Simulink, Mechatronische Systeme, Prototypenentwicklung, CIM-Verfahren und Spiralmodell charakterisiert.
Wie trägt Matlab Simulink konkret zur Effizienz des Rapid Prototyping bei?
Matlab Simulink ermöglicht eine interaktive grafische Entwicklungsumgebung zur Modellierung und Simulation dynamischer Systeme, wodurch technische Spezifikationen und Risiken frühzeitig erfasst, Schwierigkeiten beseitigt und bereits erprobte Komponenten wiederverwendet werden können, bevor physische Prototypen erstellt werden.
Welche Vorteile bietet das Spiralmodell für die Integration von Rapid Prototyping im praktischen Umfeld?
Das Spiralmodell vereint die Vorteile einer spezifikationsorientierten und einer prototypischen Entwicklung. Es ermöglicht eine kontinuierliche Prüfung des Systems, fördert eine Lernkurve und erlaubt es, bei jedem Iterationszyklus das am besten geeignete Vorgehensmodell zu wählen, um Prototypen schrittweise zu optimieren und Kosten zu senken.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2022, Rapid Prototyping mit Matlab Simulink, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1438284
