Eine der Herausforderungen im Produktentstehungsprozess mechatronischer Systeme liegt in der umfassenden Validierung der Produkteigenschaften. Diese wird heute noch überwiegend experimentell mittels realer Prototypen auf Prüfständen und im Betriebsversuch durchgeführt. Das Vorziehen von Validierungsaufgaben in frühe Phasen der Produktentwicklung verhindert kostenintensive Probleme in späteren Phasen. Insbesondere die Integration komplexer mechatronischer Systeme wie z.B. automobile Antriebsstränge erfordert zur Sicherstellung der Zeit-, Kosten- und Qualitätsziele eine umfassende Überprüfung in frühen Entwicklungsphasen. Daraus folgt die Forderung nach einer durchgängigen Beschreibung der funktionalen, dynamischen und geometrischen Produkteigenschaften während des gesamten Entwicklungsprozesses. In der vorliegenden Arbeit wird eine neue Methode zur modellbasierten Validierung von mechatronischen Systemen am Beispiel der Antriebsstrangentwicklung vorgestellt und damit ein Beitrag zur virtuellen Produktentwicklung geleistet. In der Arbeit wird zunächst in das Themenfeld der Validierung in der Produktentwicklung und der Prüfstandstechnik eingeführt. Nach Darstellung des Stands der Technik werden die Anforderungen an eine Methode zur modellbasierten Produktvalidierung erarbeitet. Die vorgestellte Methode basiert auf dem Konzept des erweiterten Elementmodells und wird in einer modularen Entwicklungsumgebung im Prüffeld des IPEK - Instituts für Produktentwicklung exemplarisch umgesetzt. Die Systemarchitektur des Prüffeldes sowie die wesentlichen Module der aufgebauten Modellbibliothek werden vorgestellt. An mehreren Anwendungsbeispielen aus dem Bereich der Antriebstechnik von Fahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen werden das Potenzial und der Nutzen der Methode aufgezeigt. Die Beispiele umfassen rein mechanische, elektromechanische, thermodynamische und hydraulische Systemkomponenten sowie deren zugehörige Steuergeräte.
Modellbasierte Methoden für die Validierungsphase im Produktentwicklungsprozess mechatronischer Systeme am Beispiel der Antriebsstrangentwicklung
Model-based methods for the validation phase in the product development process of mechatronic systems by example of powertrain development
2006
203 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Modellmethode , Bewertungsmethode , Produktentwicklung , Mechatronik , Kraftübertragungskomponente , technische Entwicklung , produktbezogene Eigenschaft , Zeiteinsparung , Kostensenkung , Qualitätserhöhung , Funktionssicherheit , dynamische Eigenschaft , mathematische Eigenschaft , Prüfstand , Entwicklungsstand , Antriebstechnik , Arbeitsmaschine , Fahrzeug , elektromechanisches Bauelement , thermodynamische Eigenschaft , hydraulisches System , Steuereinrichtung