Produktentwicklung und Simulation

Modul im Masterstudiengang Angewandte Kunststofftechnik (M.Eng.)

Die Studierenden sollen die Spezifik der Entwicklung von technischen Kunststoffprodukten erkennen und kreativ umsetzen lernen. Es geht darum, den Prozess der Produktentstehung in seiner ganzen Komplexität zu begreifen und effizient umzusetzen, Kunststoffprodukte in Zusammenhang mit den technologischen Möglichkeiten zu gestalten und damit den technischen Anforderungen genügende sowie wettbewerbsfähige Kunststofferzeugnisse zu entwickeln.

Im Rahmen des berufsbegleitenden Studiums sollen „Neulinge“ eine wertvolle Anleitung erhalten und „Erfahrene“ ihr Wissen ergänzen. Die bei der Verarbeitung polymerer Werkstoffe gegebene Chance hoher Designfreiheit soll mit den werkstofflichen Möglichkeiten kombiniert und Leichtbau praktiziert werden. Dabei sollen die Studierenden Simulationsmethoden kennenlernen mit dem Ziel, technisch-technologische Lösungen anzustreben, die im Vorfeld meist hoher Werkzeug- und Ausrüstungskosten ein technisch und ökonomisch optimiertes Produkt gewährleisten.

Die im Modul 2 “Konstruktion, Gestaltung und Berechnung von Kunststoffteilen“ erlernten Prinzipien sollen in diesem Modul kreativ und ökonomisch wirksam umgesetzt werden.

1. Grundlagen der Produktentwicklung

• Markt- bzw. Kundenforderungen an das Produkt
• Produkt- und Technologielebenszyklus
• Neu-/Weiterentwicklung, Modellpflege
• Wertschöpfungskette
• Diversifikation und Differenzierung
• Produktentwicklungsprozess
• Einsatzbereiche für Kunststoffprodukte
• Vorzüge und Grenzen des Kunststoffeinsatzes gegenüber herkömmlichen Werkstoffen

2. Grundlagen der Produkt- und Programmplanung

• Informationen aus Markt und Unternehmen
• Kernkompetenzen
• Unternehmens- und Produktstrategie
• Produktprogramm festlegen
• Von der Idee bis zur Produktdefinition
• Planung der Produktrealisierung
• Planung Produktbetreuung, -vertrieb, -recycling
• Planung der Qualitätssicherung

3. Konzeptfindung für das Produkt in der Anwendung

• Erarbeitung eines Pflichtenheftes anhand eines Fragekataloges
• Strukturanalyse
• Schutzrechtsanalyse
• Morphologischer Kasten zur systematischen Suche
• Analyse gestaltungsrelevanter Technologien
• Bewertung von Konzepten
• Kreative Methoden für die Konzeptphase

4. Rapid Prototyping

• STL-Verfahren
• Vakuumabguss
• Spanend hergestellte Prototypen
• Druckerverfahren
• Polymerisationsverfahren
• Vorserienwerkzeuge aus Aluminium mit Original-Materialabformung

5. Produktentwicklung

• Applikationsgebundene Gestaltungskriterien
• Marktgebundene Gestaltungskriterien – Umorientierung von billig zu preiswert

6. Toleranzen von Kunststoffteilen

• Aufgaben- und Begriffsdarstellung
• Das ISO-Toleranzsystem
• Toleranznormen für Kunststoffe und Kunststoffprodukte
• Einflussfaktoren und Ursachen

7. Auslegung/Dimensionierung von Kunststoffteilen

• Dimensionierungsziele
• Besonderheiten bei der Kunststoffdimensionierung
• Kennwerte für die Dimensionierung
• Dimensionierungskonzepte
• Herkömmliche Dimensionierung
• Dimensionierung von Kunststoffteilen mit der Finite-Elemente- Methode (FEM)

8. Fertigungssimulation Grundsätzliches zur Fertigungssimulation

• Datenaufbereitung und Modellerstellung
• Auswertung der Simulation
• Demonstrationsbeispiel Spritzgieß-Simulation mit: Demonstrationsbeispiel Füllsimulation für Compositebauteile mit dem RTM-Verfahren

• Kunststoffkunde und Chemie der Kunststoffe
• Konstruktion, Gestaltung und Berechnung von Kunststoffteilen
• Methodische Aspekte
• Kunststoffverarbeitung I
• Kunststoffverarbeitung II
• Verbundwerkstoffe
• Qualitätsmanagement
• Werkstoffprüfung der Kunststoffe
• Werkzeug- und Formenbau
• Kunststoffrecycling und Umweltmanagement
• Rechtliche Aspekte
• Betriebswirtschaftliche Aspekte
• Energiewirtschaftliche Aspekte in der Produktion
• Master-Thesis und Kolloquium