Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V.
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Entwicklungsplaner zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Entwicklung von MID-Produkten (MID-Plan)

Forschungsvorhaben zur frühzeitigen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und zur Unterstützung der Entwicklung von MID-Produkten gestartet.

Sich immer schneller ändernde Märkte bilden eine Herausforderung für produzierende Unternehmen. Nahezu alle Einflussfaktoren, die auf die Unternehmen wirken, wie Kunden, Technologien, Gesetze etc. verändern sich dynamisch. Diese Situation ist grundsätzlich nicht neu. So führte beispielsweise die Industrialisierung zu Beginn des letzten Jahrhunderts zur Einführung der Arbeitsteilung und der Trennung von planenden und ausführenden Tätigkeiten. Heute führt die zunehmende Individualisierung von Produkten zu einer zunehmenden Variantenvielfalt und kürzeren Produktlebenszyklen. Gleichzeitig steigen die Komplexität der Produkte und die Qualitätsanforderungen. Dies führt bei den Unternehmen zu einem stetig wachsenden Zeit- und Innovationsdruck in der Produkt- und Prozessentwicklung. Die räumliche Integration mechanischer und elektronischer Komponenten, verbunden mit Funktionsintegration und Miniaturisierung eröffnet dabei neue Möglichkeiten in der Produktgestaltung. Spritzgegossene Schaltungsträger (Mechatronic Integrated Devices) bilden hierfür ein leistungsfähiges Beispiel.

 

Ein Lösungsansatz für die geschilderte Problematik besteht in der integrativen Entwicklung von Produkt- und Produktionssystem. Strategische Planung, Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung werden nicht mehr als separate Tätigkeiten einzelner Fachdisziplinen betrachtet, sondern ein ganzheitlicher Verhaltens- und Denkansatz gefordert. Dieser bedingt eine systemorientierte Integration der Methoden und Arbeitstechniken aller beteiligten Fachdisziplinen. Weiterhin wird durch die Bildung von interdisziplinären Entwicklungsteams und die Parallelisierung vormals sequentieller Abläufe in der Produkt- und Prozessentwicklung versucht, Qualität, Zeit und Kosten positiv zu beeinflussen. Eine integrative Entwicklung erfordert die Koordination einer Vielzahl paralleler Aktivitäten. Unterschiedliche Fachbereiche und Organisationseinheiten müssen ihre Ergebnisse möglichst früh austauschen und ihre Vorgehensweisen abgleichen.

 

Die für MID-Bauteile typische Integralbauweise verstärkt die interdisziplinären Abhängigkeiten, da sich Änderungen in den Fachdisziplinen gegenseitig beeinflussen. Die Integration von mechanischen und elektronischen Funktionsträgern führt zudem zu zahlreichen Wechselwirkungen innerhalb des MID-Bauteils. Hinzu kommen starke Abhängigkeiten zwischen MID-Produkt und MID-Herstellverfahren. Bereits während der Konzipierung wird das Produktkonzept durch zahlreiche Restriktionen potentieller MID-Herstellverfahren determiniert. Produkt und Produktionssystem sind daher von Beginn an parallel und integrativ zu entwickeln. Neben diesen Herausforderungen und weiteren, wie der langen Time-to-Market durch unstrukturiertes Vorgehen im Entwicklungsprozess, bietet MID enorme Vorteile gegenüber konventionellen Technologien.

 

Vielfach haben Unternehmen wenig Erfahrung bei der Entwicklung von MID-Produkten. Dies wird häufig an einer fehlenden MID-spezifischen Systematik, mit der Produkte entwickelt werden, deutlich. Oft werden MID-Erfahrungen durch einen aufwändigen und zeitintensiven iterativen Lernprozess gesammelt. Die Expertise einzelner Mitarbeiter wird zum entscheidenden Faktor für die erfolgreiche Umsetzung von MID-Produkten. Neben der technologischen Expertise mangelt es häufig auch an objektiven, wirtschaftlichen Kennwerten. Bekannte Standardtechnologien werden auf Grund dessen häufig neueren, unbekannten Technologien vorgezogen.

 

In diesem Verbundprojekt soll daher ein MID-Entwicklungsplaner geschaffen werden, welcher den Entwickler beim MID-gerechten Konstruieren unterstützt und auf einem umfassenden methodischen Instrumentarium aufbaut. Das Instrumentarium umfasst im Wesentlichen unterstützende Methoden, eine Datenbank die u.a. Lösungswissen in Form von Lösungsmustern zur Verfügung stellt sowie die frühzeitige Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Der Planer soll dabei als Softwaretool umgesetzt werden und sich in die vorhandene gängige IT-Landschaft einbetten lassen. Neben den Entwicklungsingenieuren sollen vor allem Projektleiter und -planer, die Produkt und Produktionssystem ebenfalls frühzeitig determinieren und ihre Entscheidungen wirtschaftlich begründen müssen, unterstützt werden.

 

In Zusammenarbeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss (PA), dem insgesamt zwölf Unternehmen entlang der gesamten MID-Prozesskette angehören, wird relevantes Entwicklungswissen abstrahiert und in eine Wissensdatenbank überführt. Dieses kann dann in Form von Mustern und realen Kostensätzen für eine Neukonzeption wiederverwendet werden. Der Einstieg in die Technologie wird damit einer wesentlich breiteren Basis an interessierten Unternehmen ermöglicht. Darüber hinaus sollen die methodischen Ergebnisse des Vorhabens auch geeignet sein, um als Grundlagen für künftige Richtlinien genutzt zu werden.

 

Das Vorhaben wird federführend von der Fraunhofer Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik aus Paderborn bearbeitet, deren Forschungsschwerpunkte von Methoden und Werkzeugen für die Entwicklung mechatronischer Produkte, über modellbasierte Entwürfe für intelligente und effizient entwickelte Systeme bis hin zu Softwarelösungen reichen. Ebenfalls am Projekt beteiligt sind das Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn (HNI), mit seinen Kompetenzen im Bereich der Entwicklungsmethodik sowie der integrativen Konzipierung von Produkt und Produktionssystemen, und der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) mit seinen langjährigen Erfahrungen in der Konstruktion und Produktion von MIDs sowie dessen Kompetenzen im Bereich der Softwaremodelle und 3D-Entwicklungsumgebungen.

 

Das IGF-Vorhaben 18445 N  der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

 

Kontakt:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik

Christoph Jürgenhake

Zukunftsmeile 1

D-33102 Paderborn

Tel: +49 5251 5465-118

Fax: +49 5251 5465-102

 

Universität Paderborn

Heinz Nixdorf Institut

Produktentstehung

Thomas Schierbaum 

Fürstenallee 11

33102 Paderborn

Tel: +49 5251 60-6459

Fax: +49 5251 60-6268

 

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS)

Florian Faltus

Egerlandstr. 7-9

91058 Erlangen

Tel.: +49 9131 85-27709

Fax: +49 9131 302528

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