Home Konzept eines systemischen Entwicklungsprozesses zur Hebung von Leichtbaupotenzialen
Article
Licensed
Unlicensed Requires Authentication

Konzept eines systemischen Entwicklungsprozesses zur Hebung von Leichtbaupotenzialen

  • Johannes Scholz

    Johannes Scholz, M. Sc., studierte Maschinenbau an der Universität Stuttgart. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am wbk – Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in der Abteilung Leichtbaufertigung.

     EMAIL logo     , Jerome Kaspar

    Jerome Kaspar, M. Sc., studierte Maschinenbau an der Universität des Saarlandes.

         , Steven Quirin

    Dr.-Ing. Steven Quirin studierte Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Leichtbausysteme der Universität des Saarlandes.

         , Benedikt Kneidl

    Dipl.-Ing. Benedikt Kneidl studierte Maschinenbau an der TU Darmstadt. Er befasst sich bei der :em AG in Darmstadt als Senior-Berater mit Model-Based Systems Engineering.

         , Sven Kleiner

    Dr.-Ing. Sven Kleiner studierte und promovierte im Fachbereich Maschinenbau an der TU Darmstadt. Er ist Mitbegründer und Vorstand der :em AG in Darmstadt und verantwortet den Geschäftsbereich Model-Based Engineering.

         , Marco Friedmann

    Marco Friedmann, M. Sc., studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der TU Darmstadt. Er ist Gruppenleiter des Bereichs Leichtbaufertigung am wbk – Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Forschungsbereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung.

         , Jürgen Fleischer

    Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer ist Professor und Institutsleiter am wbk – Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut fürTechnologie (KIT) im Bereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung.

         , Hans-Georg Herrmann

    Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann ist Leiter des Lehrstuhls für Leichtbausysteme an der Universität des Saarlandes.

         and Michael Vielhaber

    Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber ist Leiter des Lehrstuhls für Konstruktionstechnik an der Universität des Saarlandes.
Published/Copyright: November 20, 2021
Become an author with De Gruyter Brill
Submit Manuscript Author Information
Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
From the journal Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 116 Issue 11

Abstract

Abseits der klassischen Leichtbaubranchen ist eine gezielte Gewichtsreduktion aufgrund der Mehrkosten, trotz ihrer großen Potenziale, stark gehemmt. In dieser Arbeit wird ein Konzept für einen systemischen Leichtbauentwicklungsprozess vorgestellt, der es ermöglichen soll, leichtere Produkte effizient zu entwickeln. Der Fokus liegt auf der integrierten Betrachtung der Domänen Produkt, Produktion, Werkstoff und Fügetechnologie.

Abstract

Beyond classic lightweight construction applications, targeted specific weight reduction is strongly inhibited due to the additional costs, despite its great Potential. In this paper, a concept for a systemic lightweight development process is presented, which should enable the efficient development of lighter products. The focus is on the integrated consideration of the domains product, production, material and joining technology.

Schlüsselwörter: Leichtbau; Integrierte Produktentwicklung; Model-Based Systems Engineering; Leichtbaupotenziale; Systemischer Entwicklungsprozess
Keywords: Lightweight Design; Integrated Product Development; Model-based Systems Engineering; Lightweight Potentials; Systemic Development Process

Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWFAdvisory Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review).

Tel.: +49 (0) 1525 4375433

Funding statement: Das vorgestellte Konzept entstand im Rahmen des Verbundvorhabens 01225201/1 SyProLei – Systemischer Produktentstehungsprozess zur gezielten Hebung von Leichtbaupotenzialen, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Technologietransfer-Programm Leichtbau (TTP LB). Projektträger ist das Forschungszentrum Jülich GmbH. Das Konsortium besteht aus den Unternehmen ConmatiX Engineering Solutions GmbH, :em engineering methods AG, Emm! solutions GmbH, Siemens Industry Software GmbH, Liebherr Verzahntechnik GmbH, Otto Bock SE & Co. KGaA, Qeridoo GmbH sowie der Universität des Saarlandes und dem Karlsruher Institut für Technologie.

About the authors

Johannes Scholz

Johannes Scholz, M. Sc., studierte Maschinenbau an der Universität Stuttgart. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am wbk – Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in der Abteilung Leichtbaufertigung.

Jerome Kaspar

Jerome Kaspar, M. Sc., studierte Maschinenbau an der Universität des Saarlandes.

Dr.-Ing. Steven Quirin

Dr.-Ing. Steven Quirin studierte Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Leichtbausysteme der Universität des Saarlandes.

Dipl.-Ing. Benedikt Kneidl

Dipl.-Ing. Benedikt Kneidl studierte Maschinenbau an der TU Darmstadt. Er befasst sich bei der :em AG in Darmstadt als Senior-Berater mit Model-Based Systems Engineering.

Dr.-Ing. Sven Kleiner

Dr.-Ing. Sven Kleiner studierte und promovierte im Fachbereich Maschinenbau an der TU Darmstadt. Er ist Mitbegründer und Vorstand der :em AG in Darmstadt und verantwortet den Geschäftsbereich Model-Based Engineering.

Marco Friedmann

Marco Friedmann, M. Sc., studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der TU Darmstadt. Er ist Gruppenleiter des Bereichs Leichtbaufertigung am wbk – Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Forschungsbereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung.

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer ist Professor und Institutsleiter am wbk – Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut fürTechnologie (KIT) im Bereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung.

Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann

Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann ist Leiter des Lehrstuhls für Leichtbausysteme an der Universität des Saarlandes.

Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber

Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber ist Leiter des Lehrstuhls für Konstruktionstechnik an der Universität des Saarlandes.

Literatur

1 Klein, B.: Problemstruktur des Leichtbaus. In: Klein, B. (Hrsg.): Leichtbau-Konstruktion. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2013 DOI: 10.1007/978-3-658-02272-3_210.1007/978-3-658-02272-3_2Search in Google Scholar

2 Hansmersmann, A.; Birenbaum, C.; Burkhardt, J.; Schneider, M.; Storka, M.: Leichtbau im Maschinen-, Anlagen und Gerätebau: Herausforderungen – Potenziale – Mehrwerte – Beispiele. Fraunhofer IPA, Stuttgart (2016). Onlie unter http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-441527.html [Abruf am 23.08.2021]Search in Google Scholar

3 Rammer, C. et al.: Innovationen in der deutschen Wirtschaft: Indikatorenbericht zur Innovationserhebung 2020. Online unter http://hdl.handle.net/10419/231801 [Abruf am 23.08.2021]Search in Google Scholar

4 VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (Hrsg.): VDI-Richtlinie 2221 Blatt 1: Entwicklung technischer Produkte und Systeme: Modell der Produktentwicklung. Beuth Verlag, Berlin 2019Search in Google Scholar

5 VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (Hrsg.): VDI-Richtlinie 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme. Beuth Verlag, Berlin 2004Search in Google Scholar

6 Walden, D. D.; Roedler, G. J.; Forsberg, K.; Hamelin, R. D.; Shortell, T. M. (Hrsg.): Systems Engineering Handbook: A Guide for System Life Cycle Processes and Activities; INCOSE-TP-2003–002–04, 2015. 4. Aufl., Wiley, Hoboken 2015Search in Google Scholar

7 Bender, K.: Embedded Systems: Qualitätsorientierte Entwicklung. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2005 DOI: 10.1007/b13898410.1007/b138984Search in Google Scholar

8 Nattermann, R.; Anderl, R.: The W-Model – Using Systems Engineering for Adaptronics. Procedia Computer Science 16 (2013), S. 937–946 DOI: 10.1016/j.procs.2013.01.09810.1016/j.procs.2013.01.098Search in Google Scholar

9 Pahl, G.; Beitz, W.; Feldhusen, J.; Grote, K.-H.: Konstruktionslehre: Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung – Methoden und Anwendung. 7. Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2007Search in Google Scholar

10 Ulrich, K. T.; Eppinger, S. D.: Product Design and Development. 2. Aufl., Irwin/McGrawHill, Boston 2000Search in Google Scholar

11 Ullman, D. G.: The Mechanical Design Process. 3. Aufl., McGraw-Hill, Boston 2003Search in Google Scholar

12 Krause, D.: Leichtbau. In: Rieg, F.; Steinhilper, R. (Hrsg.): Handbuch Konstruktion. Carl Hanser Verlag, München 2012Search in Google Scholar

13 Hufenbach, W.; Helms, O.: Zum methodischen Konstruieren von Leichtbaustrukturen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen. Konstruktion 62 (2010) 10, S. 68–74Search in Google Scholar

14 Kaspar, J.; Vielhaber, M.: Cross-component Systematic Approach for Lightweight and Material-oriented Design. DS 85–1: Proceedings of NordDesign 2016, Volume 1, Trondheim, Norway, 10th-12th August 2016, Sp. 332–341Search in Google Scholar

15 Friedenthal, S.; Griego, R.; Sampson, M.: INCOSE Model Based Systems Engineering (MBSE) Initiative San Diego (Jun. 24 2007). Online unter https://www.researchgate.net/profile/Mark-Sampson/publication/267687693_INCOSE_Model_Based_Systems_Engineering_MBSE_Initiative/links/54ca7c290cf22f98631b167e/INCOSEModel-Based-Systems-Engineering-MBSEInitiative.pdf [Abruf am 22.05.2021]Search in Google Scholar

16 Fleischer, J. et al.: Leichtbau ganzheitlich denken. VDI-Z 163 (2021) 7/8, S. 70–71 DOI: 10.37544/0042-1766-2021-07-08-7010.37544/0042-1766-2021-07-08-70Search in Google Scholar

17 Albers, A.; Revfi, S.; Spadinger, M.: Extended Target Weighing Approach – Identification of Lightweight Design Potenzial for New Product Generations. In: Maier, A. et al. (Hrsg.): DS 87–4 Proceedings of the 21st International Conference on Engineering Design (ICED 17) Vol 4: Design Methods and Tools, Vancouver, Canada, 21–25.08.2017, S. 367–376Search in Google Scholar

18 Ashby, M. F.; Bréchet, Y. J. M.; Cebon, D.: Salvo, L.: Selection Strategies for Materials and Processes. Materials & Design 25 (2004) 1, S. 51–67 DOI: 10.1016/S0261-3069(03)00159-610.1016/S0261-3069(03)00159-6Search in Google Scholar

19 Kaspar, J.; Choudry, S. A.;Vielhaber, M.: Systemic Assessment and Selection of Material and Joining Technology Exemplarily Applied on the Automotive Bodywork. Procedia CIRP 91 (2020) 20, S. 201–206 DOI: 10.1016/j.procir.2020.02.16810.1016/j.procir.2020.02.168Search in Google Scholar
Published Online: 2021-11-20

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Articles in the same Issue

  1. Inhalt
  2. Editorial
  3. Neuorientierung bei globaler Unsicherheit
  4. Fabrikplanung
  5. Planung zukunftsrobuster Fabriken
  6. Industrielle Produktion
  7. Adaptive Informationsdarstellung in der industriellen Produktion
  8. Produktionsplanung
  9. Produktionskennlinien mit Belastungsflexibilität
  10. Konzept zur Lösung von industriellen Reihenfolgeplanungsproblemen
  11. Shopfloor Management
  12. Integration von Process Mining ins Shopfloor Management
  13. Transportketten
  14. Das Fermi-Problem des innerbetrieblichen Transports
  15. Produktgestaltung
  16. Wertstromgerechte Produktgestaltung mittels Simulation absichern
  17. Modellierung
  18. MBSE-Modellierung für Verhaltens- und Struktursimulation
  19. Elektromobilität
  20. Zukunftsperspektive von Lithium-Ionen-Batteriepacks
  21. Energieeffizienz
  22. Simulationsbasierte Steigerung der Energieeffizienz in der variantenreichen Backwarenproduktion
  23. Leichtbau
  24. Konzept eines systemischen Entwicklungsprozesses zur Hebung von Leichtbaupotenzialen
  25. Additive Fertigung
  26. Eigenschaften marktfähiger AM-Dienstleistungen
  27. Umformen
  28. Verschleißschutzschichten für das Halbwarmschmieden
  29. Zuführtechnik
  30. Aerodynamische Zuführtechnik
  31. Bestärkendes Lernen
  32. Dynamische Losgrößenoptimierung mit bestärkendem Lernen
  33. Studie
  34. Modellkonsistenz in der Entwicklung von Materialflusssystemen
  35. Digitalisierung
  36. Digitalisierung als Voraussetzung für den Wissenstransfer in produzierenden KMU
  37. Digitale Prozesslenkung mit ToolProduction
  38. Produktionssysteme
  39. Konzeption und Entwicklung eines Produktionsanlagenkonfigurators
  40. Agentenbasierte Simulation für CPPS
  41. Wertstromkinematik – Produktionssysteme neu gedacht
  42. Produktionsdaten
  43. Betriebsdaten und ihre aktuellen Potenziale
  44. Vorschau
  45. Vorschau
https://doi.org/10.1515/zwf-2021-0182
Keywords for this article
Lightweight Design; Integrated Product Development; Model-based Systems Engineering; Lightweight Potentials; Systemic Development Process

Articles in the same Issue

  1. Inhalt
  2. Editorial
  3. Neuorientierung bei globaler Unsicherheit
  4. Fabrikplanung
  5. Planung zukunftsrobuster Fabriken
  6. Industrielle Produktion
  7. Adaptive Informationsdarstellung in der industriellen Produktion
  8. Produktionsplanung
  9. Produktionskennlinien mit Belastungsflexibilität
  10. Konzept zur Lösung von industriellen Reihenfolgeplanungsproblemen
  11. Shopfloor Management
  12. Integration von Process Mining ins Shopfloor Management
  13. Transportketten
  14. Das Fermi-Problem des innerbetrieblichen Transports
  15. Produktgestaltung
  16. Wertstromgerechte Produktgestaltung mittels Simulation absichern
  17. Modellierung
  18. MBSE-Modellierung für Verhaltens- und Struktursimulation
  19. Elektromobilität
  20. Zukunftsperspektive von Lithium-Ionen-Batteriepacks
  21. Energieeffizienz
  22. Simulationsbasierte Steigerung der Energieeffizienz in der variantenreichen Backwarenproduktion
  23. Leichtbau
  24. Konzept eines systemischen Entwicklungsprozesses zur Hebung von Leichtbaupotenzialen
  25. Additive Fertigung
  26. Eigenschaften marktfähiger AM-Dienstleistungen
  27. Umformen
  28. Verschleißschutzschichten für das Halbwarmschmieden
  29. Zuführtechnik
  30. Aerodynamische Zuführtechnik
  31. Bestärkendes Lernen
  32. Dynamische Losgrößenoptimierung mit bestärkendem Lernen
  33. Studie
  34. Modellkonsistenz in der Entwicklung von Materialflusssystemen
  35. Digitalisierung
  36. Digitalisierung als Voraussetzung für den Wissenstransfer in produzierenden KMU
  37. Digitale Prozesslenkung mit ToolProduction
  38. Produktionssysteme
  39. Konzeption und Entwicklung eines Produktionsanlagenkonfigurators
  40. Agentenbasierte Simulation für CPPS
  41. Wertstromkinematik – Produktionssysteme neu gedacht
  42. Produktionsdaten
  43. Betriebsdaten und ihre aktuellen Potenziale
  44. Vorschau
  45. Vorschau
Sign up now to receive a 20% welcome discount
Institutional Access
How does access work?
Have an idea on how to improve our website?
Please write us.
© 2025 De Gruyter Brill
Downloaded on 28.9.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1515/zwf-2021-0182/html
Scroll to top button