Grundlagen der Konstruktion

Wie so oft, führen auch bei einer Konstruktion viele Wege zum Ziel. Das macht die Konstruktion auch zu so einem interessanten Themengebiet. Dabei ist sehr viel Kreativität, Vorstellungsvermögen und technisches Hintergrundwissen von Nöten.

Aus der Erfahrung heraus lässt sich sagen, dass jedes Konstruktions- und Entwicklungsbüro ihre eigenen, mit der Zeit entwickelten Konstruktionsrichtlinien besitzen. Jedoch orientieren sie sich alle an den Grundlagen der Konstruktion.

Wie gehe ich es an? – Konstruktionsmethodik

Der VDI hat die Konstruktionsmethodiken in Richtlinien eingeteilt. Aus diesen lassen sich die Konstruktionsphasen ableiten, die sich jedoch in einigen Bereichen überschneiden.

• Aufgabenplanung
  In dieser Phase der Konstruktion wird eine Anforderungsliste erstellt – Forderungen und Wünsche an die Konstruktion.
• Aufgabenkonzeption
  Das Ziel dieser Konzeptphase ist die Erarbeitung einer oder mehrerer Lösungsvarianten. Spezielle Ideenfindungstechniken sollen die kreative Phase unterstützen. Mit Bewertungsmethoden wird letztendlich eine Lösung aus den erarbeitenden Lösungsvarianten ausgesiebt.
• Konstruktionsentwurf
• Ausarbeitung der Konstruktionsunterlagen
  Fertigstellung der Konstruktion mit einer CAD-Software und Erstellung der technischen Dokumentation.
• Prototypen- bzw. Musterbau, Nullserie, Feldversuch
  In der modernen Konstruktion wird hierzu vermehrt der 3D-Druck zur Hilfe genommen.

Welche Arten der Konstruktion

Auf welche Eigenschaft besonders zu achten ist, wird schon in der Anforderungsliste festgelegt.

• kostengerechte Konstruktion
• kraftgerechte Konstruktion
• montagegerechte Konstruktion
• wartungsgerechte Konstruktion
• fertigungsgerechte Konstruktion
• recyclinggerechte Konstruktion

Welchen Werkstoff wähle ich? – Werkstofftechnik

Die Wahl des richtigen Werkstoffes hängt von vielen Faktoren ab. Jedoch stellt sich bei jedem Konstrukteur im Laufe der Zeit eine Routine in der Auswahl ein. Auch deshalb, weil man meistens den im Lager des Unternehmens befindlichen Werkstoff verwendet.

Dennoch sind einige Faktoren nennenswert:

• Kosten
• Werkstoffkennwerte – einwirkende Belastungen (Streckgrenze, Zugfestigkeit, zul. Biegespannung, etc.)
• Fertigungsmöglichkeiten (schweißbar, nicht schweißbar, gut spanend zu bearbeiten, etc.)
• besondere Eigenschaften (Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit, Warmfestigkeit etc.)
• Gewicht (Leichtbaukonstruktion, Kontergewicht bei Bagger, etc.)
• klimatische Umgebung
  

Welche Maschinenelemente sollen eingesetzt werden?

Maschinenelemente werden meist in Normen eingeteilt und können für den Konstrukteur inspirierend, aber auch unterstützend sein. Maschinenelemente können als einzelne Bauteile oder als ganze Baugruppen von Herstellern und Anbietern direkt geordert werden.

Für bestimmte Problemstellungen ist es also möglich, fertige Lösungen in Form von Maschinenelementen zu kaufen. Dazu lohnt es sich, in Katalogen von Herstellern und Anbietern zu stöbern.

Man muss das Rad nicht immer wieder neu erfinden.

Nach ihrem Verwendungszweck werden Maschinenelemente in folgende Kategorien eingeteilt.

• Verbindungselemente
• Lagerungselemente
• Übertragungselemente
• Dichtungselemente
• Schmierstoffe
• Elemente für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen

Wie kann das Produkt gefertigt werden? – Fertigungstechnik

Zu guter letzt sollte ein Konstrukteur auch fertigungstechnische Kenntnisse besitzen. Dies kann sich vor allem in den Kosten bemerkbar machen.

Ob ein Bauteil spanend bearbeitet, gelasert und anschließend gebogen oder gegossen wird, macht einen erheblichen Unterschied.

Nach DIN 8580 werden die Fertigungstechniken in fünf Hauptgruppen eingeteilt:

• Urformen
• Umformen
• Trennen
• Fügen
• Beschichten
• Stoffeigenschaften ändern