Jahresbericht 2006FachgebietDatenverarbeitung in der Konstruktion

Technische Universität Darmstadt

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis...........................................................2Vorwort............................................................................6Lehrangebot im Grundstudium...................................10

Lehrangebot im Hauptstudium ...................................14

Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung............11Programmiersprachen und Techniken...................................12Einführung in das rechnergestüzte Konstruieren (CAD)........13

Produktdatentechnologie ACAD Systeme u. Cax Prozessketten........................................15Produktdatentechnologie B - Produktdatenmanagement..18Produktdatentechnologie CProdukt u. Prozessmodellierung............................................19Tutorium - Advanced CAxFreiformflächen modellieren mit UG NX3............................21Tutorium Advanced CAx - CatiaV5........................................22Tutorium Advanced CAx Prozesskette CAD - FEM..................23Tutorium Collaborative Engineering - Windchill....................25Grundlagen CAD/CAE............................................................26ADP - Rechnerunterstützte Entwicklungergonomie- und designorientierter Produkte.......................29ADP - Collaborative Engineering - UG NX4.............................29

Super Light Car (SLC) - EU-Forschungsprojekt“Sustainable Production Technologies of EmissionReduced Light-weight car concepts........................................34Sonderforschungsbereich 666 - IntegraleBlechbauweisen höherer Verzweigungsordnung -Entwicklung, Fertigung,Bewertung......................................36Teilprojekt A4 - Entwicklung von Methoden undWerkzeugen neuer Modellierungsverfahrenfür das Spaltprofilieren und -biegen.......................................38ProSTEP IViP e.V. Projektgruppe “SIM PDM”..........................40Transferbereich 55 C5 - Lifecycle Designauf Basis von Standardsoftwaresystemen..............................42Global Engineering Excellence Initative (GEE).......................44ProSTEP iViP e.V. Projektgruppe CPV......................................46Verteilter recnherunterstützterProduktentstehungsprozess...................................................49

DiK Statistik Lehre 2006................................................30Forschung......................................................................31

Veröffentlichungen.......................................................87Dissertationen......................................................89Mitarbeiter 2006............................................................90

Index.................................................................................4Preface............................................................................52Courses offered in basic course....................................54

Courses offered in the main course.............................58

DiK Statistics Study 2006..............................................72Research.........................................................................73

Basics of Data Processing........................................................55Programming languages and techniques..............................56Introduction to Computer Aided Design (CAD)....................57

Product Data Technology A -CAD systems and Cax process series.......................................59Product Data Technology B- Product Data Management.....61Product Data Technology C -Product and Process Modeling...............................................62Advanced Cax -Tutorial on Freeform Modelling with UG NX3......................64Advanced Cax - Tutorial with Catia V5..................................65Advanced Cax - Process Chain CAD - FEM..............................66Tutorial - Collaborative Engineering - Windchill...................67Introduction to CAD / CAE......................................................68ADP – Computer Aided development of Ergonomic andDesign oriented Products........................................................69ADP - Collaborative Engineering with UG NX4.....................71

Super Light Car - EU-Research Project “SustainableProduction Technologies of Emission ReducedLight-weight Car Concepts (SLC)”..........................................74Collaborative Research Center 666Integral Sheet Metal Design with Higher OrderBifurcations -(Design, Manufacturing, Evaluation)...............76Subproject A4: Development of modeling techniquesfor Linear Flow Splitting and Linear Flow Bending..............77ProSTEP iViP e.V. Association - Project Group SIM PDM.......79Transfer-Unit 55 C5 –Life Cycle Design based on E-Business Solutions...................80Global Engineering Excellence Initiative (GEE).....................82ProSTEP iViP Association Project Group “CPV”.....................84Distributed computer supported Product DevelopmentProcess......................................................................................86

Index

Publications................................................................87Doctor Theses.................................................................89Staff 2006.......................................................................90

Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)ist eines von 27 Fachgebieten des Fachbereichs Maschinenbau(FB 16) der Technischen Universität Darmstadt. DasBerichtsjahr 2006 war ein sehr erfolgreiches Jahr, aber auchein sehr herausforderndes Jahr. Mein Dank gilt deshalb allenmeinen Mitarbeitern für die überaus erfolgreicheZusammenarbeit sowie für die fruchtbare und motivierendeArbeitsatmosphäre. Dem Präsidium der TechnischenUniversität Darmstadt, meiner Kollegin und meinen Kollegendes Fachbereichs Maschinenbau danke ich für ihre vielfältigeUnterstützung. Ebenso möchte ich mich beim Dekanat desFachbereichs und der Verwaltung der Technischen UniversitätDarmstadt für ihre Unterstützung bedanken.Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion leistetseinen Beitrag in der universitären Lehre und Forschung aufdem Gebiet der Informationsverarbeitung im Maschinenbau.Die Aktivitäten des DiK werden durch seine Aufgaben-bereiche in

der Lehre im Grund- und Hauptstudium undder grundlagen- und anwendungsorientiertenForschung

repräsentiert.In der universitären Lehre wurden durch das DiK wieder sehrviele Studierende ausgebildet. Im Grundstudium bzw. imBachelorprogramm wurden 1181 Prüfungen in den Fächern„Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung“ und„Einführung in das rechnerunterstützte Konstruieren (CAD)“abgenommen. Im Hauptstudium bzw. im Masterprogrammfanden 370 Prüfungen statt.Im Jahr 2006 wurden auch neue Initiativen für innovativeForschungsthemen in den vier Kompetenzbereichen

Methoden zur Informationsmodellierung,Virtuelle Produktentwicklung,Verteiltes und kooperatives Arbeiten undCAx-Labor

gestartet.

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Vorwort

Der Kompetenzbereich „Methoden zur Informations-modellierung“ entwickelt objektorientierte Verfahren undWerkzeuge zur Informationsmodellierung. Die Schwer-punkte liegen in der Entwicklung von Produktmodellen wiez. B. die der internationalen Norm ISO 10303 (STEP) aber auchin der Evaluierung neuer Modellierungstechniken wiebeispielsweise UML (Unified Modeling Language).Im Kompetenzbereich „Virtuelle Produktentwicklung“werden digitale Produktentwicklungs- und Produktions-planungsmethoden erforscht. Ziel ist es, einmal beschriebeneProduktdaten durchgängig in Prozessketten weiter zuverarbeiten (CAX-Prozessketten). Dabei werden Lösungen zurVerwaltung (Produktdatenmanagement-Systeme), zurVisualisierung (Virtual Reality Techniken) und zur Steuerung(Workflow Management) der Produktdaten entwickelt. EinSchwerpunkt liegt in der Erforschung und Anwendung vonFeaturebasierten, parametrischen und wissensbasierten 3D-CAD-Systemen für die interdisziplinäre Entwicklung vonProdukten.Im Forschungsbereich „Verteiltes und kooperatives Arbeiten“wird untersucht, wie sich Produktentwicklungsprozesseörtlich und zeitlich verteilen lassen. Im Mittelpunkt derForschung steht dabei die Verteilung von Produkt-entwicklungsaufgaben über Ländergrenzen und Zeitzonenhinweg sowie die Untersuchung der damit verbundenenInformationsflüsse und notwendigen Basistechnologien, wiebeispielsweise XML (Extensible Markup Language).Weiterentwickelt wurde unser CAx-Labor, in dem nun neue,rechnerunterstützte Methoden zum Produktdesign erforschtwerden. In diesem Zusammenhang spielt das Wechselspielzwischen digitalem Produktdesign und realen Entwürfen,insbesondere realen Prototypen eine zentrale Rolle.Das Jahr 2006 war ein überaus erfolgreiches Jahr. In der Lehrewie auch in der Forschung wurden die angestrebten Ziele undMeilensteine mehr als erreicht.

Die wichtigsten Ereignisse waren der Zuschlag zumGraduiertenkolleg „Topologie der Technik“, der erfolgreicheAbschluss des Projektes „Global Engineering Excellence“sowie die Spende von 160 3D-CAD Arbeitsplätzen durch dieFirma Adam Opel GmbH sowie die Spende von 10 3D-CADArbeitsplätzen durch die Firma Hewlett-Packard im Rahmender PACE-Partnerschaft (Partners for the Advancement ofCollaborative Engineering).Im Jahr 2006 wurde im Rahmen der PACE Partnerschaftwieder ein Advanced Design Project mit den amerikanischenUniversitäten Virginia Tech und Howard University, dermexikanischen Universität ITSEM (Monterrey) sowie der JiaoTong University (Shanghai) erfolgreich durchgeführt, bei derVorlesungen über die Videokonferenztechnik life von undnach USA, Mexiko und China übertragen wurden.Ganz besonders freuen wir uns, dass wir im Jahr 2006 wiederden Wanderpokal für den Sieg beim TUD-Marathonlaufgewonnen haben.Persönlich hat mich auch besonders bewegt, dass ich vonUNIMEP (Piracicaba, Brasilien) mt einer Gastprofessur geehrtwurde und dass ich zum Mitglied der Akademie derWissenschaft und der Literatur in Mainz gewählt wurde.Besonders hervorheben möchte ich selbstverständlich auchdie erfolgreichen Promotionen von Herrn Lars Klug, Herrn Tri-Ngoc Pham Van und Herrn Alain Pfouga. HerzlichenGlückwunsch und viel Erfolg bei der weiteren beruflichenKarriere!Mein besonderer Dank gilt allen Mitarbeitern des DiK, die mitihrer Motivation und ihrem engagierten Einsatz die Erfolgedes Jahres 2006 ermöglichten.

Im Dezember 2006

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Das Lehrangebot im Grundstudium umfasst, begleitet vonintensiven Übungen, Vorlesungen zur Einführung in dieMethoden der Datenverarbeitung. Die Vorlesungen sindinhaltlich auf die Tätigkeitsfelder der zukünftigenIngenieureausgerichtet. Eingebunden ist das Lehrangebot in die erstenbeiden Semester und bestehen aus:

1. Semester:Vorlesung Grundlagen der elektronischenDatenverarbeitung (GEDV)Übung Programmiersprachen und -techniken (PST)

2. Semester:Vorlesung Einführung in das rechner-gestützteKonstruieren (CAD) (mit begleitenden Übungen)

Die Lehrinhalte und Lernziele sind so ausgewählt,dass fundierte Kenntnisse zur Datenverarbeitung imMaschinenbau vermittelt werden. Eine besondere Bedeutungbesitzt dabei das Arbeiten mit einem parametrischen 3D-CAD-System im 2. Semester. Dies erfolgt ausgerichtet auf dieProzesskette Konstruktion mit dem Ziel, alle einmalerzeugten Produktdaten in späteren Prozessstadien effizientweiterverwenden zu können. DieseAusbildung wird im 3. und4. Semester im Fach Maschinenelemente fortgeführt.

Lehrangebot im Grundstudium

Der Inhalt und Lehrplan der Vorlesung „Grundlagen derelektronischen Datenverarbeitung“ ist auf die An-forderungen des Maschinenbaus an die Datenverarbeitungausgelegt. Es werden die für den Maschinenbau relevantenThemen der heutigen Datenverarbeitung behandelt. ImRahmen des Kurses werden ausgewählte Kapitel dertechnischen, praktischen und angewandten Informatikvermittelt die zur methodischen und effektiven Anwendung,sowie dem grundlegenden Verständnis der EDV imIngenieuralltag eine unbedingte Voraussetzung bilden. EinSchwerpunkt des Inhaltes liegt in der Vorstellung desSoftwarelebenszyklus der die Grundlage einer methodischenSoftwareentwicklung darstellt. Weiterhin wurden im Rahmender vorlesungsbegleitenden Übung „Programmiersprachenund -techniken“ die dargestellten Themengebiete anhandpraktischer Beispiele vertieft.

Lernziele des Kurses:

Beherrschung der mathematischen und technischenGrundlagen der EDVFaehigkeiten zur Entwicklung von Datenstrukturen undAlgorithmen

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Grundlagen der elektronischenDatenverarbeitung

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Kai Meckemecke@dik.tu-darmstadt.de

Programmiersprachen und Techniken

In der Übung zur Vorlesung GEDV wird der Stoff aus demThemengebiet „Methoden der Programmierung“ vertieft. ImVordergrund stehen die Erlernung der programmier-technischen Grundlagen für Ingenieure und die methodischeVorgehensweise bei der Bearbeitung von Software-problemen. Neben der theoretischen Einführung wird inbetreuten Übungen im Ausbildungszentrum „IIM“ derUmgang mit dem Betriebssystem SOLARIS und demBerechnungssystem MATLAB vermittelt . WeitereSchwerpunkte sind der Umgang mit Programmkonstrukten,die methodische Softwareentwicklung, Planung undUmsetzung von Algorithmen, Datenaustausch durchDateioperationen und die Programmierung graphischerBenutzerschnittstellen.Der Kurs schließt mit einerzweiwöchigen Hausarbeit ab, die in Teams zu je vierStudenten zu bearbeiten ist. Bei einem entsprechendenErgebnis der Hausarbeit kann die Note in GEDV angehobenwerden (siehe Folienskript zu PST für nähere Informationen).Der Inhalt der Klausur zur GEDV ist thematisch in ca. 40% PST-Inhalten und 60% GeDV-Inhalte gegliedert. Eine besondereHerausforderung zum Wintersemester 2006/07 Bestand in derUmstellung des bestehenden Kurses auf MATLAB.Im Rahmen der TUD-Online-Initiative wurde der Kurserstmalig mit dem e-learning label ausgezeichnet.

Ansprechpartner:mecke@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Kai Mecke

In der Vorlesung und der zugehörigen Übung werden dieGrundlagen des dreidimensionalen Konstruierens anCAD-Arbeitsplätzen vorgestellt und dessenEinordnung in denAblauf zur Lösung von Konstruktionsaufgaben getroffen.Dabei werden im Rahmen der Lösungsfindung die drei-dimensionale geometrische Bauteilbeschreibung, dieAbbildung von Gestaltungsabsichten, die Bildung vonProduktstrukturen sowie der Einsatz und Zugriff auf Norm-und Zukaufteilen erlernt. Die gefundenen Lösungen müssenauf unterschiedliche Arten dargestellt und dokumentiertwerden, z.B. durch das Ableiten von normgerechtenTechnischen Zeichnungen aus dem 3D-CAD-Modell. SämtlicheUnterlagen zu Vorlesung und Übung werden digital bereit-gestellt, wodurch die eigenständige Nutzung der Werkzeugeaus dem Bereich der Informationstechnologie gefördert wird.

Einführung in das rechnergestützteKonstruieren (CAD)

Ansprechpartner:bierwerth@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marc Bierwerth

Lehrangebot im Hauptstudium

Das Lehrangebot für das Hauptstudium Maschinenbau ist soausgelegt, dass es interessierten Studierenden die Möglichkeitbietet, die Themen der Datenverarbeitung im Produkt-entwicklungsprozess weiter zu vertiefen und sich hierin zuqualifizieren. Dieses Lehrangebot spricht Studierende ab dem5. Semester an und umfasst die folgenden Themen:

Vorlesungen:Produktdatentechnologie A(CAD-Systeme und CAx Prozessketten)Produktdatentechnologie B(Produktdatenmanagement)Produktdatentechnologie C(Produkt- und Prozessmodellierung)

Tutorien:Freiformflächenmodellierung mit CATIA V5Arbeiten mit dem 3D-CAD-System UnigraphicsCAD/FEM ProyesskettenCollaborative Engineering Grundlagen mit Windchill

ADPs:Virtuelle Produktentwicklung – Rechner-unterstützteProzesskette von der Idee bis zum realen PrototypenVirtuelle Produktentwicklung im Umfeld design- undstylingorientierter Produkte

Der zentrale Ansatz dieses Lehrangebotes ist in der sog.Produktdatentechnologie verankert. Sie ist ein inter-disziplinäres Fachgebiet, geprägt von den Grundlagen derInformatik und den Methoden der Ingenieurwissenschaften,insbesondere des Maschinenbaus. Das grundlegende Konzeptbasiert dabei auf einer durchgängigen Verarbeitung (ohneMedienbrüche, ohne Informationsverlust) digital re-präsentierter Produktdaten über alle Phasen des Produkt-lebenszyklus hinweg. Die dafür eingesetzten DV-Systeme, dasIntegrierte Produktmodell (STEP) und die Methoden undWerkzeuge zum Management der Produktdaten imProduktlebenszyklus sind Gegenstand dieses Lehrangebots.

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Produktdatentechnologie A:CAD-SYSTEME UND CAx PROZESSKETTEN

Die Grundlagen der modernen Produktdatentechnologiewerden in der Vorlesung Produktdatentechnologie Avermittelt. Hierbei stehen insbesondere der Produkt-modellgedanke und die Handhabung des zur vollständigenProduktbeschreibung notwendigen Produktdatenmodells imVordergrund. Das didaktische Konzept beruht darauf, denStudentInnen nach der Vorstellung der mathematischen undinformationstechnischen Grundlagen eines CAD-Systemsmethodische Konzepte ebenso wie die umfangreichenFunktion der CAD-System theoretisch zu vermitteln, als auchdie Weiterverwendung der der durch CAD-Systeme erzeugtenDaten zu demonstrieren.Folgende Lernziele werden mit derVorlesung PDT A verfolgt.

Verständnis der Zusammenhänge: IntegriertesProduktmodell, Produktinformationen, CAD-Systeme,CAx-ProzesskettenKenntnisse unterschiedlicher Modelle der rechner-internen Beschreibung von

ProduktinformationenKenntnisse rechnerunterstützter Methoden zurKonzeption, Konstruktion, Optimierung, Darstellung,Fertigungsvorbereitung und Dokumentation vonProduktenVerständnis des Zusammenwirkens der DV-Systemeinnerhalb von Prozessketten

Insbesondere werden folgende Themen im Laufe derVorlesung im Detail angesprochen:

Das integrierte Produktmodell mit einer Trennung undDefinit ion der Bergriffe Produktdefinit ion,Produktrepräsentation und ProduktpräsentationDie mathematischen Grundlagen der in den CAD-Systemen eingesetzten Geometrieelemente (1D-3D).Einführung in die in CAD-Systemen gebräuchlichenGeometriemodelle (1D-3D), mit Fokus auf dieVolumenmodelleVerschiedene Arten und Verwendungszwecke derProduktpräsentation mit weiterführenden Informationz.B. zur Farbtheorie

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� Rechnerunterstützung im ProduktentwicklungsprozessGrundlegende Modellierungs- und Strukturierungs-verfahren, z.B. Parametrik in 3D-CAD- Systemen,Variantenbildung, Norm- und Wiederholteile·

Ein weiteres Kernelement der Vorlesung ist die Vorstellungder wichtigsten CAD-Prozessketten der Produktentstehung.Diese werden anhand repräsentativer Beispiele von derProduktkonzeption bis hin zum Herstellungsprozessanalysiert und diskutiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf denfolgenden CAx-Prozessketten:

CAD-Digital Mock-Up (DMU)CAD-Berechnung (Finite-Elemente-Methode / FEM)CAD-Simulation (Mehrkörpersimulation)CAD-Technische Produkt Dokumentation (TPD)CAD-Rapid Prototyping (RPT)CAD-Virtual /Augmented Reality (VR /AR)

Die Prozesskette CAD-Arbeitsvorbereitung wurde, beginnendmit der Konstruktion des CAD-Modells im 3D-CAD-System,über die Ableitung der NC-kodierten Verfahrwege derWerkzeugmaschine bis zur realen Herstellung an einermehrachsigen Fräsmaschine eingehend demonstriert.

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Eine NC-Maschinenvorführung am Fachgebiet fürProduktionsmanagement, Technologie und Werkzeug-maschinen (PTW) sowie Praxisvorträge verschiedenerIndustrievertreter runden dieses Lernangebot ab.

Ansprechpartner:kormann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marco Kormann

Im Mittelpunkt der Vorlesung Produktdatentechnologie Bsteht die Bedeutung des Produktdatenmanagements undseiner Funktionen. Hierzu wird den StudentInnenzunächst insbesondere die Bedeutung des modernenProduktdatenmanagements vermittelt und organisatorischeVoraussetzungen für dessen Einsatz vorgestellt Imtechnischen Teil der Vorlesung werden sowohl dieBasistechnologien als auch die grundlegenden Rahmen-bedingungen wie z.B. Grundlagen von Datenbanksystemenfür Produktdatenmanagementsysteme diskutiert. Darüberhinaus wird ein Überblick über die Architektur von PDM-Systemen gegeben. Zur Verdeutlichung werden verschiedeneDatenmodelle beispielhaft vorgestellt und, aufgrund derwachsenden Bedeutung, entsprechende Workflow-

Beispiel einer Baugruppenstruktur in einem Relationalen Datenmodell

Produktdatentechnologie B -PRODUKTDATENMANAGEMENT

Ansprechpartner:kormann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marco Kormann

Produktdatentechnologie C:PRODUKT- UND PROZESSMODELLIERUNG

Zentrales Ziel der Produktdatentechnologie ist es, dieEntwicklung eines Produktes durch den Einsatz vonInformations- und Kommunikationstechnologienhinsichtlich Qualität des Produktes, Kosten des Produktesund des Entwicklungsprozesses sowie der Effizienz desEntwicklungsprozesses zu optimieren. Dies führt zumverstärkten Einsatz von Softwaresystemen in allenTeilprozessen der Produktentwicklung, wie beispielsweiseder Verwendung von CAD- und PDM-Systemen imRahmen der Detailkonstruktion.In dieser Vorlesung werdenverschiedene Prinzipien, Methoden und Werkzeuge fürProdukt- und Prozessmodellierungen vorgestellt. So werdenz. B. die Prinzipien der Systemtechnik, wie die hierarchischeStrukturierung und Modellbildung, besprochen DieMethoden des Modellentwurfs und seiner Spezifikationwerden aufgezeigt und diskutiert Die systematischeDatenmodellbildung wird mit Blick auf ISO allgemeinbekannt als STEP Standard for the Exchange of ProductModel Data unter Verwendung von SADT, EXPRESS andEXPRESS-G vorgestellt. Die Konzepte der Prozess-modellierung selbst werden anhand der Geschäftsprozess-modellierung erläutert. Hierbei wird besonders auf dieMöglichkeiten zur Modellierung von Abläufen undGeschäftsprozessen mit UML sowie auf die integrativeMethode ARIS eingegangen. Darüber hinaus werden XML-basierte Lösungsalternativen diskutiert. Besonderer Wertwird innerhalb der Vorlesung darauf gelegt, dass dieerworbenen, theoretischen Kenntnisse anhand vonpraktischen Beispielen und kleineren Übungen vertieftwerden.

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Ansprechpartner:rollmann@dik.tu-darmstadt.deDipl.- Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmann

Lernziele:

- Verständnis der Zusammenhänge zwischen Funktionen,Daten und Prozessmodellierung

- Verständnis der Zusammenhänge zwischen Funktionen,Daten und Prozessmodellierung.

- Kenntnisse über den Nutzen der Modellierungstechnikenfür Geschäftsprozessoptimierungen.

- Kenntnisse über das Produktmodell wie es in ISOSTEP spezifiziert ist

- Kenntnisse über die Umsetzung von Produkt- undProzessmodellen in industrielle Anwendungen.

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Beispiel für ein Prozessmodell in EXPRESS-G

Im Tutorium zur Freiformflächenmodellierung in UnigraphicsNX wird die Anwendung methodischer Vorgehensweise zurErzeugung von komplexen Bauteilen und Baugruppen, dieFreiformflächen enthalten, mit einem parametrischen 3D-CAD-System vermittelt. Typische Anwendungen für dieFreiformflächenmodellierung sind z.B. Karosseriebleche,Schiffs- und Flugzeugrümpfe, Turbinenschaufeln sowiekomplexe Formräume von Um- und Urformwerkzeugen. DieFreiformflächenmodellierung kommt somit sowohl imDesignbereich, als auch in den Bereichen Simulation undBerechnung zum Einsatz. Daneben werden kooperativeArbeitstechniken erprobt, da ein besonderes Augenmerk aufdie Gruppenarbeit gelegt wird. So erzeugt der EinzelneFreiformflächen nach methodischer Vorgehensweise in CAD.Die Gruppe als Ganzes ist jedoch verantwortlich für sinnvolleFlächenübergänge, die damit einhergehende Integration derFlächen zum Gesamtprodukt und der Arbeitsteilung. BeiFreiformflächenmodellierung ist Definition von Flächen-übergangsbedingungen von besonderem Augenmerk, weildamit auch die Qualität der Flächenübergänge und damit desGesamtproduktes bestimmt wird. Nach erfolgreichemAbschluss des Tutoriums verfügen die TeilnehmerInnen überKenntnisse in Unigraphics NX 3.0. Die Erfahrungen aus derFreiformflächenmodellierung können auch auf andere 3D-CAD-Softwaresysteme übertragen werden.

TUTORIUM - ADVANCED CAx -FREIFORMFLÄCHENMODELLIERUNGMIT UG NX3

Ansprechpartner:malzacher@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marc Bierwerthbierwerth@dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing.Jens Malzacher

Das Tutorium Advanced CAx führt die Studentenan fortgeschrittene Methoden der CAD-Anwendungmit Hilfe des 3D-CAD Systems CATIA V5 von DassaultSystemes heran. Neben einer allgemeinen Einführungin die Einzelteilmodellierung Part Design und dieBaugruppenmodellierung Assembly Design liegt derSchwerpunkt des Tutoriums auf dem Erlernen der Methodendes Knowledgebased engineering. Anhand des Beispielseines sechsachsigen Vertikal-Knickarm Industrieroboters wirdden Studenten neben der Anwendung des wissensbasierten,parametrischen Konstruierens weiterhin die Methodik derSkelettmodellierung und des Concurrent Design vermittelt.Die Gesamtaufgabe muss innerhalb der Teams aufgeteilt,Bauräume definiert und gemeinsame Schnittstellenfestgelegt werden.

Nach erfolgreichem Abschluss des Tutoriums verfügen dieTeilnehmerInnen über fundierte Grundlagen im Solid-modelling und der Methodik des wissensbasiertenKonstruierens mit CATIA V5. Alle Erfahrungen aus der An-wendung der wissensbasierten Methoden können auch aufandere 3D-CAD-Softwaresysteme übertragen werden.

Ansprechpartner:kormann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marco Kormann

TUTORIUM - ADVANCED CAx -CATIA V5

Unter dem Themenschwerpunkt "Advanced CAx" bietet dasDiK Tutorien zu verschiedenen Techniken der fort-geschrittenen Entwicklungsmethoden. Das Tutorium„Prozesskette CAD-FEM„ beinhaltet die grundlegendentheoretischen Kenntnisse der Finite-Elemente-Methode miteiner umfassenden Einführung in die praktische Anwendungder Methode. Es erweitert das Lehrangebot des DiK im BereichCAE und deckt somit einen interdisziplinären Bedarfder Ingenieurwissenschaften und des StudienbereichsComputational Engineering ab. Das Lehrangebot zielt auf dieVermittlung industrieller Anwendungsmöglichkeitenleistungsfähiger High-End CAE Pre- und Postprozessoren ab.Als Software kam 2006 das Hyperworks 7.0 der Firma Altairzum Einsatz. Im Tutorium werden theoretische Kenntnisse imBereich Computer Aided Engineering vertieft. Unter Anderemwerden die Inhalte der Vorlesung Grundlagen des CAE-CAD Ivon Herrn Prof. Dr.-Ing. R. Anderl behandelt. Der Schwerpunktdes Tutorials liegt dabei weder auf der Vertiefung destheoretischen Wissens im Bereich der FEM noch der Bedienungeines kommerziellen Programms, sondern vielmehr auf dem“Denken in Prozessketten”.

TUTORIUM - ADVANCED CAx -PROZESSKETTE CAD - FEM

Das Tutorium besteht aus folgenden Lehrinhalten. Dabei be-steht jedes Thema aus einer Theorie und mehreren Übungs-einheiten:

GeometrieaufbereitungMaterialdefinitionVernetzungRandbedingungenBerechnungsvorgangPost-Processing

An dem interdisziplinär ausgelegten Lehrangebot haben 13Studenten aus Fachbereichen Maschinenbau, Wirtschafts-ingenieurwesen (Fachrichtungen Maschinenbau undInformatik) und den Studienbereichen ComputationalEngineering und Informationssystemtechnik teilgenommen.

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Ansprechpartner:yaman@dik.tu-darmstadt.deOrkun Yaman M.sc.

Ansprechpartner:wu@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Inform. Zhenyu Wu

Während des CE-Tutoriums im Sommersemeter 2006 solltendie Studenten sich anhand der Lehrunterlagen und Beispielein Windchill einarbeiten und darauf aufbauend dann dietheoretischen Kenntnisse in Produktstruktur-Managementund Freigabe- und Änderungs-Management aus der Vor-lesung PDT-B in das System Windchill umsetzen. Alspraktisches Beispiel soll insbesondere die Organisation undVerwaltung von Produktstrukturen mit Varianten undÄnderungen von dem Produkt „Tür mit Zylinderschloss“ unterVerwendung der entsprechenden Funktionalitäten vonWindchill betrachtet werden.Die Ergebnisse wurden im vorhandenen Tutorial mit Hilfe vomAutorensystem „learn2l“ dokumentiert und die Schulungs-unterlagen von letztem Semester wurden um weitere Themenwie Lebenszyklus- und Workflow-Management, Freigabe-und Ändeurngs-Management und Produktstruktur-Management erweitert.

TUTORIUM - CollaborativeEngineering - Windchill

Das Fachgebiet DiK hat 2006 die Lehrveranstaltung„Grundlagen des CAE-CAD – I“ vollständig übernommenund in sein Lehrangebot integriert. Das bisherige Konzept derVorlesung, das eine abschnittsweise Zuordnung der Themenjeweils zu einem anderen Fachbereich vorsieht, wurde neuerarbeitet. Dabei wurde ein neues Lehrprogramm entworfen,das eine einheitliche Einführung in die folgenden Themen des

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Grundlagen der Produktdatentechnologie

Aufbau der Cax-Systeme

Cax-Prozessketten und Modelltheorie

Geometrische Modellierung

Simulation und Modellbildung

Grundlagen der Finite Elemente Methode (FEM)

Die Vorlesung wurde semesterbegleitend mit 5 Übungs-einheiten unterstütz, deren Lernziele u.A folgende Themenumfassten:

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Einführung in die Systemumgebung - Dateisystem vs. PDM

Methoden der geometrischen Modellierung

FEM mit NX 3 Structures

FEM weiterführende Techniken NX 3 Structures

Mehrkörpersimulation Kinematik NX 3

Ansprechpartner:yaman@dik.tu-darmstadt.deOrkun Yaman M.sc.

Grundlagen des CAD-CAE

ADP - Rechnerunterstützte Entwicklungergonomie- und designorientierter Produkte

Das ADP wird von den Fachgebieten DiK, IAD und pmd der TU-Darmstadt und dem Fachbereich Gestaltung der HochschuleDarmstadt gemeinsam durchgeführt. Während derBearbeitung sollen dabei insbesondere die charakteristischenArbeitsmittel (Methoden, Werkzeuge, Medien) und Prozesseentsprechend derSchwerpunkte der beteiligten Disziplinenberücksichtigt und angewandt werden. Dabei solleninsbesondere rechnerunterstützte Arbeitsmittel der virtuellenProduktentwicklung im Vordergrund stehen.Die Aufgabenstellung des ADPs besteht in der Durchführung,Analyse und Beschreibung des Prozesses einerrechnerunterstützten Produktentwicklung von der Idee biszum Prototypen unter besonderer Berücksichtigungfunktionaler, ergonomischer und ästhetischer Aspekte. Dabeisollen angewandte Vorgehensweisen ebenso wieSchnittstellen und auftretende Zielkonflikte zwischen denbeteiligten Fächern und deren Lösung während des gesamtenProzesses erfasst und beschrieben werden. Der Fokus liegtsomit insbesondere auf der Reflexion und Dokumentation desProzesses sowie der Informations- und Datenflüsse.Die Aufgabenstellung soll in Teamarbeit bearbeitet werden.Einzelne Teammitglieder sollen im Verlauf des gesamtenProjektes die Rollen von Vertretern der beteiligten Disziplinenübernehmen. Ein Produkt sowie einschränkende Kriterien zudiesem Produkt werden vorgegeben.Der Schwerpunkt des Projekts liegt in der Gestaltung desProduktentwicklungsprozesses sowie dem Einsatz vonMethoden zur formalabstrakten und geometrisch gegen-ständlichen Produktbeschreibung. Die Studenten werdendazu ermutigt, gegebenenfalls Methoden und Werkzeuge zuvariieren und Vorschläge zur Verbesserung zu machen.

Das ADP wurde bisher in den Wintersemestern 05/06 sowie06/07 und im Sommersemester 06 durchgeführt.

Entwickeltes Produkt:Hammer-Schraubendreher Kombination

Ansprechpartner:rambo@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Jürgen Rambo

Dipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.de

Ziel des im Wintersemester 2005/2006 durchgeführtenAdvanced Design Projects war die konstruktive Erweiterungeines bestehenden Produktes unter Anwendung grund-legender Methoden des Collaborative Engineering in inter-nationalen Teams. Das Advanced Design Project wurde inZusammenarbeit mit den Universitäten Virginia Tech (USA),Howard University (USA) sowie ITESM Monterrey (Mexiko) undmit Unterstützung der Adam Opel GmbH durchgeführt. Dabeidienten Studenten von Virginia Tech, Howard University undITESM Monterrey als Projektpartner, während die Adam OpelGmbH die CA-Daten eines Opel Zafira lieferte.In räumlich und zeitlich verteilten Teams nutzten dieStudenten an den vier Standorten Instrumente des Projekt-managements und Collaborative Engineering, z. B. zurKooperation und zum Datenaustausch zwischen den Stand-orten.

Ansprechpartner:ufer@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Arndt Ufer

ADP - Collaborative Engineering UG NX4

DiK - Statistik Lehre 2006

Forschung

Hinter der heute eher konservativ anmutenden Fachgebiets-bezeichnung „Datenverarbeitung in der Konstruktion“verbirgt sich ein oft auf den ersten Blick nicht in seinem vollenUmfang erkennbares Wissenschaftsgebiet, welches sich heutemit einem großen Spektrum vielfältiger Forschungsaufgabenrund um die rechnergestützte Produktentwicklung befasst.Dabei schließt der Aspekt der Datenverarbeitung sowohl dieGenerierung, Speicherung und Archivierung von Produkt-daten ein wie auch den Datenaustausch und -abgleich dieser;und dies stets mit dem Ziel, alle jemals entstehendenProduktdaten eines Produkts durch den geschickten Einsatzelektronischer Datenverarbeitungsmethoden entlang seinesgesamten Lebenszyklus von seiner Idee bis hin zu seinemRecycling zu erfassen und zu verarbeiten.Der Begriff der Konstruktion im Maschinenbau steht fernerheute für den Gesamtprozess der virtuellen Produkt-schöpfung, nicht nur mehr für das zeichnerische norm- undfunktionsgerechte Abbilden der angestrebten Produktgestaltauf Papier, da es die modernen CAx-Technologien heuteerlauben, durchgängig rechnergestützt Produkte von ihremersten Formgebungsvorschlag bis hin zu ihrem rechner-gestützt getesteten virtuellen serienreifen Prototyp zuentwickeln.Aus dieser Sichtweise heraus haben sich in den vergangenenJahren drei Forschungsschwerpunkte am DiK ergeben: dieInformationsmodellierung mit der Blickrichtung gezielt aufdie Produktdatenabbildung, das verteilte und kooperativeArbeiten mit Gewicht auf den Arbeitstechniken sowie dievirtuelle Produktentwicklung in ihren Grundlagen, so z. B. denBetrachtungen zu Einsatz, Handhabung und Nutzen vonSoftwarewerkzeugen im Entwicklungsprozess.

Informationsmodellierung

Prozessanalyse und Prozessmodellierung,Objektorientierte Modellierung undISO 10303 - Standard für Exchange of Product ModelData (STEP).

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Verteiltes und kooperatives Arbeiten

Verteilte Produktentwicklung,Kooperative Arbeitstechniken,Geschäftsprozessoptimierung und –modellierungVerteiltes Prozess- und Produktmanagement.

Virtuelle Produktentwicklung

Computer Aided Design (CAD),Computer Aided Engineering/X (CAE/CAx) undIntegrationProduktdatenmanagement (PDM).

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Prospektive Integration von Technik-, Umwelt- und Kosteneinflüssen

SuperLightCar (SLC) ist ein Forschungsprojekt, das von der EUim 6. Rahmenprogramm gefördert wird. 38 führendeOrganisationen aus 9 Ländern Europas arbeiten zusammen,um aktuelle Technologien des Automobilleichtbaus in derMassenfahrzeugproduktion zu verankern. SLC verfolgt einenMulti-Material Ansatz und strebt danach, für jedes Bauteil dasbeste Material und die besten Prozesse im Hinblick aufLeichtbau, Ökologie und Kosten zu verwenden. Dabei mussden relevanten Anforderungen der Automobilindustrie, wieSteif igkeit , Crash-Verhalten, Materialermüdung,Korrosionsschutz, etc. jedoch Rechnung getragen werden.Die treibende Aktivität innerhalb von SLC geht von siebeneuropäischen Automobilherstellern aus: Volkswagen (alsKoordinator), Fiat Research Centre, Opel, Renault, VolvoTechnology Centre, Porsche and DaimlerChrysler. Zusammenmit hochklassigen Forschungsinstitutionen (z.B. FraunhoferInstitut, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt oderCommisariat ŕ l´énergie atomique) und der Zuliefererindustrie(z.B. Arcelor, Hydro, Corus oder Comau) wurde das Projektformuliert.

SUPER LIGHT CAR (SLC) -EU-Forschungsprojekt “Sustainable

Production Technologies of Emission ReducedLight-weight car concepts

Ansprechpartner:platt@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Wirtsch.-Ing. Kristian Platt

SLC verfolgt das ehrgeizige Ziel, Technologien undDesignkonzepte bereitzustellen, die es erlauben zukünftigeFahrzeuge des C-Sortiments (1000 Fahrzeuge pro Tag; z.B.Opel Astra, Renault Megane oder VW Golf) mit einerGewichtsersparnis von bis zu 30% zu entwickeln, während dieanspruchsvollen Kostenbeschränkungen dieses Segments bei-behalten werden.SuperLightCar arbeitet unter dem Schirm der EUCAR(European Council for Automotive Research) mit anderenProjekten innerhalb des 6. EU-Rahmenprogramms zusammen.Die dem Wettbewerb vorgelagerten Ergebnisse vonSuperLightCar sollen bis 2010 in die Serienproduktioneinfließen und dazu beitragen, Millionen Tonnen von Kraft-stoff bzw. Kohlendioxyd aufgrund des reduzierten Fahzeug-gewichts einzusparen.Die Aufgaben des DiK innerhalb des Projekts bestehen darin,die Domänen der Konzeptentwicklung mit den Domänen„Life Cycle Assessment“ und „Life Cycle Costing“ (LCx) derartmiteinander zu verbinden, dass bereits im Tätigkeitsfeld derKonzeptentwicklung LCx-relevante Informationen integriertwerden. Diese sollen es erlauben, die Kosten- und Umwelt-auswirkungen eines Produkts prospektiv zu beurteilen.Zu diesem Zweck werden am DiK spezifische XML-basierteCAD-Schnittstellen als auch eine unabhängige Plattform zumXML-basierten LCx-Datenaustausch geschaffen (sieheAbbildung 2)

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Erarbeiten von Methoden zur systematischenEntwicklung und Nachweis ihrer Tragfähigkeit amBeispiel integraler Blechbauteile mit verzweigtenStrukturen

Herstellung integraler verzweigter Blechstrukturen

Bewertung und Optimierung von Bauteilen mitverzweigten Blechstrukturen hinsichtlichmultifunktionaler Eigenschaftsprofile

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 666 „IntegraleBlechbauweisen höherer Verzweigungsordnung“ existiert ander TU Darmstadt seit dem 01. Juli 2005. Im SFB 666 werdenMethoden und Verfahren entwickelt, mit deren Hilfe ver-zweigte Strukturen in integraler Blechbauweise im Hinblickauf ihre Funktion und Beanspruchung optimiert entwickelt,gefertigt und bewertet werden können.Für den Zeitraum von 01.07.2005 bis 31.03.2009 wurden fürden SFB 666 von der Deutschen Forschungsgemeinschaftinsgesamt 8.415.900 bewilligt. Die gemeinsamen lang-fristigen Forschungsziele und Erkenntnisinteressen des SFB666 liegen auf folgenden Gebieten:

Das Fachgebiet DiK ist in dem Forschungsbereich Entwicklungmit den Teilprojekten A4 und A5 vertreten.Die Repräsentation des SFBs auf den wichtigen deutschenIndustriemessen „Hannover Messe 2006“ und „Euromold2006“ waren im Jahre 2006 wichtige Meilensteine zurVerbreitung der beschriebenen Forschungsziele.Auch dieses Jahr wurde erfolgreich ein gemeinsamer Work-shop aller Beteiligter in Bad Orb veranstaltet. Der aktuelleForschungsstand der Teilbereiche konnte so allen Teil-nehmern verdeutlicht werden. Der aktuelle Stand der Teil-projekte des DiK wurde von den Teilnehmern sehr positivaufgenommen. Für das Jahr 2007 wurde weiterhin einkonkreter Zeitplan für Veröffentlichungen aufgestellt.

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Sonderforschungsbereich 666Integrale Blechbauweisen höherer

Verzweigungsordnung -Entwicklung, Fertigung, Bewertung

Ansprechpartner:rollmann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Inform. Zhenyu Wuwu@dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmann

Die Koordinationsrolle des Arbeitskreises „virtuelle Produkt-entstehung“ wurde auch dieses Jahr erfolgreich vom DiKübernommen, wie auch die Administration der offiziellen

Eine der großen Herausforderung bei der Konstruktion undinsbesondere der Modellierung nach der mathematischoptimierten Topologie von Produkten, die demHerstellungsprinzip der Blechspaltweise entsprechen, ist dieEntwicklung von Modellierungsfeatures in CAD-Systemen.Eine dreidimensionale Repräsentation der Bauteile erfoderteine Methodik zur Darstellung dieser Bauteile in CAD-Systemen.Die vollständige Integration aller für Repräsentation undPräsentation verzweigter Blechbauteile notwendigen An-forderungen ist durch konventionelle Funktionen moderner3D-CAD-Systeme und der entsprechenden Blechbauteil-Umgebungen nicht abgedeckt. Der wissenschaftliche Ansatzbesteht darin, neue Konstruktionsmethoden und Werkzeugein 3D-CAD-Systemen zu entwickeln und implementieren, diedie algorithmisierte Konstruktion verzweigter Blechbauteileauf Basis mathematischer Lösungsbäume ermöglichen.Hierfür wurde eine Methodik entwickelt, auf Basis von UserDefined Features (UDF), die ein Konstruktionswissen über ihreVerwendung tragen, ein Gesamtbauteil zu erstellen

Teilprojekt A4 -Entwicklung von Methoden und Werkzeugen

neuer Modellierungsverfahren für dasSpaltprofilieren und –biegen

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

Im Jahr 2006 wurden eine Schnittstelle und das zugrundeliegende Datenmodell für den Austausch der Produkt-informationen mit anderen Teilprojekten definiert undimplementiert. Weiterhin konnte ein erster Demonstratorimplementiert werden, der aufbauend auf den Informationendes Datenmodells auf Basis von User Defined Features einCAD-Modell im System Pro/ENGINEER erstellt.

Das DiK ist in der Projektgruppe „Integration der Simulationund Berechnung in eine PDM Umgebung - SimPDM“ desProSTEP iViP-Vereins vertreten. Das Projekt hat zum Ziel, mitAnwendern, Systemanbietern und Forschungseinrichtungenaus den Bereichen Produktdatenmanagement sowieSimulation/Berechnung eine gemeinsame Lösung zurIntegration der Simulation und Berechnung in eine PDM-Umgebung zu entwickeln. Daraus leiten sich folgende Zieleab:

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Definition von Anwendungsfällen zur Entwicklung derSpezifikation zur Integration

Nutzen von Synergieeffekten durch Wissenstransfer undErfahrungsaustausch

Gemeinsamer Auftritt gegenüber den Systemanbietern beider Implementierung

Entwicklung eines Industriestandards zur Integration

ProSTEP iViP e. VPROJEKTGRUPPE „SimPDM“

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Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.de

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Technische Spezifikation des Parameterabgleiches zw.Produkt- und CAE-ModellstrukturTechnische Spezifikation der Anbindung CAE-Systeme anein xDM-SystemErweiterung auf CFD- und Postprocessing UmfängeBetreuung der SimPDM ImplementierungenFertigstellung der VDA-Empfehlung Teil 1 & 2Erstellung einer „Recommended Practices“ zu denVDA-Empfehlungen

Das Projekt läuft seit 2003 mit einer großen Teilnehmergruppeaus der Industrie. Aufbauend auf den in den vergangenenJahren erreichten Ergebnissen wurden folgende Arbeits-pakete definiert und bearbeitet:

Im weiteren Verlauf des Projektes sind folgende Arbeitspaketegeplant:

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Aufbau eines gemeinsamen Verständnisses zum ThemaPDM im Bereich Berechnung und SimulationErstellung einer Anforderungsspezifikation für dieIntegrationErarbeitung von Referenzprozessen zur Integration derSimulation undtehungsprozessenErstellung eines integrierten Metadatenmodells zurAbbildung der CAE- Modellstrukturen im xDM-System.Das Konzept beinhaltet auch Versions- und Varianten-managementEntwicklung von Konzepten zum Parameterabgleichzwischen Produktstruktur und CAE-Modellstruktur und zurAnbindung von CAE-Anwendungen an xDM-Systeme.

Mit der WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) undRoHS (Reduction of Hazardous Substances) hat die euro-päische Union eine Reihe von Rechtsvorschriften zumprodukt bezogenen Umweltschutz erlassen. Dies führt dazu,dass ein Hersteller für seine Produkte über deren gesamtenLebensweg verantwortlich ist, d. h. von der Werkstoff-herstellung bis hin zur Entsorgung. Ziel des Teilprojekts C5 istdie Entwicklung eines integrierten Software-instruments zurUnterstützung von Unternehmen bei der Einhaltung vonRichtlinien bezüglich des produktbezogenen Umwelt-schutzes. Die Zusammenführung der im SFB 392 erarbeitetenMethoden und Instrumente bezüglich der Entwicklungumweltgerechter Produkte und der umfassenden technischenund betriebswirtschaftlichen Produktlebenszyklus-betrachtung, birgt ein enormes Potenzial eine praktikableLösung zu entwickeln, mit deren Hilfe eine standardisierteEinhaltung dieser Richtlinien (Compliance) ermöglicht wird.Ziel des Projektes ist die Integration des Life Cycle Design inden betrieblichen Alltag. Dies bedeutet eine Integration derSFB-Ergebnisse (Methoden und Instrumente) in bestehende,betrieblich genutzte Standardsoftwaresysteme wie z. B.mySAP Business Suite.Somit werden die Unternehmen befähigt, eine Produkt-konformität in Bezug auf Richtlinien zum produktbezogenenUmweltschutz durchzuführen. Diese beinhaltet neben einerökologischen Beurteilung des Produkts über den gesamtenLebensweg (Erstellung des ökologischen Profils nach der EuP)und eines WEEE / RoHS-Check, Hilfs- und Arbeitsmittel zurProduktoptimierung mit dem Ziel der Richtlinienkonformität(siehe Abbildung 1).

Abb.1: Integration des Life Cycle Design in den betrieblichen Alltag

Transferbereich 55 C5 - Life Cycle Designauf Basis von Standardsoftwaresystemen

Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem FachgebietProduktionsmanagement, Technologie und Werkzeug-maschinen (PTW) und der TechniData AG bearbeitet. Das DiKist hierbei für die Analyse der europäischen und weltweitenUmweltgesetzgebungen zuständig.In einem ersten Schritt wurde eine Recherche derUmweltgesetzgebungen in Europa sowie USA, Japan undChina durchgeführt. Daran anschließend wurde ein Konzeptfür die formale Abbildung dieser Informationen entwickelt.Dies wurde in Form von excelbasierten Anforderungsmatrizenumgesetzt. Darauf aufbauend wurde prototypenhaft eineUmweltgesetz-Datenbank implementiert.Mit Hilfe der Datenbank kann zunächst nach den Gesetzenbestimmter Länder bzw. deren Kurzbezeichnungen und an-schließend detailliert nach den darin vorgeschriebenenAufgaben (für den Hersteller, Anwender oder Lieferant), zuerstellenden Dokumenten sowie nach Restriktionen undKonsequenzen / Sanktionen gesucht werden.(siehe Abbildung 2)

Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Pamela Stöckerstoecker@dik.tu-darmstadt.de

Abbildung 2: Umweltgesetz-Datenbank

Global Engineering Excellence (GEE)

In Search of Global Engineering Excellence: Educating theNext Generation of Engineers for the Global WorkplaceContinental AG in Verbindung mit acht international an-erkannten Universitäten hat die Global EngineeringExcellence Initiative gestartet. Diese einmalige Zusammen-arbeit wird den Einfluss und die Bedeutung vontechnologischen Fachwissen und Ausbildung auf dieWettbewerbsfähigkeit von Nationen, Individien undUnternehmen untersuchen. Das Herzstück der Initiative isteine umfassende Studie die dahingehend entwickelt wurdeein breites Spektrum an Untersuchungspunkten zu umfassen,die alle ingenieurswissenschaftlichen und naturwissen-schaftlichen Aspekte abdecken. Die Studie behandelt dieFolgenden Forschungsschwerpunkte:

Der Vizepräsident der TU Darmstadt Prof. Dr.-Ing. ReinerAnderl benennt die Kernpunkte der Studie wie folgt: "Wirwollen beispielsweise Erfolgsfaktoren für die Ausbildung vonIngenieuren anhand internationaler Vergleicheidentifizieren. Unterscheiden sich diese? Wie definiert sich einIngenieur? Wie ist das Ansehen von ingenieurs-wissenschaft l i chen und naturwissenschaft l i chenAbsolventen? Gibt es eine kritische Masse von technischorientierten Wissenschaftlern für die Wettbewerbsfähigkeiteiner Ökonomie? Wie viele Patente und mit welchem Fokuswurden in den verschiedenen Ländern angemeldet? Wie undWo findet Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Industrieund Wirtschaft statt und durch welche Faktoren wird hier derErfolg bestimmt?

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Wettbewerbsfähigkeit und TechnologieKarrierepfade vonAbsolventen in ingenieurs-wissenschaftlichen undnaturwissenschaftlichen Disziplinen

Entwicklung und Implementierung erstklassigeringenieurswissenschaftlicher und naturwissenschaftlicherAusbildung

Entwicklung zukünftiger Trends in diesen Gebieten

Unterstützung eines erfolgreichen Austauschs von Wissenzwischen Universitäten und Unternehmen

Wir wollen weiter Produktentwicklungszyklen in Hinblick aufTrends innerhalb der verschiedenen Ingenieursdisziplinenuntersuchen und die Erfolgreichste identifizieren.”

Das Ziel der Global Engineering Excellence Initiative ist esFakten über die Wichtigkeit von Ingenieurswissenschaften inden Weltmärkten, der Ausbildung von Ingenieuren auf einerweltweiten Basis und den Bedarf an zukünfigenIngenieursprofilen aufzudecken sowie Empfehlungen für Ver-besserungen an alle Beteiligten zu adressieren. Und hierbeialles aus einer globalen Perspektive.Ingenieure spielen eine kritische Rolle in der globalenÖkonomie. Die Industrie benötigt hochausgebildete unter-nehmerische Ingenieure um Innovation und technischeMarktführerschaft sicherzustellen. Weiter werden Ingenieuremit dem Streben nach dem Bestmöglichem in einem leistungs-starken hoch konkurrenzbetonten globalen Markt benötigt.Eine neue Art von Ingenieuren wird gefordert: breitefundamentales Technologiewissen, unternehmerischesDenken und Global ausgerichtet.

Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Michael Thelthel@dik.tu-darmstadt.de

Als ein führender internationaler Automobilzulieferer ineinem hochtechnologie Sektor hat sich Continental bei derUnterstützung einer globalen Verbesserung der Ingenieurs-ausbildung und der Entwicklung von jungen Ingenieuren starkverpflichtet. Die Finanzierung der Studie In Search of GlobalEngineering Excellence: Educating the Next Generation ofEngineers for the Global Workplace spiegelt diese Ver-pflichtung wieder. Ebenso reflektiert die Studie dasEngagement des internationalen Teams von Wissenschaftlernvon acht Universitäten bekannt für ihre Ingenieursausbildung.

Das DiK ist in der Projektgruppe „Collaborative ProductVisualization - CPV“ des VDAs und des ProSTEP iViP-Vereinsvertreten. Zielsetzung der Projektgruppe ist dieHarmonisierung des Visualisierungsdatenaustauschs in derunternehmensübergreifenden Zusammenarbeit. Im Rahmendes Projektes wurden bestehende und für die nahe Zukunftvorgesehene Prozesse in den Unternehmen untersucht.Im zweiten Schritt wurden auf den Ergebnissen der Analyseaufbauende Pilotszenarien entwickelt. Die unterschiedlichenPilotszenarien wurden durch Datenaustauschpartner derProjektgruppe implementiert. Die Erfahrungen aus demEinsatz der Pilotszenarien flossen dann in eine entsprechendeProSTEP iViP- und VDA-Richtlinie.

Dazu wurden folgende Arbeitspakete durchgeführt:

Erarbeitung Interviewleitfaden: Für die Durchführungder Firmenprozessanalyse und der anschließendenAuswertung der Ergebnisse wurde ein einheitlicherInterviewleitfaden erarbeitet.

Durchführung der Firmenprozessanalyse: AlsGrundlage für die geplante VDA-Richtlinie wurden dieProzesse bezüglich dem unternehmensübergreifendenAustausch von Visualisierungsdaten in verschiedenenUnternehmen analysiert und dokumentiert.

Erarbeitung von Pilotszenarien: Nach der Untersuchungder F i rmenprozes se wurden ver s ch iedenePilotszenarien basierend auf unterschiedlichenDatenformaten und Anwendungen erarbeitet. DiesePilotszenarien wurden in anwendenden Unternehmenvalidiert und stellen die Basis für die Erarbeitungneutraler Referenzprozesse dar.

Entwurf und Vorlage einer Richtlinie: Als Ergebnis desProjektes wurden die Referenzprozesse entwickelt unddiese in einem Richtlinienentwurf zur Standardisierungbei dem ProSTEP iViP e.V. und dem VDA CAD/CAM-AKeingereicht.

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ProSTEP iViP e.v. Projektgruppe CPV

Abbildung 2: Beispielhafte Darstellung eines Referenzprozesses

Abbildung 1: Projektgrafik mit den Pilotscenarien

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Arndt Uferufer@dik.tu-darmstadt.de

Im Sommersemester 2006 wurde folgende ergänzendeVorlesung von Herrn Dipl.-Ing Ulrich Sälzer (Daimler ChryslerAG) gehalten:Herr Dipl.-Ing. Ulrich Sälzer war von 2000 bis 2006 als DirektorITC/D von Daimler Chrysler CVD (Commercial VehiclesDevelopment) tätig. Im Rahmen der zweiwöchigstattfindenden Vorlesung geht Herr Sälzer auf praxis-orientierte Beispiele des verteilten rechnerunterstütztenProduktentstehungsprozess anhand von praktischenBeispielen ein.

Lernziele:Im Rahmen der Vorlesung sollen die theoretischenGrundlagen der Entwicklungsprozesse anhand praxis-orientierter Beispiele dargestellt werden. Die Schwerpunkteder Vorlesung liegen in der Darstellung struktureller Ansätzebei der weltweiten Zusammenarbeit ("Global Engineering")als auch der im Produktentstehungsprozess beiDaimler Chrysler Nutzfahrzeuge verwendeten Systeme(Prozessketten) .

Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Kristian Plattplatt@dik.tu-darmstadt.de

Verteilter RechnerunterstützerProduktentstehungsprozess

Annual Report 2006Department ofComputer Integrated Design (DiK)

Technische Universität Darmstadt

Preface

The chair of Computer Integrated Design (DiK) is one of 27divisions of the Faculty Mechanical Engineering at TechnischeUniversität Darmstadt. The year 2006 was a very successfulyear but also very challenging. I want to thank all my scientificresearchers, technical and administrative staff for theirsuccessful collaboration and the motivating and fruitfulatmosphere. Furthermore I want to thank the presidentialboard of Technische Universität Darmstadt as well as mycolleagues from the Mechanical Engineering department fortheir ongoing strong support. Special thanks also to both, thedepartments´ and the university's administration.DiK is involved in research and teaching activities in the area ofinformation processing in mechanical engineering. Theactivities are represented by the following areas ofresponsibility:

Teaching in the undergraduate and graduate program,andFundamental and application oriented research.

At DiK 1181examinations have been approved on theundergraduate level and 370 on the graduate level. Scientificresearch and teaching has been performed in four attractivefields of competence:

Information modelling,Virtual product development,Distributed and cooperative engineering and design,and CAx-laboratory

The competence field „information modelling“ deals with thedevelopment of object-oriented methods and tools forinformation modelling in the field of mechanical engineering.The main topics are dedicated to the development of productmodels as specified by ISO 10303 (STEP).In the competence field „virtual product development“ digitalproduct engineering, digital design and digital productionplanning methods are developed, analysed and evaluated.The common goal is to use once described product data manytimes within successive process chains. One main goal is toapply parametric and knowledge driven 3D-CAD systems forthe interdisciplinary development of products.

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In the competence field „distributed and cooperativeengineering and design“ research is performed on thedevelopment of methods for product design and engineeringin 24/7 scenarios distributed around the world.The competence field CAx-laboratory is dedicated to newinnovative methods for product styling and design. Mainemphasis is on the interdependencies between virtual productdesign and physical prototyping.The year 2006 was very successful. All milestones in educationas well as in research have been achieved. The main highlightswere the approval of the graduate school “Topology ofTechnics”, the successful presentation of the results of the“Global Engineering Excellence” project and donation of 1603D-CAD workstations through Adam Opel GmbH and 10 3D-CAD workstations through Hewlett-Packard within the PACEpartnership.In the year 2005 the intercontinental Advanced Design Projecton Collaborative Engineering was established where studentsfrom Virginia Tech (USA), Howard University (USA), ITSEMMonterrey (Mexico), Jiao Tong Shanghai (China) and TUDarmstadt developed an automot ive assemblycollaboratively. This was performed by using most moderninternet-based teleconferencing technology.We are very honoured and happy for again receiving theChallenge Cup for winning the TUD-Marathon.I am also very honoured by having been awarded the visitingprofessorship by UNIMEP (Piracicaba, Brasil) and by havingbeen elected as Member of the Academy of Science andLiterature (Mainz).Furthermore I want to point out in particular the successfuldoctor thesis's of Mr Lars Klug, Mr Tri Ngoc Pham Van and MrAlain Pfouga. Congratulations and all the best for a successfulfuture professional career!I appreciate very much the results achieved in 2006 and I wantto thank the whole members of DiK for their high motivationand continuously committed efforts.

December 2006

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Courses offered in basic course

The courses offered in the undergraduate program containlectures accompanied by intensive courses introducing themethods of data processing. These courses are applied to theprospective engineers' fields of activity. The courses are anintegrated part of the first two semesters and consist of

Lecture Basics of Data Processing, Course ProgrammingLanguages and Techniques

Introduction to computer aided design (CAD) (lecture andcourse)

The contents and aims of these courses are chosen to convey awell-founded knowledge of data processing in mechanicalengineering. The courses especially focus on the use of aparametric 3D-CAD-system as an introduction to CAD in the2nd semester. This use of 3D-CAD is based upon the processchain of design with the intent to reuse all created productdata from 3D-modelling most efficiently in later steps of theproduct chain. The education is continued in the second year(3rd and 4th semester) in the Machine Elements lectures andcourses.

1st semester:

2nd semester:

Contact: Dipl.-Ing. Kai Meckemecke@dik.tu-darmstadt.de

The content of the lecture deals with relevant topics of today'sdata processing for the mechanical engineering branch.Selected chapters of technical, practical and applied computerscience impart methodical application and effective workingwith and the understanding of electronic data processing.Introductions to the software lifecycle and to the methods ofobject oriented software development are the main focus ofthe lecture. These topics are practiced in the accompanyingprogramming course (PST).

Educational objectives:

Mastery of the mathematics and technical basics ofelectronic data processingAbility for the development of data structures andalgorithmsAbility for the development of object-oriented softwareKnowledge of the hardware of electronic computers anddistributed systemsUnderstanding of the connection between operatingsystems and application softwareKnowledge of the different application systems

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Basics of Data Processing(GEDV)

Contact: Dipl.-Ing. Kai Meckemecke@dik.tu-darmstadt.de

The tutorial to the lecture “Basics of Data Processing”intensifies the area “methods of programming”. The mainfocus of this tutorial is the teaching of the foundations ofsoftware development relevant for engineers. In thecomputer pool 'IIM' the students learn the application of thecalculation system MATLAB in connection with the operatingsystem SOLARIS. Other points of focus are methodical soft-ware development, planning and implementation ofalgorithms, data exchange based on file operations and theprogramming of graphical user interfaces.The tutorial concludes with a two week long project, which isto be solved in teams of four students. With an adequateresult the grade of the lecture “Basics of Data Processing” canbe improved (for further information see slides of thetheoretical introduction). The exam to the lecture “Basics ofData Processing” consists of about 40% that is intensified inthe tutorial.An extra challenge towards the winter semester 2006/07 wasthe transfer of the tutorial content from JAVA to MATLAB.Within the scope of the TUD-online-initiative this course was

Programming Languages and Techniques(PST)

This lecture course deals with the basics of threedimensionaldesign on CAD-workstations and how this applies to thedevelopment of solutions for design problems. Within thecourse the threedimensional geometrical description of parts,the implementation of design intentions, the definition ofproduct structures and the use of standard or catalogue partsare taught.The solutions developed must be presented and documentedin different ways e.g. by the derivation of technical drawingsfrom the CAD-model which have to be compliant to standards.All material for the lecture and the course is supplied digitally;therefore the independent use of the information technologytools is promoted.

Introduction to Computer Aided Design(CAD)

Contact: Dipl.-Ing. Marc Bierwerthbierwerth@dik.tu-darmstadt.de

The main course enables interested students to deepen theirknowledge in the topics of data processing in the productdevelopment process. These courses are available to studentsfrom their fifth semester on and contain the following topics:

Lectures:Product Data Technology A (CAD systems and Caxprocess chains)Product Data Technology B (product datamanagement)Product Data Technology C (product and processmodelling)Principles of CAE/CAD I and II

Tutorials:CAD-Mechatronics within CATIA V5Tutorial 3D-CAD with Unigraphics

ADP:Virtual Product Development

The central approach of these courses is based on the so-calledproduct data technology. This product data technology as aninterdisciplinary field is characterized by the basics ofinformation science and methods of engineering science,especially the mechanical engineering. The fundamentalconcept is based upon a general processing (no breaks inmedia, no loss of information) of digital representableproduct data in all phases of the product lifecycle.The data processing systems used in this context, theintegrated product data model in STEP and methods and toolsto manage the product data in the product lifecycle are topicsof the courses in the main course.

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Courses offered in the main course

Product Data Technology A:CAD systems and CAx process series

In the lecture Product Data Technology A, a basic introductionto modern product data technology is given. In particular, theidea of product model and the handling of productinformation, which are necessary for complete productspecification, is given to the students. The didactical conceptof the lecture is based on stating the mathematical, IT- andmethodical basics of CAD systems in order to demonstrate inthe subsequent course of the lecture how to apply the datagenerated by 3D CAD systems for different purposes.The learning targets are:

· Comprehension of correlations: integrated productmodel - product information - CAD systems - CAxprocess series

· Knowledge about different models for computerinternal description of product information

· Knowledge about computer supported methods fordesign, construction, optimization, presentation,manufacturing preparation and documentation ofproducts

· Comprehension of the interaction of data processingsystems within process series

The following topics are explained in-depth:

· The integrated product including definitions of theterms of product definition, product representationand product presentation

· Basic mathematical principles concerning geometricelements in 3D CAD systems

· Introduction into common geometry models (1D-3D),in particular volume models

· Different kinds and further applications of productpresentations including related information e.g. on thetheory of colors

· Computer supporting in product development· Conceptual and methodical basics concerning shaping,

modeling and structuring, e.g. parametric equations,standard parts, variant parts

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Furthermore important CAD process series of productdevelopment from product conception till manufacturingprocess are analyzed, discussed and exemplified byrepresentative examples.

These are in particular the following process chains:

· CAD-Digital Mock-Up (DMU)· CAD-Finite Element Analysis (FEA)· CAD-Technical Product Documentation (TPD)· CAD-Rapid Prototyping Technology (RPT)· CAD-Virtual / Augmented Reality (VR/AR)· CAD-Numerical Control (NC)

Numerous examples from research and development aredemonstrated to facilitate the aims of the lecture.Presentations of experts from industry provide valuableimpressions for the attendees.

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Contact: Dipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

CAx-process series on the basis of 3D CAD systems

The major aspect of this lecture is conveying the importance ofProduct Data Management and its functions in modernproduct development. The basic technologies and mainpreconditions of implementing Product Data Managementsystems are discussed. Furthermore the organizationalarrangements for the use of these software systems arepresented. Technically, a rough overview of the architecture ofProduct Data Management systems is given and examples ofdata models are shown. Concerning the growing importanceof workflow management systems they are presentedseparately.The main aims of teaching are as follows:

· Comprehension of product data management systemsand the correlations between them, the integratedproduct model and workflow management systems

· Knowledge about the basic technology of product datamanagement systems

· Comprehension of the organizational preconditionsKnowledge about the structure of Product DataManagement systems

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Contact: Dipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

Product Data Technology B:(PDT B)

Central vision of product data technology is the developmentof a product by the use of information and communicationtechnologies regarding the product quality in order tooptimize the product costs and the development process aswell as the efficiency of the development process. This leads toan intensified use of software systems in all subprocesses ofthe product development as for example the use of CAD andPDM systems within the construction process.In this lecture different principles, methods and tools forproduct and process modelling are presented. Principles ofsystem engineering like the hierarchical structuring andmodelling are discussed. Methods of model designing and itsspecification are pointed out and discussed. Looking at the ISO10303 (better known as the "Standard for the Exchange ofProduct Model Data" - STEP) the approach of systematic datamodelling gets explained by using SADT, EXPRESS andEXPRESS G. The concepts of the process modelling aredescribed on the basis of the business process modelling.Within this context possibilities for modelling business casesand processes by using UML as well as the integrative methodARIS is introduced and discussed. Furthermore alternative,XML-based solutions are introduced.For delving the acquired, theoretical knowledge practicalexamples and exercises are done within the lecture.

Comprehension of correlations between functions,data and process modelling

Knowledge about the use of modelling techniques forbusiness process reengineering

Knowledge about the product model as specified in ISO10303 (STEP)

Knowledge about mapping product and processmodels into industrial applications

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Product Data Technology C:(PDT C)

Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmannrollmann@dik.tu-darmstadt.de

Contact: Dipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marc Bierwerthbierwerth@dik.tu-darmstadt.de

In the tutorial “Freeform Modelling with Unigraphics NX 3.0”the application of methodical approach for the design ofcomplex components and assemblies, which contain freeformfaces, is taught with the help of a parametric 3D-CAD-system.Typical applications of freeform modelling are automotivebody sheet steels, hulls of ships and planes, turbine vanes aswell as complex forming dies and primary shaping. Freeformmodelling is used in the areas of design as well as in the areasof simulation and computation.Besides, cooperative work techniques are tried out, with aspecial attention to team work. Every individual createsfreeform faces by following a methodical approach usingCAD, but the group members altogether are responsible forreasonable junctions of the surfaces, the integration of thesurfaces into the entire product and the division of work.Using freeform modelling the definition of a condition for thejunction of the surfaces is quite important, because the qualityof the surface junctions and the entire product is definedtherewith.With a successful closure of the tutorial its participants gainthe base knowledge of freeform modelling in Unigraphics NX3.0. The experience made during the tutorial can also beapplied to other 3D-CAD software systems.

Advanced CAx –Tutorial on Freeform Modelling

with Unigraphics NX 3.0

Contact: Dipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

The course 'Advanced CAx with CATIA V5' teaches differentmethodologies to generate complex parts and assembliesusing the CAD system CATIA V5 from Dassault Systemes. Thefocus of this course is the explaination and practicing of themethodology of knowledge based engineering.Using the example of a six-axis industrial robot, students aretaught the principles of knowledge-based engineering andconcurrent design. For coping the team task, the teammembers have to define interfaces between parts and find outdesign space that can be modelled by one single designer.

After completion of this course, students are able to fullymake use of the methodology of knowledge-basedengineering and its principles

Kinematics simulation of an industrial robot with Catia V5

Advanced CAx -Tutorial with CATIA V5

Tutorial Advanced CAx –Process Chain CAD – FEM

Contact: Orkun Yaman M.sc.yaman@dik.tu-darmstadt.de

The department of Computer Integrated Design (DiK) offerscourses with an emphasis on the advanced topics of ComputerIntegrated Engineering. The tutorial "Process Chain CAD-FEM" is concerned with the fundamentals of the finiteelement theory and provides a comprehensive introduction tothe FEM-applications. It broadens the graduate curriculum ofDiK in the field of Computer Aided Engineering and meetsone of the cross-disciplinary requirements of the EngineeringDepartments.In the tutorial the theory of Computer Aided Engineering hasbeen addressed regarding the course "Introduction to CAE-CAD - I" held by Prof. Dr. –Ing R. Anderl. The main focus is seton the industrial application of High-End CAE tools. In 2006Hyperworks Version 7.0 from Altair has been employed as theCAE-software package. The tutorial presents the subjectmatter from a perspective of "process chains" rather thanconcentrating on the theoretical fundamentals of FEM or onusing a commercial software package.

Geometry preparationMaterial definitionMeshingBoundary ConditionsSolvingPost-Processing

13 students from the departments of Mechanical Engineering,Industrial Engineering (with major in Mechanical Engineeringand Computer Sciences), Computational Engineering andInformatics & Systems Engineering have participated in the

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Tutorial Collaborative Engineering -Windchill

During the CE-Tutoriums in the summer 2006 the studentshave been encouraged to implement the theory from thelecture PDT-B especially, the part of “product structuremanagement” and “release and change management” fromthe lecture PDT-B in praxis on the basis of the system Windchill.First of all, the students haven been systematically introducedin the System Windchill on the basis of the tutorials. Based onthe introduction the students should implement the theory inWindchill.As practical example the product door with cylinder lock werechosen. In particular, the organization and administration ofproduct structures with all the possible variants and thechange management of the door were to be regarded.

The results were documented in the existing tutorial with thehelp of the system „learn2l“ and the existing trainingdocuments of last term were extended by further topics like“life cycle and workflow management, release and changemanagement and product structure management”.

Contact: Dipl.-Inform. Zhenyu Wuwu@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

Introduction to CAD/CAE

Contact: Orkun Yaman M.sc.yaman@dik.tu-darmstadt.de

The department of Computer Integrated Design assumed fullresponsibility for the interdisciplinary course "Introduction toCAE-CAD - I" in 2006 and adopted it into its undergraduatecurriculum.The previous concept of the course, which arranges each topicpartially to different departments, has been reorganized. Anew syllabus has been developed that contains a unifiedintroduction to the following topics of Computer AidedEngineering:

Architecture of CAx-SystemsCAx-Processes and Model TheoryGeometrical ModellingModelling and SimulationIntroduction to Finite Element Method (FEM)Process Chain CAD-FEMProcess Chains CAD-DMU / CAD-MBS / CAD-RPT

During the course 5 tutorial sessions have been offered,covering the following practice exercises

Intorduction to the System Environment: File-based vs.PDMMethods of Geometrical ModellingFEM based on NX3 StructuresFEM - further techniques and skillsMultibody Simulation

70 students from the departments of Mechanical Engineering,Industrial Engineering (with major in Mechanical Engineeringand Computer Sciences), Computational Engineering andInformatics & Systems Engineering have participated in theinterdisciplinary oriented course.

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Figure 1: Developed Product hammer-screwdriver-combination

The ADP is organized by the departments DiK, IAD and pmd ofTU Darmstadt and the department Gestaltung of theUniversity of Applied Sciences in Darmstadt. During thedevelopment especially the characteristic work equipment(such as methods, tools and media) and processescorresponding with the key aspects of the involved disciplinesare applied. Thereby computer-aided work tools of productdevelopment in particular should be put into focus.The tasks of the ADP are developing, analysing and describingthe processes of a computer-based product development fromthe scratch to the prototype by considering functional,ergonomic and aesthetic aspects. Thereby applied proceduresas well as interfaces and occurring conflicts of aims betweenthe involved subjects and their solution during the processshould be gathered and described. The focus especially lies onthe reflection and documentation of the process as well as theinformation and data flows.

ADP – Computer AidedDevelopment of ergonomic anddesign -oriented products

The students are encouraged to vary methods and tools and tomake suggestions for improvement.

Contact: Dipl.-Ing. Jürgen Ramborambo@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.de

The problem is supposed to besolved in team work. Singleteam members are assigned totake the responsibility of arepresentative of the differentdisciplines. The product and itsrestricting criteria are given.The main focus lies on thed e s i g n o f t h e p r o d u c tdevelopment process, and theuse of methods in order tocreate a formal-abstract andgeometric-representationalproduct description.

Figure 2: Developed productelectrical measure tape

Contact: Dipl.-Ing. Arndt Uferufer@dik.tu-darmstadt.de

The intention of the advanced design project of winter term2005/2006 was to upgrade an existing product constructivelyby using fundamental methods of Collaborative Engineeringin international teams. The advanced design project wasexecuted in collaboration with students of Virginia Tech (USA),Howard University (USA) and ITESM Monterrey (Mexico) asproject partners. As industrial partner the Adam Opel GmbHsupported the project with technical data of the Opel Zafira.Tools for Project Management and Collaborative Engineering,e.g. for cooperation and data exchange between the twolocations, were used by the students in teams distributed intime and space.

ADP - Collaborative EngineeringUG NX4

DiK - Statistics Study 2006

The strategic aim of the research projects is scientificexploration and design of integrated product developmentprocesses, elaboration of fundamental methods andknowledge transfer to industrial application.Technologies such as product data technology using theintegrated product model are a basis for research in computerintegrated methods realizing innovative and interdisciplinaryproduct development and design. To implement thesemethods supporting the whole product development process,software and hardware tools are designed. Another importantresearch area is the development of new workingenvironment systems, based on a cooperative, distributedorganization of work and the use of hypermedia and multi-media.In the past years three main areas of research have beenestablished: the information modelling with the main focusdirectly to the product data description, the distributed andcooperative work with emphasis on the work techniques aswell as the virtual product development in their main features,e.g. the views of applications, handling and use of softwaretools during the development process. Authorities in thefollowing areas are available:

Process Analysis and Modelling (PAM),Object-oriented Modelling (OOM) andStandard for the Exchange of Product Model Data

(STEP).

Distributed Product Development (DPD),Cooperative Working Techniques (CWT),Business Process Reengineering (BRP),Collaborative Process and Product Management

Computer Aided Design (CAD),Computer Aided Engineering/X (CAE/CAX) and

Integration and Product Data Management (PDM).

In the following the individual projects, processed in thecalendar year 2006, are presented.

Information Modelling

Distributed and Co-Operative Work

Virtual Product Development

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Research

EU-Research Project “SustainableProduction Technologies of EmissionReduced Light-weight Car Concepts

(SuperLight Car)”

Figure 1 : Prospective Integration of Technical, Environmental and CostIssues

SuperLightCar is a collaborative Research & Developmentproject co-funded by the European Commission under the 6thFramework Programme. In SuperLightCar, 38 leadingorganizations from 9 European countries work together tobring lightweight automotive technologies closer to highvolume car production.SuperLightCar has a multi-material philosophy, striving to usefor each part the best material and manufacturing processes interms of weight and cost minimization, while fulfilling a widerange of automotive requirements in areas such as stiffness,crash performance, fatigue and corrosion resistance, etc.From the start the core driving force for SuperLightCar hasbeen a group of seven automotive manufacturers:Volkswagen(as coordinator), Fiat Research Centre, Opel, Renault, VolvoTechnology Centre, Porsche and Daimler Chrysler. These,together with top level organizations from science (e.g.Fraunhofer Institutes, Deutsches Zentrum für Luft- undRaumfahrt or Commisariat ŕ l´énergie atomique) as well as thesupplier industry (e.g. Arcelor, Hydro, Corus or Comau), havedefined the SuperLightCar approach. The project has anambitious objective; it aims to deliver the technologies anddesign concepts that would allow up to 30% weight reductionin the C-class car models of future generations, whilerespecting the very demanding cost restrictions of suchpopular models. SuperLightCar collaborates with other majorRTD projects under the auspices of EUCAR. (EUCAR: EuropeanCouncil for Automotive Research).

Figure 2 : Overview of IT-tools developed by DiK (CAD-interfaces,SLCbridge platform)

Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Kristian Plattplatt@dik.tu-darmstadt.de

The precompetitive achievements of SuperLightCar applied inseries production beyond 2010 will serve a basis to savemillions of tons of fuel respectively carbon dioxide due tosignificantly reduced vehicle weight.

The objectives of DiK within the project are to link the domainof concept development with the domains of Life CycleAssessment and Life Cycle Costing (LCx) in a manner that LCx-relevant information can be adapted and made available inthe field of concept development.. This ensures a prospectiveassessment of cost and environmental issues with regard totechnical issues.For this purpose, DiK develops specific XML-based CADinterfaces and an independent platform for XML-based LCxdata-exchange (figure 2)

Collaborative Research Center 666Integral Sheet Metal Design with

Higher Order Bifurcations -(Design, Manufacturing, Evaluation)

The Collaborative Research Center (CRC) 666 - Integral SheetMetal Design with Higher Order Bifurcations – is running fromJuly 2005 to March 2009. Its goals are the development ofmethods and techniques that support the optimised design ofbifurcated integral sheet metal parts.From Juliy 2005 to March 2009 there have been allottedaltogether 8.415.900 for the CRC 666 by the “DeutscheForschungsgemeinschaft”. The overall, long-term researchobjectives and cognitions of CRC 666 are as follows:

Acquiring of methods for the systematical developmentand verification of bearing strength of bifurcatedintegral sheet metal parts

Manufacturing of bifurcated integral sheet metal parts

Evaluation and Optimisation of bifurcated integralsheet metal parts concerning multifunctional Profiles

The department of Computer Integrated Design participatesin the CRC 666 in two subprojects, called A4 and A5, which aredescribed below.In 2006, the CRC has been present at the important germanindustry fairs “Hannover Messe 2006” and “Euromold 2006”.This attendance is an essential step to propagate the scientificideas behind the CRC.Furthermore, a workshop for all participants was held in BadOrb, Germany, in November 2006 to present the current stateof research in each project.The workgroup “virtual product development” is still led bythe department of Computer Integrated Design as well as theadministration of on the official website, which can be foundat http://www.sfb666.tu-darmstadt.de

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Contact: Dipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Rollmannrollmann@dik.tu-darmstadt.deDipl.-Infom. Zhenyu Wuwu@dik.tu-darmstadt.de

Subproject A4: Development ofmodeling techniques for Linear FlowSplitting and Linear Flow Bending

Examplary view of the data model and the respective CAD

One challenge in modeling of products that correspond to theproduction methodology of integral sheet metal design withhigher order bifurcations is the Integration of mathematicallygenerated solutions. The three-dimensional representation ofsuch parts therefore requires a suitable methodology.A 3D-representation enables the engineer to certify hisselection decision. Conventional modeling functions in 3D-CAD systems are not appropriate to completely integrate allrequirements to present and represent branched sheet metalproducts in a virtual product development system. The newscientific approach is to develop and implement new designmethodologies and tools in 3D-CAD systems for geometricmodeling of integrated sheet metal with higher bifurcationorder, especially on the basis of algorithmic generated solutiontrees. A Methodology of implementing knowledge-based UserDefined Features (UDF) has been developed and implementedfor this purpose.

In 2006, an interface and the fundamental data model havebeen specified that together serve the data exchange betweenthis project and the projects taking place chronologicallyafore. Moreover, a demonstrating example could beimplemented that shows handling of such exchange data.

Contact: Dipl.-Ing. Marco Kormannkormann@dik.tu-darmstadt.de

ProSTEP iViP e. V. Association Project Group“SimPDM”

The DiK is member of the project group “Integration ofSimulation and Computation into a PDM Environment” ofProSTEP iViP Association. Aim of this project is to find acommon solution for the integration of simulation andcomputation into a PDM environment. Users and systemproviders as well as research institutes with the research fieldsof Product Data Management and simulation/computationparticipate in this solution finding process.Hence, following aims derive:

Definition of application cases in order to develop aspecification for integrationUse of synergy effects by knowledge transfer andexchange of experienceCollective appearance towards system providers duringthe implementationDevelopment of industry standards for integration

The project started in 2003 with a large number of participantsfrom industry. Building on the results of former years,following work packages are defined and arranged:

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Figure 1: Context of Simulation Data Management

Contact: Dipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.de

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Build up of a common comprehension of the issue ofPDM in the range of simulation and computationCreation of a requirement specification for theintegrationFormulation of reference processes for the integrationof simulation and computation into the productdevelopment processCreation of an integrated meta data model for therepresentation of CAE-model structures in xDM systems.The concept also contains a version and variantmanagementDevelopment of concepts for the parameterssynchronisation between the product structure and theCAE model structure as well as for the CAE applicationintegration in xDM systems.

Furthermore following work packages are plannedconcerning the project:

Techn i ca l spec i f i ca t ion of the parametersynchronisation between product and CAE modelstructureTechnical specification of the CAE applicationintegration in xDM systemEnhancement to CFD issuesEnhancement to Post Processing issuesSupport of SimPDM implementationsCompletion of VDA RecommendationCreation of recommended practices linked to the VDA

Transfer-Unit 55 C5 – Life Cycle Design basedon E-Business Solutions

Recently the European Union (EU) has legislated a number ofdirectives in the range of product-related environmentprotection. Two of these directives are the WEEE (WasteElectrical and Electronic Equipment) and the RoHS (Reductionof Hazardous Substances). These directives follow theprinciple of responsibility, i.e. producers responsibility.Producers are responsible for their products during the entirelife cycle, from material production up to ist disposal.The CRC 392 methods and tools, concerning the developmentof environmentally- friendly products, offer a huge potentialin combination with the extensive technical and economic lifecycle consideration, an SAP system holds. The development ofa feasible solution is possible. With such a solution a standardcompliance of the given directives can be acquired. Next goalis the integration of the life cycle design into the dailyenterprise work. The integration comprises the CRC results(methods and tools) such as mySAP Business Suite.Thus the companies are empowered to carry out a productcompliance based on the mentioned directives. Along withthe environmental assessment of products throughout theentire life cycle (establishing the environmental profile basedon the EuP), this compliance contains also a WEEE/RoHS check,methods and instruments for product optimisation and theambition to satisfy the requirements of the directives (figureone).

Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Pamela Stöckerstoecker@dik.tu-darmstadt.de

In this project the Institute of Production Management,Technology and Machine Tools (PTW) as well as theDepartment of Computer Integrated Design (DiK) collaboratewith the TechniData AG. The DiK is responsible for analysis ofthe European and world-wide environmental legislation.Therefore the legislation from Europe, USA, Japan and Chinawas analysed and a concept for the mapping of relevantinformation was developed. Furthermore a prototype of arelational database for environmental legislation wasimplemented.With this Database a query for legislation from specificcountries or their short term respectively is possible.Afterwards a detailed search for required tasks (for producer,user or supplier), required documents as well as restrictions,consequences and sanctions can be performed (figure 2).

Global Engineering Excellence (GEE)

In Search of Global Engineering Excellence: Educatingthe Next Generation of Engineers for the GlobalWorkplace

Continental AG in conjunction with eight internationallyrenowned universities launched the Global EngineeringExcellence Initiative. This unique collaboration will study theinfluence and importance of technological expertise andeducation on the competitiveness of nations, people, andcompanies. At the heart of this initiative is a comprehensivestudy designed to reflect a broad spectrum of topics dealingwith all aspects of engineering and natural sciences. The studywill cover the following research areas:

Competitiveness and technology.Career paths of graduates in scientific and engineeringdisciplines.How first-rate engineering and science education aredesigned and implemented.The development of future trends in these fields.How a successful interchange of knowledge can bepromoted between universities and companies.

TU Darmstadt vice president Prof. Dr.-Ing. R. Anderl pointedout the core questions of the study: "We want to identify, forexample, success factors for the development of engineersbased on an international comparison. Do they differ? Is theresuch a thing as the engineer? How are graduates of technicalsciences looked upon? Is there a “critical mass” of technicalscientists needed for competitive economies? How manypatents are there, and what is the patent focus in differentcountries? How and where does cooperation between science,industry and business take place, and what are the formulasfor its success? We also want to examine product developmentcycles to look for trends within the various engineeringdisciplines, and identify which are taking the lead.”

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Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Michael Thelthel@dik.tu-darmstadt.de

Figure: Project partners of the Global EngineeringExcellence Initiative (Prof. Anderl 3rd from left)

The target of the initiative Global Engineering Excellence is touncover important facts about the importance of engineeringin the world's markets, the education of engineers on aworldwide basis and the needs for future engineeringprofiles, as well as to give recommendations for improvementfor all stakeholders. And all this from a global perspective.Engineers play a critical role in fueling the global economy.Industry needs highly educated, entrepreneurial engineers toensure innovation and technological leadership. Industryneeds engineers who strive for the best in a high-performance, highly competitive global market. Industryneeds a new breed of engineer: technically broad,commercially savvy, and globally adept.As a leading international automotive supplier in the high-tech sector, Continental is strongly committed to promotingthe global advancement of engineering education and thedevelopment of young engineers. The report, In Search ofGlobal Engineering Excellence: Educating the NextGeneration of Engineers for the Global Workplace, reflectsthat commitment. It also reflects the commitment of aninternational team of scholars from eight universities knownfor their engineering programs.

ProSTEP iViP Association Project Group“CPV”

Figure : Project chart with pilot scenarios

The DiK participates in the project group “CollaborativeProduct Visualization - CPV” of VDA and ProSTEP iViPAssociation. The project group aims at a harmonisation ofvisualisation data exchange in the cross-enterprisecollaboration. Within the scope of the project, existing andintended processes were analysed in the companies.Based on the results of this analysis pilot scenarios weredeveloped. The different pilot scenarios were implementedby a data exchange partner of the project group. The herewithgained experience was used to create a correspondingProSTEP iViP and VDA Recommendation.

Definition of a common interview guideline for thecompany process analysis and the following evaluationof the results thereof.Realisation of the company process analysis: as a basisfor the planned VDA Recommendation the processesconcerning the cross-enterprise exchange ofvisualisation data in different companies were analysedand documented.

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Figure 2: Example of a reference process illustration

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Creation of pilot scenarios: after analysing the companyprocesses the different pilot scenarios based ondifferent data formats and applications were created.These pilot scenarios were validated in the applyingcompanies and form the basis for the creation ofneutral reference processes.Draft and pattern of a Recommendation: As a result ofthe project the reference processes were developed andhanded in at ProSTEP iViP Association and VDACAD/CAM-AK as a draft of the Recommendation

Contact: Dipl.-Ing. Jens Malzachermalzacher@dik.tu-darmstadt.de

In summer term 2006, an additional course was lectured byDipl.-Ing . Ulrich Sälzer (Daimler Chrysler AG).From 2000 to 2006, Mr. Sälzer was the director of ITC/D atDaimler Chrysler Commercial Vehicles Development. Withinhis two-week course, Mr. Sälzer lectured the distributedcomputer supported product development process based onpractice-oriented examples and usecases.

Goals:The lecture dealed with enhancing theoretical principles ofproduct development processes with pratice-orientedexamples. The focus of the lecture based on the description ofboth structural approaches for global engineering and usedsystems (process chains) based on the development ofcommercial vehicles.

Distributed computer supportedProduct Development Process

Contact: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Kristian Plattplatt@dik.tu-darmstadt.de

V i r t u e l l e P r o d u k t e n t w i c k l u n g i n d e rAutomobilindustrie, In: A. Baukrowitz; T. Berker; A.Boes; S. Pfeiffer; R. Schmiede; M. Will (Hg.):Informatisierung der Arbeit - Gesellschaft im Umbruch

Application of Kinematics in DMU

Integrationsmodell für integrale Blechbauweisenhöherer Verzweigungsordnung

Inovationspotenzial in der Produktentwicklung

Utilizing PACE Software Products in TechnischeUniversität Darmstadt’s Undergraduate CAD Training

Product Design Data Management

Anderl, R.: Virtuelle Produktentwicklung in der Auto-mobilindustrie, In: A. Baukrowitz; T. Berker; A. Boes; S. Pfeiffer;R. Schmiede; M. Will (Hg.): Informatisierung der Arbeit -Gesellschaft im Umbruch, edition sigma, 2006

Malzacher, J.: Application of Kinematics in DMU, PACE Forum2006, Darmstadt, 2006

Anderl, R.; Wu, Z.; Rollmann, T.; Kormann, M.:Integrationsmodell für integrale Blechbauweisen höhererVerzweigungsordnung, CAD-CAM Report, Dressler, 2006

Anderl, R.; Bierwerth, M. B.; Pfouga Bopoungo, A. J.; Ufer, A.:Inovationspotenzial in der Produktentwicklung, Hanser, 2006

Anderl, R.; Bierwerth, M. B.; Ufer, A.: Utilizing PACE SoftwareProducts in Technische Universität Darmstadt’s UndergraduateCAD Training, PACE Annual Meeting 2006, Provo, USA, 2006

Anderl, R.; Rambo, J.; Wu, Z.: Product Design DataManagement, 1ST International Design ManagementSymposium, Shanghai, 2006

Veröffentlichungen / Publications

Federative Factory Data Management: An approachbased upon Service Oriented Architecture (SOA)

Anderl, R.; Rezaei, M.: Federative Factory Data Management:An approach based upon Service Oriented Architecture (SOA),3rd International CIRP Conference on Digital EnterpriseTechnology (DET-CIRP) in Setúbal, Portugal, 2006Mehr Informationen

Lars Klug

Tri-Ngoc Pham-Van

Alain Joseph Pfouga Bopoungo

Methodischer Einsatz von parametrischen Prototypen in derProduktentwicklungForschungsberichte aus dem Fachgebiet Datenverarbeitung inder Konstruktion, Technische Universität Darmstadt, ShakerVerlag, Aachen 2006

Föderatives PDM zur Verwaltung mechatronischer System-strukturenForschungsberichte aus dem Fachgebiet Datenverarbeitung inder Konstruktion, Technische Universität Darmstadt, ShakerVerlag, Aachen 2006

Entwicklung einer Methode zum Prdoduktmanagement imProduktlebenszyklusForschungsberichte aus dem Fachgebiet Datenverarbeitung inder Konstruktion, Technische Universität Darmstadt, ShakerVerlag, Aachen 2006

Dissertationen / Doctor Theses

Mitarbeiter / Staff 2006

Fachgebietsleitung

Sekretariat

Technische Angestellte

Auszubildende

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Prof. Dr.-Ing.Reiner Anderl Email: anderl@dik.tu-darmstadt.de

Telefon: 06151-16 6000

Monika Mayer Email: mayer@dik.tu-darmstadt.deTelefon: 06151-16 6001

Jürgen Berberich Email: berberich@dik.tu-darmstadt.deTelefon: 06151-16 5484

David Fischer Email: fischer@dik.tu-darmstadt.deTelefon: 06151-16 5484

Christian Roth Email: roth@dik.tu-darmstadt.deTelefon: 06151-16 5484

Henning Stecher Email: stecher@dik.tu-darmstadt.deTelefon: 06151-16 5484

Dipl.-Ing. Email:Marc Bierwerth Telefon: 06151-16 5026

Dipl.-Ing. Email: ufer@dik.tu-darmstadt.deArndt Ufer Telefon: 06151-16 6466

bierwerth@dik.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Email: kormann@dik.tu-darmstadt.deMarco Kormann Telefon: 06151-16 3894

Dipl.-Ing. Email: malzacher@dik.tu-darmstadt.deJens Malzacher Telefon: 06151-16 5145

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Email: melk@dik.tu-darmstadt.deKatharina Melk Telefon: 06151-16 6583

Dipl.-Ing. Email: gilsdorf@dik.tu-darmstadt.deEric Gilsdorf Telefon: 06151-16 5026

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Emai l : p latt@dik.tu-darmstadt.deKristian Platt Telefon: 06151-16 5445

Dipl.-Ing. Email: rezaei@dik.tu-darmstadt.deMajid Rezaei Telefon: 06151-16 5441

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Email: rollmann@dik.tu-darmstadt.deThomas Rollmann Telefon: 06151-16 3894

Dipl.-Ing. Email : spiess@dik.tu-darmstadt.deDaniel Spieß Telefon: 06151-16 6850

Dipl.-Ing. Email: mecke@dik.tu-darmstadt.deKai Mecke Telefon: 06151-16 6850

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Email: stoecker@dik.tu-darmstadt.dePamela Stöcker Telefon: 06151-16 5445

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Emai l : the l@dik . tu -darmstadt .deMichael Thel Telefon: 06151-16 6583

Dipl.-Innform. E m a i l : w u @ d i k . t u - d a r m s t a d t . d eZhenyu Wu Telefon: 06151-16 3894

M.Sc. Email: yamann@dik.tu-darmstadt.deOrkun Yaman Telefon: 06151-16 5441

Dipl.-Ing. Email: rassler@dik.tu-darmstadt.deJochen Raßler Telefon: 06151-16 5145