WiGeP News 2/2012 - Virtual Vehicle

Ausgabe 2/2012 

NEWS Mitteilungen 

Liebe Leserinnen und Leser, 

mit dieser zweiten Ausgabe der 

WiGeP-News stellen wir Ihnen 

neueste Ergebnisse und Berichte 

zu aktuellen Forschungsarbeiten 

der Mitglieder unseres Kompetenznetzwerks 

vor. Als Bindeglied 

zwischen Hochschulen und der 

Industrie möchten wir mit diesen 

Artikeln dazu beitragen, innovative 

Lösungen aus den verschiedenen 

Fachbereichen der Produktentwicklung 

zu kommunizieren und Kooperationen 

im Bereich der Forschung 

und Lehre der integrierten Produktentwicklung 

zu fördern. Auch 

die WiGeP-Jahrestagung in Hannover 

bot dazu vielfältige Gelegenheiten. 

Auf den folgenden Seiten 

berichten wir von Vorträgen, Workshops 

und intensiven Gesprächen 

mit führenden Repräsentanten der 

Industrie zu aktuellen fachlichen 

und strategischen Themen sowie 

gemeinsamen Planungen für die 

Zukunft. Lassen Sie sich inspirieren 

und sprechen Sie uns an, für eine 

gemeinsame Förderung von Technologietransfers 

und Produktinnovationen 

in Deutschland! 

o. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Albert Albers 

Am 9. März 2012 fand die erste Jahrestagung 

der WiGeP – Wissenschaftliche 

Gesellschaft für Produktentwicklung – im 

Besucherzentrum von VW Nutzfahrzeuge 

in Hannover statt. 

Eingeladen hatte Vorstandssprecher von 

Volkswagen Nutzfahrzeuge und Industriekreismitglied 

der WiGeP Dr.-Ing. Wolfgang 

Schreiber (Bild 1 mit Vorstandsvorsitzendem 

Prof. Albert Albers). Die 

WiGeP verfolgt u.a. mit 

den Jahrestagungen 

das Ziel, Forschung und 

Lehre regelmäßig auf 

die aktuellen Herausforderungen 

aus der 

Industrie abzustimmen 

und die Unternehmen 

bei der Entwicklung 

der Produkte für die 

Märkte von morgen 

zu unterstützen. Dazu 

betreibt die WiGeP 

einen intensiven Dialog 

mit rund 50 führenden 

Persönlichkeiten der 

Wissenschaftliche Gesellschaft 

für Produktentwicklung WiGeP 

Berliner Kreis & WGMK 

WiGeP-Jahrestagung 2012 

in Hannover 

der WiGeP 

Über 90 Teilnehmer bei der Jahrestagung der Wissenschaftlichen 

Gesellschaft für Produktentwicklung 

Industrie, die im Industriekreis der WiGeP 

vertreten sind. Der WiGeP gehören rund 80 

Universitätsprofessorinnen und -professoren 

an, die die Wissenschaftslandschaft auf dem 

Gebiet der Produktentwicklung prägen. 

Bereits am Vorabend stimmten sich die Teilnehmer 

bei einem gemütlichen Abendessen 

und interessanten Vorträgen auf die Jahrestagung 

ein. Herr Prof. Horst Oehlschlae- 

Bild 1: Dialog auf höchster Ebene: Die Vorstandssprecher von VW Nutzfahrzeuge 

(Dr. Schreiber, links) und WiGeP (Prof. Albers, rechts)

Newsletter Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktentwicklung WiGeP | Ausgabe 2 | Oktober 2012 

ger als Leiter Konzepte, Simulation und 

Produktdatenmanagement bei VW Nutzfahrzeuge 

und Herr Prof. Gerhard Poll als 

Mitglied der WiGeP aus Hannover begrüßten 

die Teilnehmer. Es folgte ein kurzweiliger 

Vortrag von Herrn Dr. phil. Manfred 

Grieger über die Historie von Volkswagen 

Nutzfahrzeuge: Alles begann mit einer 

Skizze vom VW-Bus; die Idee dieses kompakten 

Transportsystems beeinflusst bis 

heute das Produktprogramm. 

ZUSAMMENKUNFT IM BESUCHERZENT- 

RUM IM WERK HANNOVER 

Zu der Jahrestagung am 9. März 2012, 

die ein Zeichen für den intensiven Dialog 

zwischen Führungspersönlichkeiten aus 

der Industrie, Universitätsprofessoren und 

Nachwuchswissenschaftlern ist, waren 

rund 90 geladene Gäste im Besucherzentrum 

von VW Nutzfahrzeuge erschienen. 

Die Jahrestagung stand unter dem Leitsatz 

„Hochschulen und Automobilindustrie – 

wie fahren wir gemeinsam in die Zukunft?“. 

Herr Dr.-Ing. Schreiber eröffnete die Jahrestagung 

und stellte aktuelle Zahlen und 

Projekte von VW Nutzfahrzeuge vor. Ein 

wichtiges Projekt ist der VW Caddy blue-emotion, 

der derzeit als Stadtlieferwagen bei 

der Deutschen Post getestet wird. Der Test 

in Brandenburg zeigt die Praxistauglichkeit: 

Elektrofahrzeuge sind auch und gerade im 

urbanen Transportwesen sinnvoll. 

Im Werk Hannover sind derzeit 11.800 

Mitarbeitern beschäftigt, die ab Mitte 2012 

zusätzlich zur bestehenden Produktpalette 

Bild 2: Eindrücke von der Jahrestagung der WiGeP 

2 

auch den VW Amarok fertigen sollen, so 

der Leiter der Produktionsplanung Uwe 

Schwarz. Dabei vergingen lediglich 20 

Monate von der Entscheidung bis zum Produktionsstart 

in Hannover. Eine umfassende 

Mitarbeiterqualifizierung ist besonders 

bedeutsam: Schulungskonzepte und speziell 

ausgebildete Multiplikatoren waren Erfolgsfaktoren, 

um das erste Vorserienfahrzeug 

fristgerecht im März 2012 fertigzustellen. 

POSITIONIERUNG UND HAUPTAKTIVITÄ- 

TEN DER WIGEP 

Die Produktentwicklung ist in Deutschland 

nach wie vor das Haupttätigkeitsfeld für 

Ingenieure und bildet die wesentliche Phase 

der Kostenfestlegung – so beschreibt Prof. 

Albert Albers, Vorstandsvorsitzender der 

WiGeP, die Motivation des Vereins. Dennoch 

ist die Produktentwicklung bei der 

Forschungsförderung zu wenig präsent und 

leidet unter einem Mangel an qualifizierten 

Nachwuchskräften. Übergeordnetes Ziel 

der WiGeP ist daher die Förderung des Dialogs 

zwischen Wissenschaft, Industrie, Politik 

und Gesellschaft und somit die Stärkung 

der Produktentwicklung in der öffentlichen 

Wahrnehmung. 

E-FAHRZEUGE IM INNERSTÄDTISCHEN 

LIEFERVERKEHR 

Im Plenumsvortrag von Prof. Oehlschlaeger 

standen die Erfolgspotenziale und 

Herausforderungen beim Einsatz von Elektrofahrzeugen 

für den Gütertransport im 

Mittelpunkt. Leichte Nutzfahrzeuge auf 

Elektrobasis sind bei häufigen Stopps und 

niedriger Durchschnittsgeschwindigkeit 

den bisher üblichen Dieselfahrzeugen im 

innerstädtischen Verkehr überlegen. Die 

Batteriekapazität muss in Zukunft jedoch 

weiter erhöht und die Produktionskosten 

gleichzeitig gesenkt werden, um breite Praxisakzeptanz 

zu finden. Dazu ist die Kompetenzbildung 

auf vielen Handlungsfeldern 

erforderlich, denn sichere und zukunftsfähige 

E-Mobilität ist nur durch eine enge 

Verzahnung von Industrie und Hochschulen 

erreichbar. 

NATURWISSENSCHAFTLICHES, BIOLO- 

GISCH-EVOLUTIONÄRES INNOVATIONS- 

MANAGEMENT 

Wie die Produktentwicklung von der Natur 

lernen kann, stand im Fokus des Plenumsvortrags 

von Prof. Axel Thallemer von der 

Universität Linz. Er stellte einen Roboterarm 

vor, der orientiert an der biologischen Evolution 

entwickelt wurde. Gelenke und Gliederlängen 

wurden in studentischen Projekten 

analysiert; sogar die Gelenkorientierung bei 

Hummern und Heuschrecken boten wichtige 

Aufschlüsse. Die Erkenntnisse flossen in 

die Entwicklung des sogenannten AirArms 

ein. Beeindruckende Videoanalysen zeigten 

die Leistungsfähigkeit und Funktionalitäten 

des Arms – besonders einprägsam ist 

die Ästhetik der menschlichen Bewegung 

gepaart mit einem ansprechenden Design. 

BERICHTE DER WORKSHOPS 

In den anschließenden Workshops hatten 

alle Teilnehmer die Möglichkeit, aktuelle 

Problemstellungen zu diskutieren. Getreu 

der übergeordneten Ziele der 

WiGeP konnten sich Vertreter von Industrie, 

Hochschule und Politik austauschen, 

um gemeinsame Erkenntnisse und Schlussfolgerungen 

zu formulieren. 

Für die WiGeP 

Dipl. Wirt.-Ing. Christoph Peitz 

Heinz Nixdorf Institut 

Universität Paderborn

Workshop 1: 

Interaktion von Wirtschaft und Wissenschaft 

Während der diesjährigen Jahrestagung 

der WiGeP in Hannover hatten 

die Teilnehmer die Möglichkeit am Workshop 

„Interaktion von Wirtschaft und Wissenschaft“ 

teilzunehmen. Diese Möglichkeit 

nahmen Hochschulvertreter und auch einige 

Industrievertreter wahr. Im Vordergrund bei 

den Diskussionen stand die Zusammenarbeit 

von Industrie und Hochschule während 

des Studiums und der Ausbildung. Dabei 

wurden folgende zwei Themen ausführlich 

diskutiert: 

• Projekt- und Abschlussarbeiten in der 

Industrie 

• Industriepromotionen 

Die Ergebnisse der Diskussionen und die daraus 

abgeleiteten Empfehlungen sind in den 

folgenden Abschnitten zusammengefasst. 

TOP 1 – PROJEKT- UND ABSCHLUSSAR- 

BEITEN IN DER INDUSTRIE 

Die Fragestellung, wie und in welchem 

Umfang Projekt- und Abschlussarbeiten in 

der Industrie sinnvoll sind, spielt auch vor 

dem Hintergrund der Umstellung der Studiengänge 

in Folge des Bologna-Prozesses 

und einer damit verbundenen verkürzten 

Studiendauer eine wichtige Rolle. 

Im Workshop wurden die Vor- und Nachteile 

einer im Industriebetrieb angefertigten 

Arbeit intensiv diskutiert. 

Bei den Studenten spielen mehrere Gründe 

für den Wunsch, ihre Arbeiten in einem 

Unternehmen anzufertigen und nicht an 

einem Hochschulinstitut, eine Rolle. Zum 

Einen können Studenten einen guten Einblick 

in das jeweilige Unternehmen erlangen 

und zum Anderen scheint der Praxisbezug 

eher gegeben. Nicht zuletzt wird meist von 

den Unternehmen auch eine geringe Vergütung 

während der Bearbeitung gezahlt. 

Aber auch Firmen können einer solchen 

Zusammenarbeit Positives entnehmen. So 

kommen mit den Absolventen auch neue 

Ideen in das Unternehmen und potentielle, 

neue Mitarbeiter können angeworben werden. 

Außerdem können in sich abgegrenzte 

Fragestellungen kurzfristig an Studenten 

abgegeben werden. 

Auf der anderen Seite stellt für Studierende, 

die mit erfolgreich bestandener Bachelorprüfung 

in das Berufsleben wechseln, 


die Bachelorarbeit in der Regel die einzige 

wissenschaftliche Arbeit dar. Gerade hier 

ist eine umfassende Betreuung dringend 

erforderlich. Es ist der Anspruch des universitären 

Studiums, die Einheit von Forschung 

und Lehre dadurch zu gewährleisten, dass 

Studenten durch ihre Arbeiten aktiv an der 

Forschung teilhaben. Ob dieser Anspruch 

angesichts des häufig großen Zeitdrucks bei 

den zu lösenden Fragestellungen und der 

hohen Arbeitsbeanspruchung der betreuenden 

Mitarbeiter immer in der gewünschten 

Tiefe umgesetzt werden kann, ist fraglich. 

Beim Regelfall eines Universitätsstudiums, 

dem Abschluss mit Diplom oder Master, 

sollte nach übereinstimmender Meinung 

möglichst nur eine der drei Arbeiten (Bachelor, 

Projekt- und Master/Diplomarbeit) 

außerhalb der Universität durchgeführt 

werden. 

Unterschiedliche Ansichten und entsprechende 

Argumente traten darüber zu Tage, 

welche Arbeiten hierfür am besten geeignet 

sind und welche unbedingt an der Hochschule 

absolviert werden sollte. 

Problematisch ist außerdem die weit verbreitete 

Praxis, Studenten zunächst einzustellen 

und diese dann mit einer ausformulierten 

Aufgabenstellung auf die Suche nach einem 

Betreuer an der Hochschule zu schicken. 

Wünschenswert aus Sicht der Hochschulen 

wäre hier der frühzeitige Kontakt, sodass 

zunächst gemeinsam eine Aufgabenstellung 

erarbeitet werden kann und erst dann 

die Stelle ausgeschrieben wird. Damit ist 

eine Betreuung an der Hochschule wie auch 

in der Industrie für den Studenten von vornherein 

gesichert. Als ideal wurde ein Modell 

angesehen, an dem ein Kooperationsprojekt 

von Mitarbeitern und Studenten an 

einem Institut bearbeitet wird, wobei aber 

die Betreuung auch von Mitarbeitern des 

kooperierenden Unternehmens übernommen 

wird, die dazu zeitweise an das Institut 

kommen. Umgekehrt gäbe es dann Phasen, 

die die Studenten im Industrieunternehmen 

verbringen. 

TOP 2 – INDUSTRIEPROMOTIONEN 

Laut Umfragen der HIS (Hochschul-Informations-System 

GmbH) Hannover planen 

13 Prozent der Absolventen eines Maschi- 

nenbau- bzw. Elektrotechnikstudiums im 

Anschluss an ihr Studium eine Promotion 

(Angaben aus 2005). Die Motivation dafür 

liegt meist in der Verbesserung der Berufschancen 

und in der persönlichen Weiterbildung. 

Insgesamt promovieren mehr als 90 % 

der Promotionsstudenten an einem Institut 

und die weiteren knapp 10 % an einem Graduiertenkolleg 

bzw. in der Industrie. 

Die Industriepromotionen waren für die 

Teilnehmer des Workshops „Interaktion von 

Wirtschaft und Wissenschaft“ in Hannover 

ein weiteres Schwerpunktthema. Dieses 

wurde unter dem Motto „Für und Wider 

von Industriepromotionen“ diskutiert. 

Dabei wurden eindeutige Vorteile von 

Industriepromotionen wie z.B. enger Kontakt 

zwischen Firma und Hochschule sowie 

zusätzliche industrielle Forschungsaufträge 

für die Hochschule herausgestellt. Für die 

Industrie ergibt sich der Vorteil, dass Mitarbeiter, 

die in der Industrie promovieren, 

bereits früh an die Firma gebunden werden. 

Zudem entfällt eine Einarbeitungszeit 

im anschließenden Beschäftigungsverhältnis, 

da bereits während der Promotion eine 

Mitarbeit in der jeweiligen Fachabteilung 

erfolgt. Auch die generellen Abläufe innerhalb 

des Unternehmens werden dem späteren 

Arbeitnehmer bereits während seiner 

Promotion vermittelt. 

Diese Vorteile zeigen auf, dass Industriepromotionen 

sowohl für die Hochschule wie 

auch für die jeweilige Firma bereichernd 

sein können. Jedoch führten die Teilnehmer 

des Workshops auch Beispiele an, wo die 

Zusammenarbeit aufgrund unterschiedlicher 

Faktoren nicht ideal funktioniert hat. 

Aus diesem Grund wurden während des 

Workshops Aspekte zusammengetragen, 

die bei einer Industriepromotion aus Sicht 

der Hochschule zu berücksichtigen sind. 

So ist es für eine erfolgreiche Betreuung 

der Promotion wichtig, dass von Seiten 

der Industriefirma Publikationen gefördert 

und keineswegs abgelehnt werden. Zudem 

ist es wünschenswert und wichtig, dass 

vor der Ausschreibung eines Themas eine 

Abstimmung mit der Hochschule stattfindet. 

Denn auf diese Weise lässt sich bereits 

im Vorfeld klären, ob und wie eine Betreuung 

stattfinden kann. 

3


Als anzustrebendes Modell ergaben sich 

aus der Diskussion Zwischenformen von 

Industrie- und Institutspromotion. Wie 

schon bei den studentischen Arbeiten ist 

sehr vorteilhaft, wenn ein von der Industrie 

finanzierter Mitarbeiter an einem Institut 

an einem Kooperationsprojekt arbeitet und 

dabei durchaus auch zeitweise im Unternehmen 

tätig ist. Dies würde viele Vorteile 

mit sich bringen. 

Workshop 2: 

Konstrukteur 2020 

Der zweite Workshop „Konstrukteur 

2020“ bezog sich auf die gleichnamige 

Studie der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften 

acatech . Die Studie hebt 

hervor, dass Konstrukteure eine Schlüsselrolle 

für die Innovationskraft der deutschen 

Maschinenbauindustrie einnehmen. 

Für Konstrukteure wird es demzufolge 

zukünftig eine Vielzahl neuer Tätigkeitsprofile 

geben, die gleichzeitig eine Anpassung 

des Kompetenzprofils erforderlich machen. 

Diese Veränderungen betreffen sowohl 

diejenigen, die sich in der Ausbildung zum 

Konstrukteur befinden, als auch solche 

Personen, die bereits berufstätig sind. Sie 

machen es erforderlich, dass Industrieunternehmen 

und Hochschulen gemeinsam das 

Berufsbild von Konstrukteuren heute und 

in Zukunft beschreiben, um geeignete Ausund 

Weiterbildungsmaßnahmen zu finden 

und umzusetzen. 

Workshops für den Dialog zwischen Industrie und Wissenschaft 

4 

Das Ergebnis dieses Workshops zeigt, dass 

es für beide Seiten, Hochschule und Industrie, 

viele Vorteile einer Kooperation in Ausbildung 

und Studium gibt. Jedoch sollten 

für eine erfolgreiche Kooperation einige 

wichtige Aspekte berücksichtigt werden, 

welche die Zusammenarbeit erleichtern und 

auch für den Studierenden bzw. Doktoranden 

vereinfachen. Mischformen im Rahmen 

von derartigen Kooperationsprojekten weisen 

deutliche Vorteile auf. 

Ziel des Workshops war es, ausgehend von 

einer Kurzvorstellung der Studie im Dialog 

mit mehreren Hochschul- und Unternehmensvertretern 

zunächst Problemfelder und 

Ursachen zu identifizieren, die in Zukunft zu 

einem Konstrukteurs- und Kompetenzmangel 

führen könnten. Hiervon ausgehend sollten 

Lösungsansätze diskutiert werden, die: 

• zu einer Steigerung der Attraktivität des 

Konstrukteurberufs für Studienanfänger, 

Berufsanfänger und Berufstätige, 

• zu einer verbesserten Ausrichtung des 

Kompetenzprofils von Hochschulabgängern, 

sowie 

• zu einer Verbesserung des Begriffsverständnisses 

und Ansehens des Konstrukteurberufs 

in der Gesellschaft 

beitragen können. Der Teilnehmerkreis von 

etwa 30 Personen setzte sich jeweils etwa 

zur Hälfte aus Firmenvertretern (Mitglieder 

des WiGeP-Industriekreises) und Universi- 

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll 

Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Ottink 

Dipl.-Ing. Niklas Mach 

Institut für Maschinenkonstruktion und 

Tribologie (IMKT) 

Lehrstuhl für Konstruktionstechnik 

Leibniz Universität Hannover 

täts-Professoren zusammen. 

Die von den Experten identifizierten 

Probleme und Ursachen beziehen sich 

vorwiegend auf die wahrgenommene 

Wertschätzung des Konstrukteurs in der 

Gesellschaft. Grund dafür sei ein wenig 

differenziertes Verständnis des Begriffs 

„Konstrukteur“ und der damit verbundenen, 

vielseitigen Tätigkeiten. Kreative und 

schöpferische Aspekte der oft interdisziplinären 

Arbeiten sowie das Problemlösen 

und Synthetisieren innovativer Lösungen 

werden demzufolge kaum wahrgenommen. 

Als weitere mögliche Ursache wurde 

die stark an Einzeldisziplinen und nicht an 

Berufskompetenzen orientierte Hochschulausbildung 

genannt, die zudem durch hohe 

Studienabbrecher-Quoten charakterisiert 

ist. Das Meinungsbild der Workshopteilnehmer 

und die identifizierten Problemfelder 

bestätigen damit weitgehend die Ergebnisse 

der acatech-Studie. 

Die von den Teilnehmern vorgeschlagenen 

Lösungsansätze beziehen auch das 

gesellschaftliche Umfeld mit ein. So müsste 

zukünftig die Qualität der Ausbildungskonzepte 

schon vor dem Hochschulstudium 

weiter gestärkt werden, um Abbrecherquoten 

im Studium entgegenzuwirken. 

Die Konstrukteursausbildung selbst solle in 

engerem Verbund von Hochschulen und 

Industrie anwendungsnah gestaltet werden. 

Ziel sei es, durch eine verstärkte Praxisorientierung, 

angehenden Systemkonstrukteuren 

frühzeitig nicht nur fachspezifische, 

sondern auch interdisziplinäre Inhalte und 

Kompetenzen zu vermitteln. Als beispielgebend 

wurden die Formula-Student-Teams

an Hochschulen genannt, die neben der 

Vertiefung von Fach- und Methodenkompetenzen 

eine praxisnahe Einbindung in 

Projektmanagement, Marketing und Vertrieb 

ermöglichen. Zusätzlich sollen nach 

Meinung vieler Teilnehmer mehr Schüler 

und Studierende für den Konstrukteursberuf 

begeistert werden, um auf diese Weise 

die Zahl der zukünftig verfügbaren Konstrukteure 

zu erhöhen. Dies könne z.B. durch 

Workshop 3: 

Maschinenbau braucht Systems Engineering 

Die diesjährige WiGeP-Frühjahrstagung 

vom 8. bis 9. März 2012 hat bestätigt: 

Maschinenbau braucht Systems Engineering! 

Unter der Leitung von Prof. Jürgen 

Gausemeier (Universität Paderborn) und 

Prof. Udo Lindemann (Technische Universität 

München) haben 40 Teilnehmer aus 

Industrie und Wissenschaft die aktuellen 

Herausforderungen der Produktentstehung 

diskutiert und Systems Engineering (SE) als 

wichtigen Lösungsansatz zur Entwicklung 

der technischen Systeme von heute und 

morgen erkannt. Es bedarf eines Ansatzes, 

der das technische Gesamtsystem in den 

Mittelpunkt stellt, dabei aber auch alle 

wesentlichen Aspekte ins Kalkül zieht. Hier 

setzt Systems Engineering an. 

Doch was genau ist Systems Engineering? 

Systems Engineering versteht sich als 

durchgängige, fachübergreifende Disziplin 

zur Entwicklung technischer Systeme. SE 

integriert Aufgabenbereiche wie Systemanalyse, 

Systemarchitekturentwicklung, 

Systementwicklung, Anforderungsentwicklung, 

Konfigurationsmanagement, Technologieentwicklung 

und -management und 

Verifikation und Validierung. Ziel ist, das 

Produkt robust für den gesamten Lebenszyklus 

zu gestalten. Inspiriert und beeinflusst 

wurde SE dabei durch die Kybernetik, 

die Systemtheorie und die Modelltheorie. 

Seit den 1940er Jahren ist es zunächst in 

der Telekommunikationsbranche, dann verstärkt 

im Rahmen US-amerikanischer Verteidigungs- 

und Raumfahrtprogramme als 

eigenständige Disziplin entstanden. 

Systems Engineering ist jedoch sehr facettenreich, 

was sich auch in einer relativ großen 

Anzahl von Definitionen und vor allem 


Vorstellung innovativer Produkte und deren 

Entstehung, durch ein verstärktes Engagement 

der Firmen bei der Berufsorientierung 

und Berufsinformation, sowie durch 

den demonstrativen Schulterschluss von 

Hochschulen und Unternehmen erreicht 

werden. Als Fazit des Workshops war somit 

klar: Hochschulen und Unternehmen tragen 

gleichermaßen eine hohe Verantwortung 

bei der Umsetzung von Maßnahmen, 

unterschiedlichen Ausprägungen äußert. 

SE erfährt in den „klassischen“ Bereichen 

heute durchaus Akzeptanz ; für die Entwicklung 

beliebiger technischer Systeme – 

ganz gleich ob Auto oder Waschmaschine 

– ist dies jedoch nicht der Fall. Bislang gilt 

die Einführung und Umsetzung der Methoden 

des Systems Engineerings als zu aufwendig, 

es mangelt an einem geeigneten 

Instrumentarium für die operative Unterstützung 

von Projekten unterschiedlicher 

Größenordnung. 

So hat die Diskussion im gut 1,5-stündigen 

Workshop gezeigt: Bislang gibt es 

zwar Akzeptanzprobleme gegenüber den 

aktuellen Ansätzen des SE, bestehende 

fachdisziplinspezifische Methoden und 

Vorgehen des Maschinenbaus können sich 

aber mit der Idee des Systems Engineerings 

komplementär ergänzen und dadurch das 

Produktentstehungsgeschehen effizienter 

gestalten. Neue Ansätze wie das Model- 

Based Systems Engineering (MBSE) oder 

die Notwendigkeit individualisierter Produktentstehungsprozesse 

begünstigen diese 

Entwicklung. Wie dies gelingt ist bislang 

aber nur schemenhaft erkennbar – Handlungsbedarf 

zeichnet sich deutlich ab: 

• 

Der Begriff „Systems Engineering“ muss 

geschärft werden. 

Es herrscht Unsicherheit, was sich hinter 

dem Begriff SE verbirgt und was SE leisten 

kann. Unterschiede und Gemeinsamkeiten 

zwischen etablierten fachdisziplinspezifischen 

Begriffen und existierender SE-Terminologie 

müssen aufgezeigt werden. Hierbei 

ist die Gestaltung eines „SE-Wörterbuchs“ 

denkbar. 

haben aber die große Chance gemeinsam 

einem Konstrukteursmangel in Deutschland 

vorzubeugen. 

Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Albert Albers 

Dipl.-Ing. Eike Sadowski 

Dipl.-Ing. Leif Marxen 

IPEK - Institut für Produktentwicklung am 

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 

• 

Systems Engineering muss besser auf 

das Unternehmen abgestimmt werden. 

Entwicklungsorganisationen sind über lange 

Jahre gewachsen. Es bedarf einer konkreten 

Definition aller Rollen im Entwicklungsgeschehen, 

die durch den Systems Engineer 

als definiertes Rollenbild „orchestriert“ 

werden. Dann gelingt die Einbindung von 

SE in den Entwicklungs- und Organisationsprozess 

und die disziplinübergreifende 

Kommunikation aller Beteiligten im Entwicklungsgeschehen 

wird verbessert. 

• 

Interdisziplinäre Methoden und Tools 

zur Systemmodellierung müssen verbessert 

werden. 

Die ganzheitliche und durchgängige 

Entwicklung im Sinne des MBSE muss 

anwendbarer gestaltet werden. In diesem 

Zusammenhang sind die heute verwendeten 

Modellierungsarten und Werkzeuge zur 

Systemerfassung und -darstellung näher zu 

betrachten. Dazu gehören insbesondere 

Aspekte wie Hierarchisierung und Diskretisierung 

von Modellen, aber auch Aspekte 

wie die Ermittlung der Nachverfolgbarkeit 

von Änderungen und deren Auswirkungen 

im Rahmen eines durchgängigen Änderungsmanagements. 

Dann erst können alle 

Möglichkeiten einer frühzeitigen Analyse 

ausgeschöpft werden, um den Reifegrad 

der Modelle früh im Entwicklungsprozess 

zu erhöhen. 

• 

Der Nutzen von SE muss messbar sein. 

Der Nutzen von SE wird weithin vermutet. 

Der genaue Wertbeitrag kann bislang 

jedoch nicht gemessen werden. Insbesondere 

sind aktuellen Themen wie MBSE oder 

5


die Vorausplanung von Projekten und die 

Vorhersagbarkeit von (Produkt-) Lebenszyklen 

zu berücksichtigen, was in existierenden 

Arbeiten noch nicht der Fall ist. 

Trotz dieser großen Aufgaben wurde der 

Bedarf von SE im Maschinenbau im Workshop 

klar unterstrichen. SE ist für Unternehmen 

ein strategisches Handlungsfeld 

und dient der Sicherung und dem Ausbau 

ihrer Wettbewerbsfähigkeit. Starke Initiativen 

müssen das Forschungsfeld SE eng 

abgestimmt mit der industriellen Praxis vor- 

In den beiden vergangenen Jahrzehnten 

hat die Product Lifecycle Management 

(PLM)-Durchdringung industrieller Unternehmen 

stetig zugenommen. Dies betrifft 

die verschiedenen Engineering-Disziplinen 

(Mechanik, Hydraulik, Elektrik, Software 

etc.) und immer stärker auch die 

der Produktentwicklung nachgelagerten 

Produktlebenszyklus-Phasen (Fertigungsplanung, 

Service etc.). Als ein Ergebnis 

der zunehmenden PLM-Durchdringung 

existieren heute in vielen Unternehmen 

mehrere, historisch parallel gewachsene 

PLM-Umgebungen. Zusätzlich zu dieser 

organischen Entwicklung erhöhen Fusionen 

und Übernahmen von Unternehmen die 

PLM-Heterogenität sprunghaft (Bild 1). 

Diese Heterogenität der PLM-Umgebungen 

kann neben PLM-IT-Lösungen 

gleichermaßen Komponenten der PLM-Strategie 

(z.B. Anbieterstrategie), PLM-Prozesse 

(z.B. Freigabeprozesse), PLM-Methoden 

6 

PLM-Umgebung 1: 

z.B. Mechanik-Entwicklung 


… 

? ? 

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PLM-Planer/ 

-Entscheidungsträger 

antreiben. Das soll nicht nur von einer Initiative 

wie der WiGeP gestemmt werden, 

hierzu bedarf es starker Partner. So bietet 

sich neben der WiGeP insbesondere die 

Gesellschaft für Systems Engineering e.V. 

(GfSE) als vielversprechende Plattform für 

einen interdisziplinären Austausch an. Da 

sich bereits zahlreiche WiGeP-Mitglieder in 

der GfSE engagieren, soll die Bindung von 

WiGeP und GfSE gestärkt werden werden. 

Durch die enge Zusammenarbeit von Partnern 

aus Forschung und Industrie kann das 

Methodisches Framework zur Harmonisierung 

firmenspezifischer PLM-Umgebungen 

(z.B. Nummernsysteme) und PLM-Akteure 

(z.B. Anwender Know-how) betreffen. Dem 

gegenüber stehen zunehmend global verteilte 

und sich permanent verändernde Engineering-Organisationsstrukturen. 

Besonders 

für bereichsübergreifende Kooperationen 

und Reorganisationsvorhaben können nicht 

aufeinander abgestimmte PLM-Umgebungen 

drastische Produktivitäts- und 

Flexibilitätshemmnisse darstellen. Mit PLM- 

Harmonisierungsinitiativen verfolgen Unternehmen 

das Ziel, durch eine geeignete 

Abstimmung, Anpassung und Vereinheitlichung 

ihrer bestehenden PLM-Umgebungen 

ihre heutige Situation zu verbessern. 

HERAUSFORDERUNG DER PLM-HARMO- 

NISIERUNG 

Für eine am unternehmensspezifischen 

Bedarf orientierte PLM-Harmonisierung 

bieten meist weder eine vollständige unternehmensweite 

PLM-Vereinheitlichung, 

Bild 1: PLM-Verantwortliche als Bindeglied bereichsspezifischer PLM-Umgebungen 


z.B. Hydraulik-Entwicklung 


z.B. Digitale 

Fertigungsplanung 

Bild des Systems Engineerings geschärft 

werden und das hohe Potenzial der SE- 

Methodik zur Gestaltung zukünftiger Entwicklungsprozesse 

wirksam genutzt werden. 

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier 

Dipl.-Wirt.-Ing. M.Eng. Christian Tschirner 


Universität Paderborn 

Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann 

Dipl.-Ing. Manuela Parvan 

TU München 

noch die Beibehaltung des heterogenen 

Ist-Zustandes die optimale Lösung. Vielmehr 

muss auf der Basis einer simultanen 

und daher komplexen Detailbetrachtung 

aller beteiligten PLM-Umgebungen ein 

an strategischen, organisatorischen und 

wirtschaftlichen Zielen ausgerichtetes Harmonisierungskonzept 

erarbeitet werden. 

Dieses Harmonisierungskonzept beschreibt, 

welche PLM-Komponenten der betrachteten 

PLM-Umgebungen wie stark und in 

welcher Form harmonisiert werden sollen. 

Ausgehend von der meist großen Menge 

theoretisch möglicher Konzeptalternativen 

muss hierbei entschieden werden, welche 

Konzeptalternative im Rahmen des betreffenden 

PLM-Harmonisierungsprojektes zu 

verfolgen ist. Derartige Harmonisierungsentscheidungen 

determinieren unmittelbar 

das Ausmaß an Änderungen bestehender 

PLM-Umgebungen und sind gekennzeichnet 

durch: 

• eine hohe Komplexität und unklare 

Strukturen, 

• divergierende Zielsetzungen, Einzelinteressen 

und Perspektiven der involvierten 

Akteure, 

• weit reichende und schwer vorhersagbare 

Konsequenzen für den Projektund 

Unternehmenserfolg. 

Heute werden diese Entscheidungen meist 

ohne methodische Unterstützung getroffen. 

PLM-Anwender, -Planer und -Entscheidungsträger 

werden bei der Vorbereitung 

und Lösung dieser Entscheidungsaufgaben 

vor schwer überwindbare Herausforderun-

PLM- 

Umgebung 

A 

? 

PLM- 

Umgebung 

B 

gen gestellt. Eine unzureichende Bewältigung 

dieser Herausforderungen führt zu 

wenig fundierten, subjektiv oder politisch 

geprägten Entscheidungen, die primär 

durch das informelle Machtgefüge und die 

Durchsetzungsfähigkeit einzelner Akteure 

determiniert werden. Die Folge sind PLM- 

Harmonisierungsmaßnahmen, deren Auswirkungen 

(z.B. Kosten oder Risiken) den 

Entscheidungsträgern in vielen Fällen nur 

teilweise bewusst sind und die von vielen 

PLM-Akteuren nicht akzeptiert und unterstützt 

werden. 

METHODISCHES FRAMEWORK ZUR 

UNTERSTÜTZUNG VON PLM-HARMONI- 

SIERUNGSENTSCHEIDUNGEN 

Mit dem Ziel, Misserfolgen bei PLM-Harmonisierungsentscheidungen 

präventiv 

entgegenzuwirken, wurde am Lehrstuhl für 

Maschinenbauinformatik der Ruhr-Universität 

Bochum im Rahmen mehrerer industrieller 

PLM-Harmonisierungsprojekte ein 

methodisches Entscheidungs-Framework 

für die PLM-Harmonisierung (EFH) entwickelt. 

Das EFH stellt ein anwendungsfallspezifisch 

ausprägbares Hilfsmittel zur 

objektivierten Bestimmung unternehmensspezifisch 

optimaler Harmonisierungs- 

Konzeptalternativen bereit. Dabei werden 

die Anforderungen, das Wissen und die 

Erfahrungen aller involvierten Unternehmensbereiche 

und Akteure berücksichtigt. 

Ausgehend von unternehmensweiten 


Entscheidungs-Framework für die PLM-Harmonisierung (EFH) 

A 

... 

... 

... 

... 

... 

HKA 1 

A B 

A,B 

A 

B 

. . . . . . 

HKA 2 

A B 

A 

A,B 

. . . . . . 

HKA 3 

A B 

. . . . . . 

Bild 2: Übersicht über das Entscheidungs-Framework für die PLM-Harmonisierung 

B 

... 

... 

... 

... 

... 

A,B 

A,B 

Zielsetzungen und unter Berücksichtigung 

der relevanten Randbedingungen des 

betreffenden Unternehmens wird der 

Lösungsraum eines Harmonisierungs-Entscheidungsproblems 

formal und transparent 

erfasst und systematisch eingegrenzt. 

Hierzu werden vier aufeinander folgende 

Phasen unterschieden, die durchgängig mit 

Hilfe eines abgestimmten Methoden-Sets 

unterstützt werden (Bild 2). 

STRUKTURIERUNG DER PLM-UMGEBUNGEN 

Die Systematik zur Strukturierung der 

betrachteten PLM-Umgebungen dient zur 

einheitlichen Beschreibung und Abgrenzung 

Bewertungsperspektive 

PLM-Methoden 

Kosten Nutzen Risiken 

B 


PLM-Systeme 


Kriterien K 

1 

HKA 


PLM-Strategie 


konkreter PLM-Komponenten, die direkt im 

Fokus der PLM-Harmonisierungsinitiative 

stehen oder aufgrund ihrer Wechselwirkungen 

mit fokussierten PLM-Komponenten 

passiv betroffen sind. Dabei werden 

auf der Grundlage einer Referenzstruktur 

für PLM-Umgebungen Komponenten der 

PLM-Harmonisierungs-Dimensionen Strategie, 

Prozesse, Methoden, IT-Systeme 

und Akteure unterschieden und mit Hilfe 

projektneutraler Templates identifiziert und 

klassifiziert. 


PLM-Akteure 


Bild 3: Bewertungsperspektiven und Zielsystem-Bereiche für die HKA-Bewertung 

K 

2 

HKA 

K 

3 ∑ 

- - – 

Kosten 

Nutzen 


PLM-Prozesse 


Risiken 

Harmonisierungs-Lösungsraum 

Harmonisierungs-Konzeptalternativen 

7


DEFINITION DER HARMONISIERUNGS- 

KONZEPTALTERNATIVEN 

Als Harmonisierungs-Konzeptalternativen 

werden Kombinationen von Ausprägungen 

der aktiv und passiv zu gestaltenden 

PLM-Komponenten bezeichnet, die jeweils 

eine Gesamtalternative für die Lösung der 

Harmonisierungsaufgabe beschreiben. Die 

Basis hierfür bilden verschiedene Harmonisierungsgrundstrategien, 

die unterschiedliche 

Harmonisierungsgrade repräsentieren 

und auf einzelne oder Gruppen von PLM- 

Komponenten angewendet werden. Durch 

die Kombination der definierten PLM-Komponenten-Ausprägungen 

werden mehrerer 

Konzeptalternativen in formal einheitlicher 

Struktur beschrieben. 

VORAUSWAHL DER HARMONISIERUNGS- 

KONZEPTALTERNATIVEN 

Durch die Vorauswahl werden Konzeptalternativen, 

die mit grundlegenden Projektzielsetzungen 

und Restriktionen nicht 

konform sind, bereits im Vorfeld der detaillierten 

Bewertung ausgeschlossen. Die 

Grundlage hierfür bildet ein Katalog von 

K.O.-Kriterien, die jede PLM-Dimension 

betreffen können. K.O.-Kriterien beschreiben 

grundlegende Anforderungen an die 

zu verfolgende Konzeptalternative, deren 

Erfüllung unbedingt sichergestellt werden 

muss. Diese K.O.-Kriterien müssen eindeu- 

erfolgreich weiterentwickeln 

Systems Engineering steht für die ganzheitliche 

und disziplinübergreifende Entwicklung 

komplexer technischer Systeme, 

die sich besonders durch einen hohen Vernetzungsgrad 

ihrer Teilsysteme und ihre 

zunehmende Intelligenz und Flexibilität 

auszeichnen. Das IPEK – Institut für Produktentwicklung 

des Karlsruher Instituts 

für Technologie forscht im Bereich Systems 

Engineering an generalisierten, anwenderorientierten 

Prozessen und Methoden, sowie 

deren Umsetzung in geeigneten Werkzeugen. 

Dabei ist es selbstverständlich, 

die theoretischen Grundlagen gemeinsam 

8 

tig definiert und für jede Gestaltungsalternative 

auf einer nominalen Skala mit den 

beiden Merkmalen „voraussichtlich erfüllt“ 

oder „nicht erfüllt“ bewertbar sein. 

BEWERTUNG UND AUSWAHL DER HAR- 

MONISIERUNGS-KONZEPTALTERNATIVEN 

Eine holistische Methode zur Bewertung der 

Auswirkungen konkurrierender Harmonisierungskonzepte 

unterstützt die Auswahl der 

für den vorliegenden Anwendungsfall am 

besten geeigneten Konzeptalternative. Die 

Basis hierfür bildet ein multikriterielles Zielsystem, 

das in Anlehnung an den methodischen 

Ansatz der Balanced Scorecard 

nach Kaplan und Norton entwickelt wurde. 

Die Bewertungsperspektiven spiegeln die 

fünf PLM-Harmonisierungs-Dimensionen 

„PLM-Strategie“, „PLM-Prozesse“, „PLM- 

Methoden“, „PLM-Systeme“ und „PLM- 

Akteure“ wider und sind jeweils strukturiert 

in die Zielsystem-Bereiche Kosten, Nutzen 

und Risiken (Bild 3). 

Das Zielsystem umfasst neben direkt monetär 

quantifizierbaren auch nicht direkt 

monetär quantifizierbare Kriterien. Dabei 

erfolgt die Bewertung nicht direkt monetär 

quantifizierbarer Kriterien auf der Grundlage 

vordefinierter Maturity Levels. Jedes 

der etwa 100 Bewertungskriterien ist durch 

mindestens einen Key Performance Indicator 

(KPI) spezifiziert, der als Messgröße 

mit Industrie- und Forschungspartnern an 

konkreten Systemen zu evaluieren und zu 

validieren. Das Ziel der Forschung am IPEK 

ist es, Produktentwickler in ihrer Arbeit und 

in ihrem Arbeitsumfeld durch effizientes 

Handwerkszeug zu unterstützen. 

HERAUSFORDERUNGEN AKTIV BEGEGNEN 

Um diesem Anspruch nachzukommen, 

untersuchen Forscher des IPEK gemeinsam 

mit Entwicklungsingenieuren aus dem 

Umfeld der Automobilindustrie, wie neueste 

theoretische Erkenntnisse praxisnah 

umgesetzt werden können. Beispielhaft 

für das Kriterium dient. Das Bewertungsergebnis 

wird für jede Konzeptalternative 

verdichtet in einer PLM-Harmonisierungs- 

Scorecard dargestellt, die Zielkonflikte des 

anwendungsfallspezifischen Zielsystems 

illustriert und Aufschluß über direkt monetär 

und nicht direkt monetär quantifizierbare 

Auswirkungen der Konzeptalternative gibt. 

AUSBLICK 

Das EFH wurde im Rahmen mehrerer vom 

Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik der 

Ruhr-Universität Bochum durchgeführter 

PLM-Harmonisierungsprojekte in Unternehmen 

der Automobilindustrie und des 

Maschinen- und Anlagenbaus entwickelt 

und innerhalb dieser Projekte spezifisch 

ausgeprägt und erfolgreich angewendet. 

Weiterführende Forschungsaktivitäten 

befassen sich aktuell mit der Integration 

des EFH in ein übergreifendes Vorgehensmodell, 

das über die mit dem EFH 

adressierten Gestaltungsentscheidungen 

hinaus eine zielorientierte Gesamtplanung 

und -durchführung von PLM-Harmonisierungsprojekten 

unterstützt. 

Prof. Dr.-Ing. Michael Abramovici 

Dipl.-Wirt.-Ing. Jens Christian Göbel 

Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik 

Ruhr-Universität Bochum 

Advanced Systems Engineering – Anwendungsnahe Forschung 

an einer innovativen Produktentwicklungssystematik 

Wie Forschung und Industrie gemeinsam Prozesse, Methoden und Werkzeuge des Systems Engineering 

dafür steht das Forschungsprojekt „Funktionale 

Lenkung mechatronischer Produkte“, 

bei dem das IPEK unter der Federführung 

des VIRTUAL VEHICLE Research Center 

in Graz gemeinsam mit dem Lehrstuhl PE 

der TU München sowie den Industriepartnern 

AVL List GmbH und BMW AG 

zusammenarbeitet. Hier werden die Kompetenzen 

der Forschungspartner im Bereich 

Strukturelles Komplexitätsmanagement, 

Model-Based Systems Engineering und 

Ontologien gebündelt, um eine Methodik 

für effizientes Produktportfoliomanagement 

zu entwickeln. Die Basis bildet die

• Zielsystemmodellierung 

• Anforderungsmanagement 

• Multiprojektmanagement 

Bild 1: Forschungsportfolio Advanced Systems Engineering 

modellbasierte Beschreibung von Produkten, 

deren Varianten basierend auf ihren 

Funktionen – und nicht komponentenbasiert 

– strukturiert werden. Somit kann 

ein durchgängiger Übertragungspfad von 

den Kundenanforderungen auf eine optimal 

darauf zugeschnittene Produktlösung 

geschaffen werden. Diese Methodik kann 

Unternehmen nicht nur dabei helfen, auf 

die individuellen Bedürfnisse des Kunden 

optimal zu reagieren, sondern darüber 

hinaus aktiv auf Innovations- und Ergänzungspotentiale 

im Produktportfolio hinweisen. 

Gleichsam werden damit weitere 

Stärken modellbasierter Systementwicklung 

adressiert: automatisierte Dokumentation, 

effizientere Kommunikation, Wiederverwendbarkeit 

von Teilmodellen und die Möglichkeit 

zur direkten Vernetzung etablierter 

Softwarewerkzeuge (bspw. Anforderungsmanagementtools, 

Konstruktions-, Simulations- 

und Optimierungswerkzeuge). 

FUNDIERTE WISSENSCHAFTLICHE ARBEI- 

TEN FÜR DIE ENTWICKLUNGSPRAXIS 

Die Advanced Systems Engineering-Systematik 

des IPEK stützt sich auf das integrierte 


Advanced Systems Engineering 

Anwenderorientierte Systematik zur Entwicklung komplexer Systeme 

• Produktentstehungsmodelle 

• Wissensmanagement 

• Ontologien 

• Problemlösungsprozesse 

• Analyse- & 

Synthesetools 

• Lösungsmuster 

• Prozessmodellierung 

& -optimierung 

• Ressourcenmanagement 

Modellbasierte Vernetzung der Informationen (Traceability) 

Zielsystem Handlungssystem 

Objektsystem 

Produktentstehungsmodell iPeM und damit 

verbunden auf die modellbasierte Beschreibung 

und Vernetzung von Ziel- und Objektsystem 

(siehe Bild 1). Diese Vernetzung soll 

beispielsweise durch die anwendungsnahe 

Weiterentwicklung konstruktionsmethodischer 

Theorien wie z.B. dem Contact & 

Channel – Ansatz dargestellt werden. Dieser 

unterstützt die modellbasierte Beschreibung 

des Zusammenhangs von Funktion und 

Gestalt mechanischer Systeme im Kontext 

komplexer mechatronischer Produkte. 

DER ANWENDER IM MITTELPUNKT 

Bei der Erforschung von Methoden und 

Werkzeugen zur Entwicklung komplexer 

Systeme steht vor allem die Steigerung der 

Anwenderakzeptanz durch vereinfachte 

Handhabung komplexer Modelle und eine 

verständliche Filterung und Darstellung 

von interessierenden Informationen im 

Vordergrund. Ein wesentlicher Grund für 

mangelnde Akzeptanz heutiger fachdisziplinübergreifender 

Modellierungsansätze wie 

z.B. SysML liegt in dem großen Abstraktionsschritt 

von räumlich-bildlichen Mentalmodellen 

bzw. 3D-CAD-Modellen und 

zweidimensionalen, weitgehendgeometrieneutralen 

Blockdiagrammen. 

Aktuelle Forschungsarbeiten 

des IPEK verfolgen 

daher die Vision, 

diesen Übergang durch 

Zwischenschritte mit 

geeigneter Darstellung 

zu überwinden. Neben 

dieser konkreten Maßnahme 

werden am IPEK 

auch Methoden und Prozessmodelle 

entwickelt, 

die eine Vernetzung von 

Informationen ermöglichen. 

Ziel ist dabei die 

anwenderorientierte 

Unterstützung strategischerMultiprojektmanagementkonzepte, 

die 

effiziente Nutzung von 

Ressourcen wie Personal 

und Maschinen sowie der 

bedarfsgerechte Einsatz 

von Lösungen zum Anforderungs- 

und Wissensmanagement. 

Dabei sollen 

prozess- und produktrelevante 

Informationen derart 

miteinander in Relation gesetzt werden, 

dass alle relevanten Aspekte und Randbedingungen 

in die Planung von Unternehmensprozessen 

angemessen einbezogen 

werden können. Dazu gehören neben der 

Modellbildung auch Untersuchungen zu 

Vorgehensstrategien von Produktentwicklern 

bei der Analyse und Synthese von Systemen 

in Problemlösungsprozessen. 

Methoden und Prozesse des Advanced 

Systems Engineering sollen auf die heutigen 

und zukünftigen Bedürfnisse und 

Herausforderungen der Entwicklungspraxis 

zugeschnitten sein. An diesem 

Leitbild orientiert sich die Forschung am 

IPEK. Besonders effektiv funktioniert das 

in fruchtbaren Kooperationen mit dem 

zukünftigen Anwender selbst – den Entwicklern 

und Managern in der Industrie. 

• Objektsystemmodellierung 

• Produktanalysen 

& Simulationen 

• Varianten- 

Produktportfolio 


Dipl.-Ing. Christian Zingel 

IPEK – Institut für Produktentwicklung 

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 

9


Neue Hexapod-Großprüfanlage an der TUHH 

Hamburgs Wissenschaftssenatorin gibt den Startschuss für die Inbetriebnahme der Hexapod-Prüfanlange an der 

Technischen Universität Hamburg-Harburg 

Eine neue Hochleistungs-Prüfanlage an der 

TU Hamburg-Harburg ermöglicht erstmals 

in einem universitären Umfeld mechanische 

Tests an größeren Bauteilen aus 

Faserverbundwerkstoffen unter komplexen 

realitätsnahen Belasungsbedingungen. 

Große Baugruppen von Flugzeugen und 

Flugzeugrumpfsegmente können jenen 

Belastungen und Vibrationen ausgesetzt 

werden, die im realen Flugbetrieb herrschen 

und weit darüber hinausgehen. Damit wird 

in Deutschland eine für die Grundlagenforschung 

bisher nicht verfügbare Technik 

zum Einsatz gebracht und eine zentrale 

Lücke zwischen materialwissenschaftlicher 

Grundlagenforschung und praktischer 

Anwendung geschlossen. 

Die interdisziplinäre Forschergruppe der 

TUHH, bestehend aus den Professoren 

Krause, Schulte und Weltin mit ihren Mitarbeitern 

wurde neben einer Gruppe der TU 

Braunschweig aus 10 Bewerbern im Rahmen 

einer DFG-Großgeräteinitiative durch 

internationale Gutachter ausgewählt. Die 

beiden Anlagen unterscheiden sich stark im 

Prüfkonzept und sind für sich einzigartig. 

Dadurch werden die Prüfmöglichkeiten, welche 

die Deutsche Forschungsgemeinschaft 

zur Verfügung stellt, essenziell erweitert. 

ENTSTEHUNG 

Das Prüfgerät kostete rund 3,6 Mio. Euro 

und wurde maßgeblich von der Deutschen 

10 

Verspannungstest im 

oberen Prüfraum mit 

externem Aufbaurahmen 

Verspannungstest 

unterer Prüfraum 

(für kleinere Bauteile) 

Bild 2: Prüfkonzepte und Prüfräume des neuen Hexapod-Prüfstandes 

Forschungsgemeinschaft 

(DFG) gefördert und in einer 

eigens dafür errichteten Halle 

auf dem Campus installiert. 

Um die hochgesteckten Ziele 

zu erreichen, erfolgte die Entwicklung 

und Umsetzung des 

Prüfstands in enger Kooperation 

und Absprache zwischen 

Wissenschaftlern der TUHH 

und der Firma Feingerätebau 

Steinbach (FGB). 

Am 2. Mai wurde die Anlage 

von Hamburgs Zweiter Bürgermeisterin 

und Senatorin für 

Wissenschaft und Forschung, 

Dr. Dorothee Stapelfeldt, Prof. 

Dr.-Ing. Matthias Kleiner, Präsident der 

Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 

sowie dem TUHH Präsidenten Prof. Garabed 

Antranikian eingeweiht (Bild 1). Hierbei 

konnte ein Test mit einer Flugzeugbordküche 

vor 100 geladenen Gästen aus Forschung 

und Industrie demonstriert werden. 

PRÜFSTAND 

Bei Untersuchungen an größeren Bauteilen 

aus Faserverbundwerkstoffen, die u.a. beim 

Bau von Flugzeugen, Autos und Windkraftanlagen 

zum Einsatz kommen, kann das 

mechanische Verhalten – Festigkeit und 

Lebensdauer – dieses zukunftsweisenden 

Werkstoffs an bis zu 3-4 Meter großen 

Vibrationstest von 

großen Komponenten 

im oberen Prüfraum 

Bild 1: Inbetriebnahme der Hexapod-Prüfanlange mit dem TUHH- 

Präsidenten Prof. Garabed Antranikian, Hamburgs Senatorin 

für Wirtschaft und Forschung Dr. Dorothee Stapelfeldt 

und DFG-Präsidenten Prof. Matthias Kleiner (v.l.n.r.). 

Drucksimulationen 

durch Verwendung 

einer elastischen Blase 

Werkstücken getestet werden. Die zu prüfenden 

Bauteile können mehraxial in den 

drei Raumrichtungen sowohl translatorisch 

als auch rotatorisch bewegt bzw. belastet 

werden. Eine Vielzahl von ein- und mehraxialen 

Kraft- und Beschleunigungssensoren 

messen, welche Beschleunigungen und 

Kräfte auf das Bauteil wirken, um daraus 

Rückschlüsse auf die Steifigkeit und das 

dynamische Verhalten des Prüfobjekts zu 

ziehen. Vom neuen Prüfstand erwarten die 

Wissenschaftler genauere Kenntnisse über 

das Verhalten des Materials in Verbindung 

mit der Bauteilgestalt und somit Wege für 

eine effizientere und sicherere Nutzung der 

Faserverbundwerkstoffe in der industriellen 

Anwendung. 

Die sechs Zylinder mit einer 

Einzelkraft von je 160 kN 

und kombinierter Kraft von 

bis zu 500 kN beschleunigen 

damit auch mehrere 

Tonnen schwere Prüflinge 

mit bis zu sechsfacher Erdbeschleunigung. 

Dafür fördern 

die Hydraulikaggregate bis 

zu 750 Liter pro Minute bei 

einem Druck von 280 bar. 

Unter Volllast wird dafür ein 

halbes Megawatt an Strom 

abgenommen. Diese Dynamik 

und Leistung gehen weit 

über die eines konventio-

nellen Hexapods, wie er etwa in Simulatoren 

eingesetzt wird, hinaus. Aufgrund der 

hohen dynamischen Belastungen wurde für 

den Prüfstand ein 340 Tonnen schweres 

Spezialschwingfundament von der Firma 

CFM Schiller gebaut, das den Hexapod ab 

1,2 Hz vom Untergrund schwingisoliert. Die 

Anforderungen an die Regelung der Anlage 

stellt eine besondere Herausforderung dar. 

In allen sechs Freiheitsgraden kann weg- 

oder kraftgeregelt geprüft werden. Da auch 

Kombinationen der Regelungsarten möglich 

sind, erweitern sich die Prüfmöglichkeiten 

zusätzlich. Um bei den Prüfungen die 

benötigte Präzision zu erreichen, kann der 

Regler iterativ arbeiten; d. h. er optimiert 

nach jedem Lauf die Regelparameter bis die 

Abweichung entsprechend den Vorgaben 

minimiert ist. 

Um ein großes Spektrum an Prüfmöglichkeiten 

abzudecken, ist die Plattform als Ring 

(gelb) ausgeführt (Bild 2). So können Prüflinge 

oberhalb und unterhalb aber auch im 

Ring aufgespannt werden. 

NUTZUNG 

Prof. Uwe Weltin forscht insbesondere im 

Bereich der Elastomerbauteile, wie z. B. 

Luftfedern und deren Betriebsfestigkeit 

unter multiaxialen Belastungen. Die Aus- 


wirkung eines Defekts in realitätsnahen 

Strukturbauteilen aus CFK, wie z. B. bei 

Flugzeugschalenelementen oder Rotorblättern 

von Windenergieanlagen, untersucht 

Prof. Schulte mit dem Hexapodprüfstand 

unter multiaxialen Lastsituationen. Auch 

diese Prüfungen erfolgen mit finanzieller 

Unterstützung der DFG. Die Gruppe 

um Prof. Krause testet und analysiert das 

dynamische Verhalten von komplexen 

Bauteilen und Produkten. Hierbei stehen 

im Moment besonders Komponenten aus 

der Flugzeugkabine im Vordergrund sowie 

das multiaxiale Verhalten von Faserkunststoffverbundbauteilen. 

Direkt nach der 

Inbetriebnahme des Prüfstands wurden in 

Zusammenarbeit mit Airbus und Diehl Service 

Modules Prüfungen an Monumenten, 

wie die in Bild 3 dargestellte Flugzeug-Bordküche, 

durchgeführt. Die Messwerte und 

die daraus ausgewerteten Kennwerte sind 

von akuter Brisanz für die Entwicklung und 

Optimierung von Kabinenbauteilen, auch in 

Verbindung mit neuen Flugzeugtypen, wie 

dem A320neo. 

Diese vielseitigen Projekte zeigen die Flexibilität 

des Hexapods, welche die Basis für 

herausragende Projekte in Forschung und 

Industrie ist. 

Bild 3: Prof. Uwe Weltin, Prof. Dieter Krause und 

Prof. Karl Schulte (v.l.n.r.) an der neuen 

Hexapod-Prüfanlage mit einer Flugzeugbordküche 

als Testobjekt. 

Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause 

Dipl.-Ing. Thomas Gumpinger 

Institut für Produktentwicklung und 

Konstruktionstechnik (PKT) 

Technische Universität Hamburg-Harburg 

(TUHH) 

Praxisorientierte Lehre: Projektseminar Innovations- 

und Entwicklungsmanagement (IEM) 

Innovative Produktkonzepte für die Fördertechnik von Morgen 

„Arbeiten im Team unter Zeitdruck“ – Unter 

diesem Leitsatz fand im Sommersemester 

2012 das Projektseminar Innovations- und 

Entwicklungsmanagement (IEM) am Lehrstuhl 

für Produktentwicklung des Heinz 

Nixdorf Instituts statt. Der einwöchige 

Intensivkurs wurde mit der BEUMER Group 

GmbH & Co. KG durchgeführt, die international 

führender Hersteller in der Intralogistik 

ist und sich besonders in der Lehre 

und Ausbildung engagiert. BEUMER rüstet 

zum Beispiel moderne Flughäfen mit 

mechatronischen Transportsystemen aus 

und ist dafür zuständig, dass das Gepäck 

nach dem Einchecken rechtzeitig im Flieger 

zur nächsten Fußball Weltmeisterschaft 

ankommt. Andere Produkte kommen zum 

Beispiel aus den Bereichen 

Verpackungs- und 

Verladetechnik. 

15 erfahrungshungrige 

Studierende des 

Maschinenbaus und des 

Wirtschaftsingenieurwesens 

der Universität 

Paderborn machten sich 

also auf die Suche nach 

innovativen Produktkonzepten. 

Dazu wurden die 

Studierenden in drei konkurrierende 

Teams eingeteilt. 

Jede Gruppe hat 

von BEUMER eine spezifische 

Aufgabenstellung 

Bild 1: Die Teilnehmer und Betreuer des Projektseminars nach der gelungenen 

Abschlusspräsentation 

11


Bild 2: Einblicke in das Projektseminar Innovations- und Entwicklungsmanagement 

bekommen: Die konzeptionelle Lösung 

eines technischen Problems aus der Praxis. 

Die erste Aufgabenstellung behandelte 

die platzsparende Zwischenlagerung von 

Gepäckstücken auf Flughäfen, die zweite 

Aufgabenstellung zielte auf ein neuartiges 

Förderkonzept für Gepäck in Steigungen 

und die dritte Aufgabenstellung fokussierte 

auf eine Maschine zur Beladung von LKW 

mit Zementsäcken. Die Gruppen mussten 

ihre Aufgabenstellungen nach einer vorgegebenen 

Systematik bewältigen und regelmäßig 

über den Fortschritt berichten. 

Die erste Gruppe – mit selbstgewähltem 

Gruppennamen „auto-store“ – ließ sich bei 

ihrer Lösungsfindung ungewöhnlich inspirieren: 

Die Lagerung von Hamburgern bei 

bekannten Fastfood-Ketten waren Grund- 

12 

lage für pfiffige Lösungskonzepte. Auf einer 

Schrägen können hier Gepäckstücke von 

einer Seite angeliefert und von der anderen 

Seite entnommen werden. 

Nicht minder kreativ zeigte sich die zweite 

Gruppe „steiTEC“. Die Inspiration für eine 

Lösung zur Überwindung einer Steigung 

beim Transport von Gepäckstücken rührte 

aus sportlichen Aktivitäten der Gruppenmitglieder: 

Wasserski! Beim Wasserski klinkt 

sich eine Person in eine Seilbahn ein und 

wird über das Wasser gezogen. Das Konzept: 

Ein Transportwagen (darin ein Koffer) 

soll sich in einer Seilbahn einklinken und 

damit eine Steigung überbrücken. 

Die dritte Gruppe „Cement Industry Consulting“ 

konzipierte Teilsysteme für eine 

Maschine zur Beladung von LKW mit 

Amorphe Kohlenstoffschichten für die 

Blechmassivumformung 

Reibung und Verschleiß in Umformwerkzeugen gezielt beeinflussen 

Mit der zunehmenden Notwendigkeit 

der Energie- und Resourceneffizienz 

gehen steigende Anforderungen an die 

Kompaktheit technischer Komponenten 

einher. Im SFB/Transregio 73 wird diesem 

globalen Trend mit der Entwicklung der 

neuen Fertigungstechnologie „Blechmassivumformung“ 

(BMU) begegnet. Diese 

neue Klasse von Umformverfahren hat 

zum Ziel, ausgehend von Feinblechen 

funktionsintegrierte Bauteile mit komplexen 

Nebenformelementen (z. B. Verzahnungen) 

in der Größenordnung der 

Blechdicke in wenigen Fertigungsstufen 

herzustellen (Bild 1). Aus der damit verbundenen 

fertigungstechnischen Her- 

Zementsäcken. Die Teilsysteme können 

miteinander kombiniert werden, entsprechend 

der Idee eines Baukastens. Beispielsweise 

wurde ein Greifer konzipiert, der die 

Zementsäcke aufnimmt und auf dem LKW 

positioniert. Eine andere Lösung ist ein 

geschickt angeordnetes Transportband, das 

automatisch ein Lagenmuster von Zementsäcken 

erstellt. 

Neben der Schulung in der Methodik und 

Vorgehenssystematik nach Pahl/Beitz 

wurden die Studierenden in Rede- und 

Präsentationstechnik geschult sowie mit 

Kreativitätstechniken zur Findung innovativer 

Ideen vertraut gemacht. Diese Fähigkeiten 

mussten die Teilnehmer in insgesamt 

12 Präsentationen – darunter ein Statusbericht 

an die Geschäftsleitung und eine 

Pressekonferenz – unter Beweis stellen. Der 

enorme Zeitdruck während der Projektwoche 

erforderte effizientes Teamwork. 

Die Resultate des Projektseminars übertrafen 

die Erwartungen seitens BEUMER. 

Mit dem Highlight der Abschlusspräsentation 

am Freitagabend konnten die Studierenden 

den Leiter der Entwicklung, Herrn 

Dr. Frank Will, und seine Mitarbeiter positiv 

überraschen. Bei einer gemeinsamen 

Abschlussfeier mit Umtrunk im Paderborner 

„Feuerstein“ wurde noch bis spät in die 

Nacht gefachsimpelt. 


Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Peitz 

Lehrstuhl für Produktentstehung 



ausforderung, auch in Stahlblechen die 

zur Ausformung der Nebenformelemente 

erforderlichen dreiachsigen Spannungs- 

und Formänderungszustände einzustellen, 

leiten sich zugleich Herausforderungen für 

die Tribologie ab: Zum einen müssen die 

Reibeigenschaften der Werkzeugaktivflächen 

lokal gezielt eingestellt werden, um

die Steuerung des Werkstoffflusses entsprechend 

der Geometrieanforderungen zu 

unterstützen; zum anderen unterliegen die 

Aktivflächen lokal stark unterschiedlichen, 

teils sehr hohen tribologischen Beanspruchungskollektiven. 

Um diesen Herausforderungen 

zu begegnen, müssen auf dem 

Gebiet der Umformtechnik bislang nicht 

genutzte Oberflächenmodifikationen an 

die spezifischen Anforderungen der BMU 

angepasst, im Sinne von Konstruktionselementen 

gezielt einsatzbar gemacht und der 

Werkzeugkonstrukteur bei ihrer Auswahl 

unterstützt werden. Sehr vielversprechend 

erscheint hierbei die zielgerichtete Entwicklung 

amorpher Kohlenstoffschichten. 

AMORPHER KOHLENSTOFF 

Eine gerade einmal 1 bis 5 µm dünne 

Schicht aus amorphem Kohlenstoff genügt, 

um einer technischen Oberfläche herausragende 

tribologische Eigenschaften zu verleihen. 

Amorpher Kohlenstoff, der wegen 

seiner hohen Härte oft auch als diamondlike 

carbon (DLC) bezeichnet wird, ist nicht 

nur verschleißfest, sondern ermöglicht aufgrund 

seiner besonderen Tribomechanismen 

selbst im trockenen Gleitkontakt gegen 

Stahl dauerhaft niedrige Reibzahlen. Der 

Umformgrad φ 

2,5 

0 

m: Erf. Reibfaktor 

p: Vorh. Pressung 

m = 0,05 

1 

p ≤ 1,2 GPa 

m = 0,3 

2 

p ≤ 0,4 GPa 

5 

Stempel 

2 

4 

3 

1 

3 mm 

3 

4 

5 


Matrize 

Blech 

3 mm 

m = 0,05 

p ≤ 1,5 GPa 

m = 0,05 

p ≤ 2,5 GPa 

m = 0,3 

p ≤ 1,5 GPa 

mangelnden Überlastsicherheit 

der 

meisten DLC-Varianten, 

die u. a. auf 

das spröde Materialverhalten 

und hohe 

Druckeigenspannungen 

zurückgeführt 

werden kann, ist 

es jedoch geschuldet, 

dass ihr Einsatz 

bislang auf mäßig beanspruchte Anwendungen 

beschränkt ist. Diese liegen vor 

allem im Bereich der Maschinenelemente 

und Motorkomponenten. In der Umformtechnik 

gibt es bislang nur einige Pilotanwendungen 

in der Aluminiumumformung. 

Wie vergleichende, mit einem sog. Load 

Scanner durchgeführte Untersuchungen im 

trockenen Gleitkontakt gegen Stahl zeigen, 

sind aber insb. wolframmodifizierte wasserstoffhaltige 

amorphe Kohlenstoffschichten 

(a-C:H:W) auch unter den hohen Kontaktbeanspruchungen 

der Umformtechnik einsetzbar 

(Bild 2). Der Grund für die erhöhte 

Beanspruchbarkeit sind nanoskalige karbidische 

Einlagerungen in der amorphen Kohlenstoffmatrix, 

die zu einer Verringerung 

der Eigenspannungen beitragen und dem 

sonst spröden DLC eine gewisse 

Duktilität verleihen. 

2 mm 

Bild 1: Durch Blechmassivumformung hergestelltes napfförmiges 

Bauteil mit Verzahnung im Flanschbereich und 

tribologische Zonen der Umformmatrize (Flächenmodell, 

10°-Ausschnitt). 

Platin (Präparation) 

a-C:H 

a-C:H:W 

Substrat 

MASSGESCHNEIDERTE REIBUNG 

Mit Blick auf die spezifischen 

Erfordernisse der BMU verfügen 

a-C:H:W-Schichten über einen 

weiteren Vorzug: Die Reibeigenschaften 

dieser durch sog. reaktives 

Magnetronsputtern von Wolframkarbid 

in Argon-Acetylen-Atmosphäre 

hergestellten DLC-Variante 

lassen sich durch geeignete Wahl 

der Prozessparameter über weite 

Bereiche hinweg einstellen. So sind 

im trockenen Gleitkontakt gegen 

Stahl Reibzahlen von 0,1 bis 0,4 

möglich. Unter Vollschmierung 

mit hochadditiviertem Fließpressöl 

lässt sich die Reibzahl zwischen 

0,05 und 0,11 anpassen. Dabei 

resultieren sowohl unter ölgeschmierten 

als auch unter trockenen 

Bedingungen meist akzeptable 

Verschleißraten. Bemerkenswerter 

Weise lassen sich – wie unter dem 

Einsatz von Methoden der statistischen 

Versuchsplanung gezeigt 

Stahlübertrag 

Platin (Präparation) 

Delaminationsriss 

Zugriss 

a-C:H:W 

1 µm 

Substrat 

2 µm 

Bild 2: Typisches Schadensbild einer DLC-Schicht mit unmodifizierter Decklage 

und (ungeschädigte) a-C:H:W-Schicht nach identischer Beanspruchung 

auf Load Scanner. 

werden kann – trockene und ölgeschmierte 

Reibung in Teilen des Prozessraums sogar 

weitgehend unabhängig voneinander einstellen. 

So ist es durch Anlegen einer negativen 

elektrischen Spannung (Bias) an den 

zu beschichtenden Werkzeugen möglich, 

die Reibzahl unter Ölschmierung auf Werte 

um 0,05 einzustellen. Zugleich kann die trockene 

Reibung durch gezielte Anpassung 

der Prozessgasflüsse innerhalb der oben 

genannten Grenzen variiert werden. 

NUTZEN UND AUSBLICK 

Durch genaue Kenntnis der Zusammenhänge 

zwischen Prozessparametern und 

tribologischen Eigenschaften lässt sich das 

Konstruktionselement a-C:H:W-Schicht in 

vielfältiger Weise auslegen, sodass es den 

unterschiedlichen Anforderungsprofilen von 

BMU-Werkzeugen gerecht wird. 

Um auch die unter trockenen und ölgeschmierten 

Bedingungen jeweils sehr 

unterschiedlichen Reibeigenschaften des 

a-C:H:W gezielt ausnutzen zu können, sind 

die Reibzahlen im Mischreibungsbereich 

in Abhängigkeit der Schmierstoffmenge 

genauer zu bestimmen. Damit der Nutzen 

von a-C:H:W, aber auch anderer tribologischer 

Schichten, für die BMU maximiert 

werden kann, muss dieses bislang global 

applizierte Konstruktionselement zu einem 

selektiv lokal einsetzbaren weiterentwickelt 

werden. Auf Basis geeignet aufgebauter 

mehrlagiger Schichtsysteme wird dies durch 

die Anwendung von Masken- und/oder 

Abtragsverfahren (z. B. Laserablation, robotergestütztes 

Feinschleifen) möglich sein. 

Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 

Dipl.-Ing. Harald Hetzner 

Dr.-Ing. Stephan Tremmel 

Lehrstuhl für Konstruktionstechnik 

Friedrich-Alexander-Universität 

Erlangen-Nürnberg 

13


Lebensfähige Systemmodelle 

Methodische Konzipierung und Gestaltung flexibler Fahrzeugkonzepte 

MOTIVATION 

Die Zahl der Weltbevölkerung (schon jetzt 

7 Milliarden) steigt weiter an, wobei der 

größte Anteil in Städten leben wird. Der 

Mobilitätsbedarf wächst und der Verkehr 

nimmt ständig zu, doch die Kapazität des 

Verkehrsnetzes hat keine Chance diesen 

Strom aufzunehmen. Das mit fossilen Brennstoffen 

betriebene Kraftfahrzeug, derzeit 

mit über 1 Milliarde Exemplaren auf unserem 

Planeten Erde vertreten, erweist sich als 

einer der Mitverursacher ökologischer Probleme, 

welche sich durch ihre Vernetzung 

zunehmend gegenseitig verstärken. 

Wir alle wollen weiterhin mobil sein, möglichst 

schnell und bequem zum Arbeitsplatz 

oder zu Freunden kommen und erwarten, 

dass in den Geschäften Lebensmittel pünktlich 

verfügbar sind. Zugleich ärgern wir uns 

aber auch über Staus, Verkehrslärm, Abgase 

und verbaute Landschaften. Daher stellt 

sich unentwegt die Frage: Können Umweltschutz 

und Verkehr im Einklang stehen? 

Wie kann den drei Säulen der Nachhaltigkeit 

- Ökonomie, Ökologie und soziale 

Ausgewogenheit - im Verkehr Rechnung 

getragen werden? 

Als ein Kernproblem wird angesehen, 

dass wir uns ökologisch und ökonomisch 

häufig zu kurzsichtig verhalten. Die 

Rückkopplung („Feedback-Planung“) 

im heutigen Gesamtmobilitätsmodell ist 

ebenfalls schwach ausgeprägt. Die lineare 

und eindimensionale Vorgehensweise bei 

der Planung führt zur Sackgasse, so dass 

ein Wandel unausweichlich ist. Für die 

innerstädtische Mobilität ist er zur Überlebensfrage 

geworden und „wichtiger als 

Forschung über Mobilität ist heute ihre 

Gestaltung. Uns fehlen Bilder, positive Visionen 

und Geschichten einer neuen Mobilitätskultur.“ 

(Rammler 2010) 

Die Existenzfragen sind daher folgende: 

Wie können wir das System „Verkehr“ verlagern, 

nicht vermehren und es im ökologischen 

Einklang entwickeln? Wie kann das 

Subsystem „Auto“ anders realisiert und 

integriert werden? 

STAND DER FORSCHUNG 

Die EU will bis 2050 für eine vom Öl unabhängige 

und weitgehend CO 2 -neutrale 

14 

Energieversorgung des Verkehrssektors 

sorgen, um die daraus resultierenden 

Umweltauswirkungen zu verringern und 

die Energieversorgung dauerhaft zu sichern. 

Diesbezüglich hat Deutschland am 19. 

August 2009 den Nationalen Entwicklungsplan 

Elektromobilität verabschiedet. Ziel des 

Nationalen Entwicklungsplans ist es, die 

Forschung und Entwicklung, die Marktvorbereitung 

sowie die Markteinführung von 

Elektrofahrzeugen voranzubringen. Nach 

der Planung sollen bis 2020 mindestens 

eine Million Elektroautos auf Deutschlands 

Straßen fahren. In 40 Jahren soll der innerstädtische 

Verkehr demnach sogar so gut 

wie ganz auf fossile Brennstoffe verzichten 

können. (www.bmvbs.de) 

Forschung und Industrie sind zurzeit in einer 

Ideenfindungsphase. Es gibt zahlreiche Forschungsprojekte 

in Richtung Elektrofahrzeuge, 

sowohl mit batterie- als auch mit 

brennstoffzellen-elektrischen Antriebssystemen 

(z.B. ELVA, SolarCar, SunCar-Program, 

H2Car, Wind Explorer), die Alternativen für 

fossile Kraftstoffe bieten. Es wird behauptet, 

dass innovative Antriebstechnologien 

das Potenzial haben, fossile Energiequellen 

im Verkehrssektor allmählich zu ersetzen. Es 

gibt außerdem Vorschläge zu neuen Nutzungsmodellen 

(z.B. Carsharing), zu ganz 

neuen Fortbewegungsmöglichkeiten (z.B. 

Segway, EO-das koppelbare Elektroauto, 

VW Hover Car, One+One modular elektro 

car, Peugeot RD, EV 2020), sowie einige 

Projektvorschläge zur Entwicklung von 

nachhaltigen Konzepten und einer Gestaltung 

postfossiler Mobilität (z.B. Sensitivitätsmodell, 

Apolloprojekt). 

Bei den bisherigen Ansätzen steht jedoch 

häufig nicht das gesamte Systemmodell im 

Vordergrund, sondern das einzelne Subsystem 

oder Produkt. Die Gegenseitige 

Nutzung von Verschiedenartigkeit durch 

Verbindung und Austausch, sowie die 

Mehrfachnutzung von Produkten, Funktionen 

und Organisationsstrukturen sind nicht 

oder zu schwach ausgeprägt. Es fehlen die 

ganzheitlichen Ansätze für einen generellen 

Wandel. 

Die Betrachtung der Natur zeigt einen hohen 

Grad der Vernetzung. Biologische Vorbilder 

sind integrative, vernetzte Lösungen. Die 

Methoden der Bionik scheinen demnach ein 

großes Potenzial zu besitzen, um Systemmodelle 

zu betrachten. Die Übertragung 

der biologischen Ansätze auf die technische 

Realisierung stellt die Produktentwicklung 

jedoch noch immer vor große Herausforderungen. 

Es existieren zwar vereinzelte 

Wissenssammlungen, um z.B. Konstruktionsprinzipe 

von biologischen Vorbildern 

abzuleiten und für die Technik nutzbar zu 

machen (z.B. Gramann 2004, Löffler 2009). 

Diese sind häufig weder vollständig noch 

durchgängig nutzbar. Eine ganzheitliche 

Systembetrachtung und die Regelkreise der 

Natur werden nicht abgebildet. 

Zur Abbildung von Beziehungssystem in 

technischen Systemen wurden in der Vergangenheit 

zahlreiche Ansätze hervorgebracht. 

Als zielführend erscheinen z.B. 

Methoden der Modellierung mit SysML 

(z.B. Stechert 2010). Hier kann die Produktumgebung 

(Mensch, technisches Umfeld, 

natürliches Umfeld usw.) mit dem Produkt 

(Funktionen, Strukturen, Verhalten usw.) 

in Beziehung gesetzt werden. Durch eine 

geschickte Analyse des Beziehungsnetzwerkes 

können Rückkopplungen erkannt und 

geplant werden. Schwierig wird die Anwendung 

der Modellierung dann, wenn „weiche“ 

Faktoren berücksichtigt werden sollen. 

D.h. die integrative Betrachtung von Design 

und Technik sowie biologischer Vorbilder. 

ZIELSETZUNG 

Die technische Evolution stellt neue Möglichkeiten 

für ein ganzheitliches Überdenken 

der Fortbewegung und Fortbewegungsmittel 

bereit, die noch nicht entdeckt oder am 

Anfang ihrer Entwicklung sind. Als dessen 

Resultat provoziert es die Notwendigkeit 

weitergehender Untersuchungen möglicher 

Innovationen (Systeminnovationen 

= Produkt- und Nutzungsinnovation) und 

ihren Einfluss auf die Gestaltung der neuen, 

innerstädtischen Mobilität. 

Ziel muss es sein, aus dem Blickwinkel der 

urbanen Strukturen mit Hilfe der Bionik 

in einer technologisch höchst entwickelten 

Region nach attraktiven, vernetzten 

Mobilitätslösung zu suchen. Es soll durch 

Feedback-Planung eine neue bionische 

Organisationsform gefunden werden und

Bild: Zur Zukunft des Individualfahrzeuges 


das Potenzial der lebensfähigen Systemmodelle 

(integrative Weltmobile) dargestellt 

werden. Dazu müssen Vorgehensweisen, 

Methoden und Werkzeuge entwickelt werden, 

die eine gezielte Übertragbarkeit von 

biologischen Vorbildern auf Design und 

Technik, sowie deren wechselseitige Vernetzung 

berücksichtigt. Dabei stehen die 

Entwickler im Vordergrund der Betrachtung: 

Methoden und Werkzeuge müssen so 

gestaltet sein, dass sie den speziellen Sicht- 

und Arbeitsweisen von Designern und Ingenieuren 

gerecht werden und gleichzeitig 

Zusammenarbeit, Austausch und gegenseitige 

Ideenanregung fördern. Durch die 

kombinierte Nutzung sollen Systemlösungen 

für den konkreten Anwendungsfall 

gefunden werden. 

ZUR ZUKUNFT DES 

INDIVIDUALFAHRZEUGS 

Komplexe Probleme erfordern komplexe 

Verbundlösungen. 

Durch eine transdisziplinäre, integrative 

Forschung mit dem Schwerpunkt auf biologisch 

inspiriertem technischen Design wird 

das Potenzial der gemeinsamen Innovation 

von Systemlösungen untersucht. Diese Verbundlösungen 

nehmen die Natur als Vorbild 

und bieten vielfältige Chancen durch 

alternative und modulare Kombinationen 

flexibel auf die sich ändernden Randbedingungen 

zu reagieren. 

Als Ausgangsbasis wird die vielfältige 

Vernetzung und Dynamik der Fahrzeuge 

untereinander und zu Nachbarsystemen 

betrachtet, systematisch abgebildet 

und analysiert. Es werden ganzheitliche 

konstruktionsmethodische Ansätze und 

Werkzeuge zur effizienten und zielgerichteten 

Nutzung biologischer Vorbilder für 

die integrierte Produktentwicklung erarbeitet. 

Durch deren Anwendung auf die 

konkrete Fragestellung werden neuartige 

Karosseriestrukturen und neuartige Designs 

erarbeitet. Das Ergebnis sind lebenszyklusorientierte, 

minimalistisch und modular 

gestaltete, flexible Fahrzeugkonzepte für 

die neuen innerstädtischen Lebensräume. 

Prof. Dr.-Ing. Thomas Vietor 

M. Eng. A. Petia Krasteva 

Dr.-Ing. Carsten Stechert 

Technische Universität Braunschweig 

Institut für Konstruktionstechnik 

15


Anforderungen an Bremssysteme der industriellen 

Antriebstechnik 

In der elektrischen Antriebstechnik zeichnen 

sich zwei gegenläufige Trends ab: Auf der 

einen Seite geht die Entwicklung zu den 

Direktantrieben, die sich durch niedrige 

Winkelgeschwindigkeiten bei hohen Drehmomenten 

auszeichnen und auf der anderen 

Seite stehen die schnelllaufenden Antriebe, 

bei denen durch die kompakte Bauweise 

eine hohe Effizienz erreicht werden soll. 

Getrieben wird die Motorenentwicklung 

durch den Wunsch der Kunden nach ressourcenschonenden 

Antrieben, dies wird seitens 

der Gesetzgebung durch die Einführung 

neuer Energieeffizienzklassen unterstützt. 

Für einen sicheren Betrieb nach dem 

Fail-Safe-Prinzip müssen die elektrischen 

Antriebe mit einem zusätzlichen Bremssystem 

ausgestattet werden. Eine in der 

Industrie weit verbreitete Bremsenform 

ist die elektromagnetisch gelüftete Federkraftbremse. 

Derartige Bremsen werden 

beispielsweise bei folgenden Anwendungen 

eingesetzt: Bremsmotoren, Kranbau, 

Lagertechnik, Holzbearbeitungsmaschinen, 

Flurförderfahrzeugen, Bühnentechnik, 

Behindertentechnik und Rolltreppen. Bild 1 

zeigt die übliche Anordnung einer Federkraftbremse 

im Antriebsstrang sowie ihren 

schematischen Aufbau. 

Die Bauform entspricht der Scheibenbremse, 

die Bremskraft wird über vorgespannte 

Federn aufgebracht. Das Lüften der Bremse 

erfolgt elektromagnetisch. Das durch Reibschluss 

aufgebrachte Bremsmoment steht 

somit im stromlosen Zustand zur Verfügung. 

16 

m 

Bremsrotor 

Ankerscheibe 

Motorwelle 

Antriebsmotor 

Bild 1: Anordnung und schematischer Aufbau einer Federkraftbremse 

Übersetzung ins 

Schnelle 

Die Herausforderung ist die Federkraftbremse 

zukunftsfähig zu machen, d. h. ein 

bekanntes und bewährtes Lösungselement 

an Entwicklungen in der industriellen 

Antriebstechnik anzupassen, ohne dabei die 

Basisfunktionalität einzuschränken. Zentrale 

Anforderungen sind dabei: 

• Hohe Relativgeschwindigkeiten, 

• Geringe Leistungsaufnahme und 

• Geringe Schaltgeräusche. 

Zur Entwicklung von Lösungsansätzen für 

die genannten Anforderungen sind am 

Lehrstuhl für Konstruktions- und Antriebstechnik 

folgende Projekte initiiert worden: 

• Hochgeschwindigkeitsreibung, 

• Energieeffiziente Aktorik und 

• Geräuschreduzierung. 

HOCHGESCHWINDIGKEITSREIBUNG 

Ziel ist die Untersuchung des Reibverhaltens 

von Bremsbelägen in Federkraftbremsen 

bei variierenden Belastungssituationen. 

Insbesondere betrifft dies die Abhängigkeit 

des Reibwertes und damit des Bremsmo- 

Feder Spule mentes von dem in 

das System bei hohen 

Relativgeschwindigkeiten 

eingebrachten 

Energieeintrag. Hierzu 

wurde ein Prüfstand 

konzipiert und 

in Betrieb genommen, 

mit dem das 

Reibverhalten einer 

Federkraftbremse bei 

Relativgeschwindigkeiten 

bis zu 50 m/s 

getestet werden kann 

(Bild 2). Im nächsten 

Schritt werden Parameterstudiendurch- 

Prüfling 

Bild 2: Prüfstand zur Untersuchung des Reibverhaltens bei hohem Energieeintrag 

Reaktionsmomentaufnehmer 

geführt, um für die Auslegung relevante 

Daten zu ermitteln. 

ENERGIEEFFIZIENTE AKTORIK 

Ziel ist eine signifikante Reduzierung des 

Energiebedarfs, der für den Betrieb von 

ruhestrombetätigten Bremsen zwangsläufig 

erforderlich ist. Dabei sind folgende Teilfunktionen 

zu erfüllen: 

• Aufheben der Federkraft und möglichst 

energiearmes Halten der Bremse, 

• Sicheres und zuverlässiges Verknüpfen 

der Bremse bei Unterbrechung der 

Stromzufuhr, 

• Sicherstellung der Notstopp-Funktion. 

Das Projekt wird im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms 

der Bundesregierung 

von dem Bundesministerium für Wirtschaft 

und Technologie gefördert. 

GERÄUSCHREDUZIERUNG 

Ziel ist die Reduzierung der Schaltgeräusche 

einer Federkraftbremse. Dazu wurden 

zunächst vorhandene Lösungsmöglichkeiten 

analysiert. Diese Ergebnisse bildeten 

dann die Grundlage für ein Lösungskonzept 

auf Basis eines hydraulischen Dämpferelements. 

Wesentliche Herausforderungen 

waren die Integration des Dämpferelementes 

in die Federkraftbremse bei einfachem 

Produktaufbau und das Aufbringen der 

Dämpfungskraft innerhalb eines sehr kurzen 

Arbeitsweges der bewegten Teile. 

Durch konsequentes methodisches Vorgehen 

wurden mehrere Konzepte entwickelt 

und getestet. Dabei konnte eine Reduzierung 

des Schallpegels um durchschnittlich 

25 dB(A) nachgewiesen werden. 

Die Bearbeitung der genannten Themen 

erfolgt in enger Kooperation mit einem 

namhaften Hersteller von Bremssystemen.

Dabei hat sich herausgestellt, dass durch 

die enge Zusammenarbeit zwischen Industrie 

und Hochschule immer wieder neue 

Aufgabenfelder identifiziert und Lösungen 

gefunden werden. Auf diese Weise wird die 

Mehrkörpersimulation 

Dynamik in Planetengetrieben 

Der Lehrstuhl für Industrie- und Fahrzeugantriebstechnik 

der Ruhr-Universität 

Bochum befasst sich innerhalb seiner 

Forschung mit einem breiten Spektrum an 

Maschinenkomponenten. Neben Stirnradgetrieben 

sind weitere Forschungsschwerpunkte 

Schnecken- und Schraubradgetriebe 

sowie Planetengetriebe und Lager. Diese 

Forschungsgebiete werden auf experimenteller 

und theoretischer Ebene untersucht. 

Aufgrund der zunehmenden Anforderungen 

in modernen Antriebssträngen, wie 

beispielsweise für die Wind- oder Automobilindustrie, 

kommen vermehrt Planetengetriebe 

zum Einsatz. Zur Analyse der 

dynamischen Betriebskräfte innerhalb solcher 

Anlagen finden dabei leistungsstarke 

Simulationsprogramme Anwendung, die ein 

frühzeitiges Erfassen der Systemdynamik 

und damit eine simulationsgestützte Optimierung 

des gesamten Stranges erlauben. 

Im Zuge der wachsenden Forderung nach 

einem besseren Systemverständnis ist das 

Mehrkörpersimulationszentrum CoDiMS 

(Computational Dynamics in Multibody 

Systems) entstanden. 

Neben der Bearbeitung aktueller Forschungsinhalte 

hat dieses Zentrum sich 

zur Aufgabe gemacht, die Ausbildung im 

Bereich Mehrkörperdynamik voranzutreiben 

und so Studenten schon früh an die 

korrekte Anwendung solcher Softwaretools 

heranzuführen. 

DYNAMIK IN PLANETENGETRIEBEN 

Zur Analyse des dynamischen Verhaltens 

von Planetengetrieben existieren an der 

Forschungsstelle diverse Prüfstandsaufbauten. 

Einer dieser vorhandenen Verspannungsprüfstände 

für Planetengetriebe 

(Achsabstand 100 mm) ist innerhalb des 

Mehrkörpersimulationsprogramms SIM- 

PACK abgebildet worden. Eine Gesamtübersicht 

über den digitalen Prüfstand ist in 


Wettbewerbsfähigkeit durch kontinuierliche 

Innovation aufrecht gehalten und gestärkt. 

Bild 1 zu finden. Hierbei wurde der Einfluss 

unterschiedlicher Eingriffsfolgen auf die 

Systemdynamik untersucht und die Simulationsergebnisse 

mit denen des Prüfstands 

verglichen. 

Der Vergleich zeigt qualitativ ähnliche 

Ergebnisse. Bei Varianten mit symmetrischem 

Eingriffsgeschehen verlagern sich die 

Zentralelemente gar nicht, bei sequentiellen 

Varianten ist dieses Verhalten eher periodisch 

und bei unsymmetrischen chaotisch. 

Das Verhalten der unsymmetrischen Varianten 

lässt sich auf ein ständig vorherrschendes 

Kräfteungleichgewicht zurückführen, 

das die Zentralelemente aus dem Zentrum 

schiebt. In den hieraus folgenden Verlagerungspegeln 

ist dieser Sachverhalt direkt 

zu entnehmen. Hier zeigen Varianten mit 

symmetrischen Eingriffsfolgen einen deutlich 

geringeren Verlagerungspegel als die 

unsymmetrischen Varianten. Dies stellt sich 

bei Getrieben mit vier Planeten analog dar. 

Zahnpaarsteifigkeit 

Planetenrad 

Prof. Dr.-Ing. Detmar Zimmer 

Dipl.-Ing. Nils-Peter Kriegel 

Lehrstuhl für Konstruktions- und 

Antriebstechnik 


Die Drehzahlpegel hingegen zeigen ein 

inverses Verhalten. 

Der Zahneingriff selbst lässt sich als eine 

maßgebende Größe für die Erregung 

des Systems identifizieren. Varianten mit 

symmetrischer Eingriffsfolge weisen im 

Vergleich mit Varianten mit sequentieller 

Eingriffsfolge hinsichtlich der Drehweganregung 

ein deutlich ungünstigeres Verhalten 

auf. Dies liegt im ständigen Wechsel des 

Steifigkeitsniveaus begründet, das bei symmetrischen 

Varianten ausgeprägte Sprünge 

aufweist. Hier stellen sich sequentielle 

Varianten mit vier Planeten als besonders 

ausgeglichen heraus. Durch den Zahnkraftpegel 

LFZ wird die Anregung von Verzahnungen 

charakterisiert. Dieser Parameter 

vereinigt alle essentiellen Bestandteile der 

Schwingungsanregung und korreliert mit 

dem abgestrahlten Luftschall. Auch hier zeigen 

sich im Vergleich von Messungen und 

Simulationen ähnliche Ergebnisse (Bild 2). 

Plangetriebe aus Mehrfacheingriffen Steifigkeitsverlauf 

Steifigkeitskennlinie 

des Wälzlagers 

Bild 1: Digital test bench 

Übertragungsgetriebe 

Prüfgetriebe 

Wälzlager 

Motor 

Motorkennlinie 

17


AUSBLICK 

Um die Qualität der vorhandene Modelle 

zu verbessern, werden diese ständig weiterentwickelt. 

Neben Einflussuntersuchungen 

18 

Absolute tooth force level [dB] 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

spezieller Modellparameter auf die Modellgüte 

werden generelle Vorgehensweisen 

zur Modellbildung bestimmter Problemstellungen 

erarbeitet, um standardisierte 

Absolute tooth force level L fz 

spur gears 6-DOF models 

T1=2000Nm 

0 

V01 (seq./ 3 Pl) V03 (unb./ 3 Pl) V05 (sym./ 3 Pl) 

SIMPACK 148,79 148,99 144,77 

Test results 142,2 143,2 138,6 

Bild Test 2: results Absolute tooth force level 

23 rd CIRP Design Conference – 

Smart Product Engineering 

11. – 13. März 2013, Bochum, Deutschland 

Im kommenden Jahr findet die CIRP Design 

Konferenz als eine der weltweit bedeutendsten 

Konferenzen auf dem Gebiet der 

Produktentwicklung in Deutschland statt. 

Die Konferenz unter dem Vorsitz von 

Prof. Abramovici (RUB) und Prof. Stark 

(TU Berlin) folgt dem Leitthema „Smart 

Product Engineering“. Zu den Konferenzschwerpunkten 

gehören unter anderem: 

“Design of Smart Products and Systems”, 

“Methods and Technologies to enable Systems 

Engineering” und “Product Lifecycle 

Information and Knowledge Management 

in Product Development”. 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Sum acceleration level [dB] 

Die WiGeP ist Co-Sponsor der Konferenz 

und ist im Programmkomitee neben weiteren 

zahlreichen internationalen Professoren 

durch ihre Mitglieder stark vertreten. 

Konferenztermin ist der 11. – 13. März 2013 

im Veranstaltungszentrum der Ruhr-Universität 

Bochum. 

Ausführliche Informationen zu der Konferenz 

finden Sie unter: 

http://www.cirpdesign-2013.de 

Modelle zu erhalten. Diese Modellierungsstandards 

für gewisse Antriebsstrangkomponenten 

sind in eigens entwickelten 

Generatoren zusammengefasst, um Fehler 

bei der Modellbildung bestmöglich zu 

reduzieren. Hieraus soll im letzten Schritt 

ein Antriebsstrangkonfigurator entstehen, 

der den Modellbildungsprozess deutlich 

beschleunigt. 

Darüberhinaus wird an der Forschungsstelle 

auch die Weiterentwicklung des Systems 

vorangetrieben, um die Systemdynamik 

von Antriebssträngen besser abbilden und 

im Vorfeld besser erfassen zu können. 

Prof. Dr.-Ing. Peter Tenberge 

Dipl.-Ing. Jennifer Papies 

Lehrstuhl für Industrie- und 

Fahrzeugantriebstechnik 



Ing. diplômé (Fr) Akamitl Quezada 


Ruhr-Universität Bochum (RUB) 

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark 

Dipl.-Ing. Maik Auricht 

Fachgebiet Industrielle Informationstechnik 

Technische Universität Berlin (TU Berlin) 

(Links): Haptic Interaction und Smart Hybrid Prototyping; (Mitte): PR Fraunhofer IPK Berlin, Global Collaborative Design; (Rechts): ITM Bochum


Beanspruchungsgesteuerte FEA-Netzgenerierung 

Wie methodische Rückkopplungen helfen, den virtuellen Produktentwicklungsprozess verbessern 

Innerhalb der virtuellen Produktentwicklungskette 

folgt der Modellierung mittels 

Computer Aided Design (CAD) in der 

Regel die Untersuchung von technischen 

Produkteigenschaften durch die Finite- 

Elemente-Analyse (FEA). An dieser Schnittstelle 

werden die CAD-Modelldaten durch 

Konstruktions- oder Berechnungsingenieur 

in eine FE-Modellierung übertragen. 

Die fehlerfreie Bereitstellung 

numerischer Eingangsdaten 

aus parametrisierten Designvorschlägen 

erfordert in der 

Praxis einen großen Erfahrungsschatz, 

stellt jedoch gleichzeitig 

die Basis einer belastbaren 

FEA dar. Die Wahl geeigneter 

Modellierungsparameter, wie 

z.B. die Wahl von Lasten, Festhaltungen, 

FE-Elementtyp oder 

dem Diskretisierungsgrad, ist 

auf Grund ihrer wechselseitigen 

Abhängigkeiten nicht 

trivial. Um den Konstrukteur 

im Entwicklungsprozess bei 

dieser Auswahl zu unterstützen, 

müssen die Verknüpfungen 

der Stellgrößen der FEA in 

einer übersichtlichen und leicht 

verständlichen Art und Weise 

dargestellt werden. Zur Visualisierung 

der Abhängigkeiten 

der FE-Modellierungsparameter in der FEA 

wird eine Design Structure Matrix (DSM) 

verwendet. Die Matrixform erleichtert die 

Darstellung und Analyse von Informationsflüssen 

und die Repräsentation komplexer 

Abhängigkeiten. Bild 1 zeigt eine DSM für 

die lineare FEA. Sie zeigt eine zu weiten 

Teilen rechts oben besetzte Dreiecksmatrix; 

die Informationsflüsse beim Aufbau der 

FE-Modellierung laufen also überwiegend 

sequentiell ab. 

Unter Umständen können Abweichungen 

von dieser Reihenfolge in Form von gezielten 

Rückkopplungen jedoch zur Verbesserung 

der FEA-Ergebnisqualität genutzt 

werden. So belegen praktische Erfahrungen, 

dass die Spannungsergebnisse der 

FEA besonders empfindlich gegenüber der 

Diskretisierung der Geometrie reagieren. 

… bedingt … 

Idealerweise müsste der Anwender schon 

vor der Modellierung des FE-Netzes die zu 

erwartenden Spannungsergebnisse der FEA 

kennen, um die richtigen Entscheidungen 

bzgl. der Vernetzung der Bauteilgeometrie 

treffen zu können. 

In geometrisch exponierten Bereichen, wie 

z.B. Kerben, Radien oder Löchern sorgen 

Spannungen 

Bild 1: DSM einer linearen FEA mit Rückkopplung von Spannungsergebnissen 

zur FE-Netzfeinheit. 

FE-Netzfeinheit 

erfahrene Berechnungsingenieure für einen 

hinreichend feinen Vernetzungsgrad. Dennoch 

existieren häufig sensible Stellen im 

Bauteil, an denen ein hoher – und zugleich 

numerisch aufwändiger – Detaillierungsgrad 

des FEA-Netzes im Vorfeld nicht notwendig 

erscheint. Genau bei dieser, für die 

Ergebnisgüte wichtigen Entscheidung, soll 

dem Konstrukteur ein Werkzeug zur automatischen 

Detektion sowie Netzverfeinerung 

empfindlicher Bauteilbereiche zur Seite 

gestellt werden. 

LOKAL ADAPTIERTE NETZFEINHEIT 

Zielstellung sogenannter adaptiver Vernetzungen 

ist es, die Netzfeinheit passend auf 

Belastung und Beanspruchung abzustimmen. 

Sensitiven Bauteilregionen wird eine 

hohe Auflösung zugewiesen; für andere 

Bereiche führen oft auch schon vergleichsweise 

grobe Vernetzungen zu zufriedenstellenden 

Resultaten. Derart generierte 

adaptive Netze sind eine sehr gute Grundlage 

für Simulationsergebnisse mit hoher 

Rechenqualität bei gleichzeitiger Performanz-Optimierung 

der numerischen Algorithmen. 

Denn jeder FEA-Knoten erhöht 

letztlich die Komplexität des 

Lösungsverfahrens. Die gezielte 

Beeinflussung derer räumlichen 

Häufigkeitsverteilung ist somit 

ein Schlüssel zur Vereinbarkeit 

der konkurrierenden Ziele Abbildungsgenauigkeit 

und Rechenzeit. 

Viele FEA-Programme bieten 

dem Nutzer Möglichkeiten, die 

gewünschte, ggf. lokal unterschiedliche 

Punktdichte als Eingabedatum 

für die Vernetzung 

vorab zu definieren. Erfahrene 

Berechnungsingenieure werden 

so in die Lage versetzt, bekannte 

Schwachstellen höher aufzulösen. 

Doch mit zunehmender 

Komplexität von Bauteilgeometrien 

und Lastszenarien wird die 

Vorhersagbarkeit der Beanspruchung 

unsicherer. Häufig wird 

eine mehrfache Simulation mit 

immer feineren Diskretisierungen 

unumgänglich, obwohl das 

Ausgangsnetz ohnehin bereits einen lokal 

hohen Detaillierungsgrad aufwies. 

Durch die Rückkopplung von FEA-Berechnungsergebnissen 

zur Ansteuerung des 

Netzgenerators wird die manuelle Identifizierung 

sensitiver Bauteilregionen durch 

eine vollautomatische Selektion ersetzt. Auf 

Grundlage von näherungsweisen Beanspruchungsdaten, 

die bereits aus sehr groben 

Ausgangsnetzen gewonnen werden können, 

wird für jedes einzelne finite Element 

entschieden, ob eine feinere Auflösung 

an der jeweiligen Stelle eine höhere Abbildungsgenauigkeit 

ermöglichen kann. Um 

eine aufwändige vollständige Neugenerierung 

zu vermeiden, genügt es, Elemente 

zu zerlegen und dabei alle bestehenden 

Knoten beizubehalten. Ihnen zugewiesene 

Randbedingungen bleiben so weiterhin gül- 

19


tig und müssen nicht aktualisiert werden. 

Weiterhin wird dafür Sorge getragen, dass 

in Übergangsbereichen zwischen groben 

und feinen Sektionen auf die aus numerischen 

Gründen erforderliche Netzkonformität 

erhalten bleibt. 

20 

grobes Ausgangsnetz 

Knoten 2.884 Fußspannung li. 91,35 N/mm² 

Elemente 1.369 Fußspannung re. 111,80 N/mm² 

dreifach adaptiv verfeinertes Netz 



Drehmoment 450 Nm 

≙ Normalkraft 5.000 N 

max. Zahnfußspannung 

links 

HOHE ERGEBNISGÜTE TROTZ GERINGER 

KOMPLEXITÄT 

Bild 2 zeigt die aus dem groben Ausgangsnetz 

eines Stirnrades (oben links) sukzessive 

gewonnene adaptive Vernetzung 

(oben rechts bzw. Mitte links) sowie zum 

zweifach adaptiv verfeinertes Netz 



global feines Referenznetz 



max. Zahnfußspannung 

rechts 

Bild 2: Simulation der Zahnfußspannungen eines Stirnrades mit unterschiedlichen 

FEA-Netzen. Berechnungen mit Z88Aurora. 

Schädigungsparameter bei der Lebensdauer- 

abschätzung von Schraubendruckfedern 

MOTIVATION 

Das Maschinenelement Schraubendruckfeder 

(SDF) ist eines der wichtigsten Bauteile 

in technischen Produkten. Das von 

Federn und ihrer zuverlässigen Funktion 

abhängige Wertvolumen ist im Regelfall 

um ein Vielfaches höher, als die Kosten 

für die Feder selbst. Nach wie vor ist 

die Berechnung einer Lebensdauer dieses 

zunächst „einfach anmutenden Bauteils“ 

nicht möglich. Gründe dafür liegen in 

den Besonderheiten des Materials Federstahldraht, 

in der Geometrie des räumlich 

gekrümmten Drahtes bzw. der sich daraus 

ergebenden räumlichen Bereiche an denen 

Spannungsüberhöhungen auftreten sowie 

beim Herstellungsprozess gezielt eingestellten 

Eigenspannungstiefenprofil. Aus 

diesem Grund sind musterprozess- und 

serienbegleitende Dauerschwingversuche 

Vergleich eine global feine Referenzvernetzung 

(Mitte rechts). Als für den Konstruktionsprozess 

maßgebliche Vergleichsgrößen 

wurden die maximalen Zahnfußspannungen 

des belasteten Zahns auf beiden Seiten 

in allen vier Netzen gemessen. Die Farbverlaufsdarstellung 

unten zeigt die Vergleichsspannungsverteilung 

(nach GEH) bzgl. des 

global feinen Referenznetzes. Während 

zu dessen Berechnung letztlich insgesamt 

176.393 Knoten nötig waren, liefert das 

dreifach adaptiv verfeinerte Netz mit nur 

11.021 Knoten (bzw. 6,2%) nahezu gleiche 

Ergebnisse an allen signifikanten Orten. Die 

Ergebnisabweichung im Zahnfußbereich ist 

mit etwa 1,2% ausreichend gering für eine 

belastbare Vorhersage des Bauteilverhaltens 

unter Last. Die nötige Berechnungszeit des 

adaptiven Netzes sinkt sogar überproportional 

mit der Knotenzahl. Und auch die zur 

Gewinnung des Netzes nötigen Schritte 

erfordern gemeinsam einen erheblich geringeren 

Aufwand als die Analyse des Referenznetzes. 

Zurzeit wird am Lehrstuhl an einer Verallgemeinerung 

auf weitere Elementtypen 

sowie einer vollständigen Automatisierung 

dieser beanspruchungsgesteuerten Adaption 

geforscht. Auf dieser Basis entsteht ein 

Werkzeug, um zuverlässige FE-Analysen 

künftig auch ohne tiefergehende Vorkenntnisse 

der notwendigen Netzfeinheit durchführen 

zu können. 

Dipl.-Math. Martin Neidnicht 

Dipl.-Ing. Florian Nützel 

Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 

Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD 

Universität Bayreuth 

zur sicheren Auslegung der Federn erforderlich. 

Häufig erfolgt eine vorläufige Auslegung 

von Schraubendruckfedern mittels 

Schädigungsparametern. Zulässige Schädigungsparameter 

können für den jeweiligen 

Einsatzfall und das für die Herstellung 

der Feder verwendete Material aus bereits 

durchgeführten Dauerschwingversuchen an 

Federn aus gleichem Material mit gleichen 

bzw. vergleichbaren Herstellungsparame

P SWT - Wert in MPa 

1000 

900 

800 

700 

600 

500 Tau_km=1118 MPa 


300 

Tau_km=650 MPa 

1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 

Lastwechsel N 

Bild 1: P SWT – Wert: Dauerschwingversuche an Achsfedern gleicher 

Geometrie und Herstellung 

tern ermittelt werden. 

Durch Schädigungsparameter wird die 

Schädigung eines Bauteils durch eine 

dynamische Beanspruchung des Materials 

definiert. Deren Betrag steht im direkten 

Zusammenhang mit der Schädigung eines 

Bauteils während eines einzelnen Schwingspiels 

und somit mit der zu erwartenden 

Lebensdauer bis zum technischen Versagen. 

Der industriell gebräuchlichste Schädigungsparameter 

ist der P SWT -Wert, der 

nach Smith, Watson und Topper sowohl die 

Auswirkungen der Schwingbreite als auch 

der maximal während der Belastung vorhandenen 

Spannungen berücksichtigt. 

SCHÄDIGUNGSPARAMETER NACH 

SMITH, WATSON UND TOPPER (P SWT) 

Bei Dauerschwingversuchen an Bauteilen 

haben sowohl die Spannungsamplitude 

(Dehnungsamplitude) als auch die Mittelspannung 

(Mitteldehnung) Einfluss auf die 

Lebensdauer. Ebenso trifft dies auf das Bauteil 

Schraubendruckfeder zu. Die Schädigung 

wird nach Smith, Watson und Topper 

durch die Wurzel des Produktes aus Oberspannung 

σ ο , der Gesamtdehnung ∙ ε a,t und 

dem E-Modul beschrieben. Als schädigend 

wird dabei das Produkt σ ο ∙ ε a,t , das als Formänderungsenergiedichte 

interpretiert werden 

kann, angesehen. Der Federstahldraht 

in Schraubendruckfedern wird überwiegend 

auf Torsion beansprucht. Schub- und Biegespannungen 

sind im Allgemeinen, bezogen 

auf die vorhandenen Torsionsspannungen, 

vernachlässigbar gering. Um eine 

Anwendung auf Schraubendruckfedern zu 

ermöglichen, ist eine Übertragung von Normal- 

in Tangentialspannungen erforderlich. 

Da weiterhin während des Schwingspiels 

von Schraubendruckfedern keine plasti- 


schenVerformungsanteile zulässig sind, ergibt 

sich nach Übertragung 

ein PSWT,τ-Wert, der sich 

durch die Wurzel des 

Produktes aus Oberspannung 

σo und Spannungsamplitude 

σa beschreiben 

lässt. Das Verhältnis zwischen 

dem PSWT –Wert 

für Normal- und Schubspannungen 

beträgt unter 

Berücksichtigung der 

Gestaltänderungsenergiehypothese 

1/ 3. 

Durch Dauerschwingversuche 

ist die Ermittlung von Schädigungsparameter-Wöhlerlinien 

möglich. Dabei wird 

davon ausgegangen, dass die Versuchspunkte 

unabhängig von der Mittelspannung 

bei gleichem Schädigungsparameter 

in einem Streuband zusammenfallen. 

Bei SDF entstehen aufgrund der räumlichgekrümmten 

Geometrie Bereiche im Draht 

mit einer örtlichen Spannungsüberhöhung. 

Im Allgemeinen werden diese Überhöhungen 

durch den Spannungsbeiwert k berücksichtigt, 

indem eine Multiplikation mit den 

vorhandenen Nennspannungen erfolgt. 

Die Spannungsüberhöhungen treten an der 

Windungsinnenseite der Feder auf, sodass 

dort der Bruch mit hoher Wahrscheinlichkeit 

initiiert wird. Aus diesem Grund werden in 

den folgenden Ausführungen ausschließlich 

die Spannungen an der Windungsinnenseite 

betrachtet. 

In Bild 1 wurden die Ergebnisse von Dauerschwingversuchen 

an 70 Achsfedern 

bei unterschiedlicher korrigierter Mittel- 

spannung τ km dargestellt. 

Dabei wurde der während 

der Prüfung vorhandene 

Betrag des P SWT,τ -Wertes 

über der ertragbaren Lastwechselzahl 

abgetragen. 

Wie in Bild 1 ersichtlich ist, 

fallen die Versuchspunkte 

nicht in einem Streuband 

zusammen. Zwischen den 

ertragbaren Lastwechselzahlen 

liegt bei gleichem 

P SWT -Wert ein Faktor von 

ca. 10. Durch den P SWT - 

Wert findet keine ausreichende 

Berücksichtigung 

des Mittelspannungseinflusses 

M statt. Nach 

τ 

Haibach erfasst der P SWT -Wert im Bereich 

eines Spannungsverhältnisses R zwischen -1 

und 0 nur eine maximale Mittelspannungsempfindlichkeit 

M = 0,4. Mit zunehmendem 

Spannungsverhältnis bzw. mit zunehmender 

Mittelspannung sinkt die durch den 

P SWT -Wert abgebildete Mittelspannungsempfindlichkeit 

ab. 

Wird die durch Dauerschwingversuche 

an 316 Achsfedern ermittelte Mittelspannungsempfindlichkeit 

von M τ = 0,52 mit 

der durch den P SWT -Wert berücksichtigten 

Mittelspannungsempfindlichkeit verglichen, 

werden die Grenzen des P SWT -Wertes 

deutlich. Vor allem in dem für SDF entscheidenden 

Bereich des Spannungsverhältnisses 

R > 0 wird der Einfluss der Mittelspannung 

deutlich unterschätzt. Werden beispielsweise 

identisch hergestellte Achsfedern bei 

gleichem Betrag des Schädigungsparameters 

mit unterschiedlichen Mittelspannungen 

Dauerschwingversuchen unterzogen, 

so wird die zulässige Spannungsamplitude 

bei der Feder, die mit der höheren Mittelspannung 

geprüft wird, überschätzt. Das 

technische Versagen tritt frühzeitig ein (vgl. 

Bild 1). Aus gleichem Grund wurde von 

Bergmann die Erweiterung des ursprünglichen 

P SWT -Wertes durch einen Kennwert 

a z/d vorgeschlagen. Durch diesen kann 

der Mittelspannungseinfluss innerhalb 

der Grenzen von M = 0 bis M = 1 zwischen 

-1 < R < 0 vorgegeben werden. Allerdings 

kann auch durch diesen erweiterten Schädigungsparameter 

die real vorhandene 

Mittelspannungsempfindlichkeit für den 

Bereich R > 0 für Schraubendruckfedern 

nicht adäquat abgebildet werden, sodass 

ebenfalls deutliche Abweichungen in der 

( 1− 

Mτ ) τ m 

Mτ τ m ⋅ 

τ m 

45° 

τ m 

Bild 2: Phänomenologische Ableitung des PRKK-Schädigungsparameters τ 

o 

τ m 

τ a 

τ o´ 

= τ a´ 

21


prognostizierten Lebensdauer bei verschiedenen 

Mittelspannungen entstehen. 

MITTELSPANNUNGSUNABHÄNGIGER 

SCHÄDIGUNGSPARAMETER 

Um eine bessere Vergleichbarkeit von Dauerschwingversuchen 

bei unterschiedlichen 

Mittelspannungen zu erreichen, wurde auf 

Basis der Grundidee des Schädigungsparameters 

nach Smith, Watson und Topper 

ein neuer Parameter abgeleitet, der eine 

gezielte Anpassung und direkte Angabe der 

Mittelspannungsempfindlichkeit erlaubt. 

Die prinzipielle Herangehensweise soll 

durch Bild 2 verdeutlicht werden. In Bild 2 

wurde für eine konstante Lebensdauer die 

ertragbare Spannungsamplitude über der 

Mittelspannung abgetragen. Weiterhin 

wurden der Anstieg von Mittel- und Oberspannung 

beispielhaft für eine Mittelspannungsempfindlichkeit 

M τ = 0,6 abgebildet. 

Der Betrag des Schädigungsparameters 

bei der Mittelspannung τ m = 0 MPa ist Ausgangspunkt 

für die weiteren Betrachtungen. 

Durch ersetzen der Oberspannung τ o und 

Spannungsamplitude τ a in der ursprünglichen 

Gleichung des P SWT,τ -Wertes durch 

eine über die Mittelspannungsempfindlichkeit 

angepasste Oberspannung τ o ´ und 

Spannungsamplitude τ a ´ folgt die Gleichung 

für den neuen Schädigungsparameter nach 

Reich, Kletzin und Kobelev P RKK . 

In Bild 3 wurden ebenso wie in Bild 1 die 

Ergebnisse von Dauerschwingversuchen an 

70 Achsfedern bei unterschiedlicher korrigierter 

Mittelspannung τ km dargestellt. 

Dabei wurde der während der Prüfung vorhandene 

Betrag des Schädigungsparameters 

über der ertragbaren Lastwechselzahl 

abgetragen. 

Der neue Schädigungsparameter P RKK realisiert, 

wie in Bild 3 ersichtlich, eine deutlich 

bessere Vergleichbarkeit von bei unter- 

22 

( τ − ( 1− 

M ) ⋅ τ ) ⋅ ( τ + M ⋅ ) 

P τ 

RKK = o 

τ m a τ 

Am 27.Februar 2012 ist Prof. Dr.-Ing. 

Hans Seifert nach langer Krankheit verstorben. 

Er prägte unsere Gesellschaft und 

war ein wertvoller Gewinn für uns. 

Nach einer Mechaniker-Lehre absolvierte 

er von 1949 bis 1953 das Maschinenbaustudium 

an der Universität Karlsruhe. 

m 

schiedlichen Mittelspannungen 

durchgeführten 

Dauerschwingversuchen 

an Achsfedern, als der 

bisher in der federherstellenden 

Industrie 

gebräuchliche P SWT –Wert 

(vgl. Bild 1). Die Abweichungen 

der ertragbaren 

Lastwechselzahlen bei 

konstantem P RKK -Wert im 

angegebenen Mittelspannungsbereich 

sind kleiner 

als Faktor 2. 

Voraussetzung für die 

Nutzung des P RKK -Wertes 

P RKK - Wert in MPa 

1100 

1000 

900 

800 

700 

ist die Kenntnis der Mittelspannungsempfindlichkeit 

des jeweiligen Werkstoffes. 

Diese kann aus Veröffentlichungen zur 

Betriebsfestigkeit entnommen, nach FKM 

berechnet oder durch Dauerschwingversuche 

ermittelt werden. Prinzipiell ist bei 

steigender Zugfestigkeit mit steigender Mittelspannungsempfindlichkeit 

zu rechnen. 

AUSBLICK 

Der neue Schädigungsparameter P RKK 

ermöglicht eine deutlich bessere Vergleichbarkeit 

von Dauerschwingversuchen an 

Schraubendruckfedern bei unterschiedlichen 

Mittelspannungen. Auf Basis von 

bereits vorhandenen Ergebnissen aus 

Dauerschwingversuchen, die im Rahmen 

öffentlich-geförderter Forschungsprojekte 

bzw. firmenintern vorliegen, können Schädigungsparameter-Wöhlerlinien 

für verschiedene 

Herstellungsvarianten von Federn 

erstellt werden. Auf deren Grundlage kann 

die Auslegung dynamisch belasteter Schraubendruckfedern 

mit deutlich besserer Vorhersagequalität 

bezüglich der Lebensdauer 

erfolgen. Dadurch werden zeit- und kostenintensive 

dynamische Untersuchungen 

während des Musterprozesses stark reduziert, 

da für den jeweiligen Anwendungs- 

Anschließend war er dort bis 1957 Wissenschaftlicher 

Assistent am Lehrstuhl für 

Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau 

und promovierte bei Prof. 

Kollmann über ein neuartiges Verfahren 

zur Berechnung instationärer Gasströmungen. 

Bis 1962 war Hans Seifert Leiter der 



400 

Tau_km=650 MPa 

1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 

Lastwechsel N 

Bild 3: P RKK -Wert: Dauerschwingversuche an Achsfedern gleicher 

Geometrie und Herstellung 

fall zulässige Belastungen deutlich besser 

abgeschätzt werden können. Je mehr Daten 

von Dauerschwingversuchen, auf dessen 

Grundlage Schädigungsparameter-Wöhlerlinien 

erstellt werden können, vorliegen, 

desto genauer und universeller einsetzbar 

ist der P RKK -Wert. Auch für andere dynamisch 

belastete Bauteile, bei denen die 

Anwendung des herkömmlichen Schädigungsparameters 

P SWT an seine Grenzen 

stößt, verspricht der neue Schädigungsparameter 

eine praxisnähere Anwendbarkeit 

von Schädigungsparameter-Wöhlerlinien. 

Das Forschungsvorhaben Nr. IGF 15747 der 

Forschungsvereinigung Forschungsgesellschaft 

Stahlverformung e.V. (FSV) wurde im 

Programm zur Förderung der „Industriellen 

Gemeinschaftsforschung (IGF)“ vom Bundesministerium 

für Wirtschaft und Technologie 

(BMWI) über die AiF finanziert und 

vom Verband der deutschen Federnindustrie 

(VDFI) und dessen projektbegleitendem 

Gremium unterstützt. 

Prof. Dr.-Ing. Ulf Kletzin 

Dipl.-Ing. René Reich 

Fachgebiet für Maschinenelemente 

Technische Universität Ilmenau 

Nachrufe für Hans Seifert und Johannes Klose 

Entwicklungs-und Forschungsabteilung der 

Motorenwerke Mannheim. Anschließend 

war er bis 1969 Technischer Leiter der Firma 

Gebr. Seifert in Lüdenscheid. 

Im Jahre 1969 wurde mit Dr.-Ing. Hans Seifert 

an der damals noch jungen Ruhr-Universität 

in der Fakultät für Maschinenbau

der erste Lehrstuhl für Maschinenelemente 

und Konstruktionstechnik besetzt. Er hat 

die Fakultät für Maschinenbau als Dekan 

und Prorektor entscheidend mitgeprägt. 

Prof. Seifert legte einen weiteren Schwerpunkt 

im Bereich des Rechnerunterstützten 

Konstruierens und war einer der Pioniere 

der CAD-Technik. Weitere Forschungsschwerpunkte 

wurden die Bereiche Hydrodynamische 

Gleitlager mit dem seinerzeit 

weltgrößten Prüfstand und Konstruktionsmethodik. 

Nach seiner Emeritierung im Jahr 

1993 erzielte er wertvolle Forschungsergebnisse 

bei Brennstoffzellentechnologien. 

Prof. Seifert war Mitgründer und Gesellschafter 

mehrerer Unternehmen. Er war 

Mitglied der Ingenieurgesellschaft für rechnerunterstützte 

Motorenentwicklung und 

Mitglied der WGMK. Die Ergebnisse des 

wissenschaftlichen Wirkens von Prof. Seifert 

sind in mehr als 90 Veröffentlichungen 

dokumentiert. 

Am 31. März 2012 ist unser geschätzter 

Kollege Prof. Dr.-Ing. Johannes Klose im 

Alter von 79 Jahren verstorben. Sein Enga- 

Produktpiraterie vernichtet Arbeitsplätze, 

bringt die Industrie um die Rendite ihrer 

Forschungs- und Entwicklungsinvestitionen 

und bedroht die Wettbewerbsfähigkeit 

vieler Unternehmen. Zum Schutz vor Produktimitationen 

bedarf es der Entwicklung 

innovativer, technischer Schutzmaßnahmen 

und ganzheitlicher Schutzkonzeptionen. Zu 

diesem Zweck sind die beiden Werke 

„Präventiver Produktschutz“ und 

„Know-how-Schutz im Wettbewerb“ 

entstanden. 

„Präventiver Produktschutz“ zeigt, 

wie Schutzkonzeptionen auf Basis 

des individuellen Bedrohungspotentials 

erarbeitet und effizient im Unternehmen 

implementiert werden. Die 

Realisierung eines umfassenden Produktschutzes 

wird anhand von Praxisbeispielen 

veranschaulicht. Über 

90 praxiserprobte Schutzmaßnahmen 

ergänzen das Werk. 


gement in den Konstruktionswissenschaften 

hat einen unschätzbaren Wert. 

Nach einer Lehre als Werkzeugmacher im 

damaligen VEB Mechanik/Schreibmaschinenwerk 

Dresden studierte er ab 1953 

Maschinenbau in Dresden. Nach dem Studium 

forschte er am Institut für Maschinenelemente 

der TU Dresden auf dem Gebiet 

der Axialgleitlager, in welchem er im Jahre 

1966 unter Prof. Stefan Fronius promovierte. 

Er arbeitete für die Schwerindustrie 

und Getriebebau Magdeburg und wurde 

1969 im VEB Kupplungs- und Triebwerksbau 

Dresden Hauptkonstrukteur. Die TU 

Dresden berief ihn nach seiner Habilitation 

im Jahre 1978 auf die ordentliche Professur 

für das Fachgebiet Konstruktionstechnik. 

Von 1992 bis 2000 lehrte Prof. Klose am 

neu gegründeten Institut für Maschinenelemente 

und Maschinenkonstruktion der TU 

Dresden. In seiner Zeit als Hochschullehrer 

machte er sich besonders auf dem Gebiet der 

rechnerunterstützen Konstruktion verdient. 

Prof. Klose forschte auf dem Gebiet der 

Konstruktionstheorie, speziell unter Beachtung 

neuer Werkzeuge und Methoden 

Neue Veröffentlichungen zum Produkt- und 

Know-how-Schutz 

Präventiver Produktschutz – 

Leitfaden und Anwendungsbeispiele 

Jürgen Gausemeier, Rainer Glatz, 

Udo Lindemann 

Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG 

ISBN: 978 - 3446430433 

Buchcover „Präventiver Produktschutz“ und „Know-how-Schutz im 

Wettbewerb“ 

der Informationsverarbeitung. In diesem 

Zusammenhang sei an die Definition des 

Würfelmodells zur Systematisierung des 

Konstruktionsprozesses erinnert. Er förderte 

speziell Arbeiten zur Nutzung der grafischen 

Datenverarbeitung, der Etablierung ITbasierter 

Entwurfssysteme und dem Aufbau 

von Ingenieurdatenbanken. Seine Arbeiten 

legte er in einer großen Zahl an Veröffentlichungen 

nieder. Stellvertretend sei an das 

Taschenbuch Maschinenbau (1987) sowie 

an die Monografie zur Konstruktionsinformatik 

von 1990 erinnert. Sein Engagement 

für die Ausbildung der Studenten sowie die 

Förderung junger Wissenschaftler ist besonders 

hervorzuheben. 

Über viele Jahre hinweg leitete Prof. Klose 

den Arbeitskreis „Entwicklung, Konstruktion 

und Vertrieb“ des Vereins Deutscher 

Ingenieure. Er war Mitglied der WGMK 

sowie des Berliner Kreises. 

Mit großer Trauer und Anteilnahme gedenken 

wir unserer geschätzten Kollegen. 

„Know-how-Schutz im Wettbewerb“ liefert 

Hintergründe, Zusammenhänge und Handlungsoptionen 

zum Schutz von Produkten 

und wertvollem Technologiewissen. Es werden 

Einblicke in erfolgreiche Schutzansätze 

hinsichtlich Wissensschutz, Organisation, 

Kennzeichnung und Schutzrechten gegeben. 

Die Kombination dieser zu schlagkräftigen 

Schutzkonzepten wird erörtert. 

Das Buch beinhaltet Leitfäden zum 

Umgang mit gefährlichen Wissenstransfersituationen 

und leitet daraus 

geeignete Schutzmaßnahmen ab. 

Know-how-Schutz im Wettbewerb – 

Gegen Produktpiraterie und unerwünschten 

Wissenstransfer 

Udo Lindemann, Thomas Meiwald, 

Markus Petermann, Sebastian Schenkl 

Springer Verlag Berlin 

ISBN: 978 - 3642285141 

23


Veranstaltungskalender 

24 

• 

• 

23. Oktober 2012 

Seminar Themengruppe 

Werkzeugmaschinen 

Garching 

www.iwb.tum.de/Veranstaltungen 

29. bis 30. Oktober 2012 

1 st International Conference on 

Thermo-Mechanically Graded 

Materials 

Kassel 

http://transregio-30.com/CRC-30- 

Conference.596.0.html 

Vorstand/Anschriften: 


(Vorsitzender) 

IPEK – Institut für Produktentwicklung 

Karlsruher Institut für Technologie 

(KIT) 

Kaiserstraße 10 

76131 Karlsruhe 

Tel.: +49 (0) 721 | 608 4 2371 

Fax: +49 (0) 721 | 608 4 6051 

E-Mail: albers@ipek.uni-karlsruhe.de 

• 

• 


(Stellvertretender Vorsitzender) 



Universitätsstraße 150 

44780 Bochum 

Tel.: +49 (0) 234 | 32 27 009 

Fax: +49 (0) 234 | 32 14 443 

E-Mail: Abr@itm.ruhr-uni-bochum.de 

20. bis 21. November 2012 

24. Deutscher Montagekongress 

München 

www.iwb.tum.de/Veranstaltungen 

29. bis 30. November 2012 

Industriekolloquium des SFB 768 – 

Zyklenmanagement von 

Innovationsprozessen 

TU München, Campus Garching 

www.sfb768.de 

Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer 

(Stellvertretender Vorsitzender) 

Lehrstuhl für Maschinenelemente und 

Getriebetechnik 

Universität Kaiserslautern 

Gottlieb-Daimler-Straße 

67663 Kaiserslautern 

Tel.: +49 (0) 631 | 205 34 05 

Fax: +49 (0) 631 | 205 37 16 

E-Mail: sauer@mv.uni-kl.de 

Ordentliche Mitglieder: 

Prof. Dr.-Ing. Michael Abramovici (Ruhr-Universität Bochum), Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Albert Albers 

(Karlsruher Institut für Technologie), Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl (Technische Universität Darmstadt), 

Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche (Universität Stuttgart), Prof. Dr.-Ing. Hansgeorg Binz (Universität Stuttgart), 

Prof. Dr.-Ing. Luciënne Blessing (Université du Luxembourg), Prof. Dr.-Ing. Ludger Deters 

(Universität Magdeburg), Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner (TU Kaiserslautern), Prof. Dr. sc. techn. Paolo 

Ermanni (ETH Zürich), Prof. Dr.-Ing. Jörg Feldhusen (RWTH Aachen), Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier 

(Universität Paderborn), Prof. Dr.-Ing. Detlef Gerhard (TU Wien), Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinrich 

Grote (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg), Prof. Dr.-Ing. Georg Jacobs (RWTH Aachen), Prof. 

Dr.-Ing. Ulf Kletzin (TU Ilmenau), Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause (TU Hamburg-Harburg), Prof. Dr.-Ing. 

Erhard Leidich (TU Chemnitz), Prof. Dr.-Ing. Robert Liebich (TU Berlin), Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann 

(TU München), Prof. Dr.-Ing. Armin Lohrengel (TU Clausthal), Prof. Dr.-Ing. Frank Mantwill (Helmut- 

Schmidt-Universität Hamburg), Prof. Dr. Dr.-Ing. Jivka Ovtcharova (Karlsruher Institut für Technologie), 

rof. Dr.-Ing. Gerhard Poll (Universität Hannover), Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart (TU München), Prof. 

Dr.-Ing. Frank Rieg (Universität Bayreuth), Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer (Universität Kaiserslautern), Prof. 

Dr.-Ing. Christian Schindler (Universität Kaiserslautern), Prof. Dr.-Ing. Berthold Schlecht (TU Dresden), 

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dieter Spath (Universität Stuttgart), Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark (TU Berlin), 

Prof. Dr.-Ing. habil. Ralf Stelzer (TU Dresden), Prof. Dr.-Ing. Peter Tenberge (Ruhr Universität Bochum), 

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sándor Vajna (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg), Prof. Dr. Ir. Fred 

J.A.M. van Houten (University of Twente), Prof. Dr.-Ing. Thomas Vietor (TU Braunschweig), Prof. 

Dr.-Ing. Jörg Wallaschek (Leibniz Universität Hannover), Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack (Universität 

Erlangen-Nürnberg), Prof. Dr.-Ing. Christian Weber (TU Ilmenau), Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Michael 

Weigand (TU Wien), Prof. DI Dr. Klaus Zeman (Johannes Kepler Universität Linz), Prof. Dr.-Ing. 

Detmar Zimmer (Universität Paderborn) 

Mitglieder im Ruhestand: 

Prof. Dr.-Ing. Fatih C. Babalik (Uludag Üniversitesei), Prof. Dr. h.c. Dr.-Ing. Herbert Birkhofer (Technische 

Universität Darmstadt), Prof. em. Dr. rer. nat. C. Werner Dankwort, Prof. em. Dr.-Ing. Klaus 

Ehrlenspiel, Prof. Dr.-Ing. Klaus Federn, Prof. em. Dr.-Ing. Dierk-Götz Feldmann (Technische Universität 

Hamburg-Harburg), Prof. em. Dr.-Ing. E. h. Dr.-Ing. Manfred Flemming, Prof. em. Dr.-Ing. Hans- 

Joachim Franke (Technische Universität Braunschweig), Prof. Dr.-Ing. Joachim Glienicke (Technische 

Universität Braunschweig), Prof. Dr.-Ing. Peter W. Gold, Prof. Dr.-Ing. Robert Grekoussis, o. Prof. 

Dr.-Ing. Rudolf Haller (Universität Karlsruhe), Prof. i. R. Dr.-Ing. Bernd-Robert Höhn (TU München), 

Prof. Dr.-Ing. habil. Guenter Höhne (Technische Universität Ilmenau), Prof. Dr.-Ing. Jörn Holland 

Stand: 19. September 2012 Redaktion: christoph.peitz@hni.upb.de 

Internet: www.wigep.de Redaktionsleitung: Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Peitz 

Auflage: 2.500 Exemplare Tel.: +49 (0) 52 51 | 60 62 43 

ISSN 1613-5504 Satz: Kristin Bardehle 

• 

• 

Prof. Dr.-Ing. Hansgeorg Binz 

(Sprecher für Lehre & Weiterbildung) 

Institut für Konstruktionstechnik und 

Technisches Design 

Universität Stuttgart 

Pfaffenwaldring 9 

70569 Stuttgart 

Tel.: +49 (0) 711 | 685 66 055 

Fax: +49 (0) 711 | 685 66 219 

E-Mail: hansgeorg.binz@iktd.unistuttgart.de 

6. bis 7. Dezember 2012 

8. Symposium für Vorausschau und 

Technologieplanung 

Berlin 

www.hni.uni-paderborn.de/svt 

25. bis 27. Februar 2013 

10. Internationale Tagung 

Schwingungen in rotierenden 

Maschinen 

Berlin 

www.kup.tu-berlin.de/menue/ 

sirm_2013/ 


(Geschäftsführer) 


Universität Paderborn, Produktentstehung 

Fürstenallee 11 

33102 Paderborn 

Tel.: +49 (0) 5251 | 60 62 67 

Fax: +49 (0) 5251 | 60 62 68 

E-Mail: juergen.gausemeier@hni.unipaderborn.de 

(Technische Universität Clauthal), Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Franz Gustav Kollmann (TH Darmstadt), 

Prof. em. Dr.-Ing. Frank-Lothar Krause (TU Berlin), em. Prof. Dr.-Ing. Konrad Langenbeck (Universität 

Stuttgart), Prof. Dr.-Ing. habil. Heinz Linke (TU Dresden), Prof. Dr.-Ing. Harald Meerkamm (Universität 

Erlangen-Nürnberg), Prof. Dr.-Ing. Heinz Mertens a.D. (Technische Universität Berlin), Prof. Dr.-Ing. 

H. W. Müller, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.mult. Gerhard Pahl, Prof. Dr.-Ing. Heinz Peeken, Prof. Dr.-Ing. 

Wolfgang Predki (Ruhr-Universität Bochum), Prof. Dr.-Ing. Walter Raab, Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. 

Laurenz Rinder (Technische Universität Wien), Prof. Dr.-Ing. Jürgen Rugenstein, Prof. Dr.-Ing. habil. 

Hans-Jürgen Schorcht (Technische Universität Ilmenau), Prof. em. Dr.-Ing. h.c. mult. Dr.-Ing. E.h. mult. 

Günther Spur (Technische Universität Berlin), Prof. Dr.-Ing. Lütfullah Ulukan (Istanbul Teknik Üniversitesi), 

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Wagner (Institut Product and Service Engineering Bochum), Prof. Dr.-Ing. 

Dieter Wüstenberg 

Industriekreis: 

Kurt Bengel (Cenit AG); Dr. E. Bentz (U.I.Lapp GmbH); Dr.-Ing. T. Bertolini (Dr. Fritz Faulhaber GmbH 

& Co. KG Antriebssysteme); Dr. Markus Beukenberg (WILO SE); Dr. Hugo Blaum (GEA Air Treatment 

Division, LuK Industriebeteiligungen GmbH); Dipl.-Ing. E. Deegener (Keiper GmbH & Co KG); Dr. 

Gunnar Ebner (Capgemini Consulting, Central Europe), G. Engel (Hofmann & Engel Produktentwicklungs 

GmbH), Dr.-Ing. G. Fricke (Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG); Prof. Dr. rer. pol. H. Geschka 

(Geschka & Partner Unternehmensberatung); Dr.-Ing. W. Gründer (Tedata Gesellschaft für technische 

Informationssysteme); Dr. P. Gutzmer (SCHAEFFLER KG), Dr.-Ing. G. Hähn (Wirtgen GmbH); Prof. 

Dr.-Ing Dieter-Heinz Hellmann (KSB AG); Dr. D. Kähny (LS Telcom AG); Dr.-Ing. B. Kandziora (STIHL 

AG), Prof. Dr.-Ing. A. Katzenbach (Daimler AG); André Kremer (Paul Wurth S.A.); R. Lamberti (Daimler 

AG); Dr.-Ing. Georg Mecke (Airbus Operations GmbH); Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult. Dr.-Ing. E. h. 

mult. J. Milberg (BMW AG); Dr.-Ing. S. Möhringer (Simon Möhringer Anlagenbau GmbH); Dr. H. 

Nasko (Heinz Nixdorf Stiftung); R. Olosu (Novero GmbH); Dr.-Ing. L. Ophey (Inno Tech GmbH); Dr. 

B. Pätzold (ProSTEP AG); Dipl.-Ing. Stephan Plenz (Heidelberger Druckmaschinen AG); Dr.-Ing. P. Post 

(Festo AG & Co. KG); Dipl.-Ing. H. Rauen (VDMA); Dr.-Ing. W. Reik (LuK GmbH & Co. OHG); Dr. J. 

Ruhwedel (ISD Software und Systeme GmbH); Prof. Dr.-Ing. S. Russwurm (Siemens Medical Solutions); 

Dr. E. Sailer (Miele & Cie. GmbH & Co.); M. Sauter (Parametric Technology GmbH); K. Schäfer (IBM 

Deutschland GmbH); Jörg Schiebel (Dassault Systemes Deutschland AG); Dr.-Ing. W. Schreiber (Volkswagen 

Nutzfahrzeuge); Dr.-Ing. P. Schwibinger (Carcoustics International GmbH); Dr.-Ing. Andreas 

Siebe (ScMI Scenria Management International AG); Dr.-Ing. H.-P. Sollinger (Voith AG); Dr. M. Stark 

(Freudenberg GmbH & Co. KG); Dr. T. Sünner (Adam Opel GmbH); Dr.-Ing. F. Thielemann (UNITY 

AG); Dr. E. Veit (Festo AG & Co. KG); Dr. H.-J. Wessel (Krause-Biagosch GmbH); Dr. D. Wirths (Hettich 

Holding GmbH & Co. oHG); M. Wittenstein (WITTENSTEIN AG); Prof. Dr.-Ing. K. Wucherer (VDE); 

Prof. Dr.-Ing. Carl-Dieter Wuppermann (Stahl-Zentrum)

WiGeP News 2/2012 - Virtual Vehicle

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