LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

5.1 Bauteilanalyse – Belastung, Kosten, Gewicht (Bauteilkenngrößen)
Am Anfang jedes Konstruktionsprozesses steht die Klärung der Anforderungen, die an das
zu entwerfende Produkt gestellt werden, unabhängig davon, ob es sich um eine Neukonstruktion,
Varianten- oder Anpassungskonstruktion handelt.
Wesentliches Werkzeug dieses Arbeitsschrittes ist die Anforderungsliste nach VDI 3694, die
vom Konstrukteur in Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber auf Basis der Lasten- und
Pflichtenhefte erstellt wird und die alle relevanten Randbedingungen enthält, die das spätere
Produkt und dessen Eigenschaften und Funktionen kennzeichnen. In der Anforderungsliste
sind die Bauteilanforderungen vom Rang her untergliedert in Ziele, Forderungen und Wünsche,
wobei die Erfüllung von Zielen und Forderungen für den Konstrukteur in jedem Fall
obligatorisch ist. Mit zunehmender Zahl von Anforderungen steigt naturgemäß auch die
Komplexität der Lösungssuche.
Gilt die Anforderungsliste für eine Baugruppe oder ein Gesamtsystem, so sind die definierten
Anforderungen auf alle untergeordneten Baugruppen und Bauteile zu übertragen. Die Anforderungsliste
kann sich an sog. Anforderungskatalogen orientieren, in denen häufig verwendete
Konstruktionsanforderungen nach Themengebieten systematisiert werden und kann
Forderungen hinsichtlich Geometrie, Gewicht, Betriebstemperaturen, Leistung, Belastungshäufigkeit,
Werkstoff, Einsatzbedingungen, Sicherheit, Lebensdauer, Instandhaltung, Recycling,
Energieeffizienz, Kosten, Stückzahlen, Termine etc. beinhalten.
Leichtbaukomponenten sind demnach Bauteile, für welche die Anforderung „niedriges Gewicht“
besteht und gegenüber anderen Anforderungen gleichrangig oder höher bewertet
wird. Das heißt jedoch nicht, dass Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Kosten, Funktion
oder Instandhaltung hinter der Forderung nach Leichtigkeit zurückstehen müssen – es ist die
besondere Herausforderung dieser Disziplin, scheinbare Gegensätze durch innovative Lösungsstrategien
zu vereinen. Voraussetzung hierfür ist jedoch eine Betrachtungsweise, welche
z.B. die Gesamtkosten eines Produkts über den gesamten Produktlebenszyklus und
nicht die reinen Entwicklungs-, Fertigungs-, Material- und Absatzkosten zu Grunde legt.
5.2 Werkstoffauswahl
Kaum ein Aspekt des Produktentstehungsprozesses wird derart eng mit dem Begriff „Leichtbau“
verbunden wie die Auswahl des optimalen „Leichtbau-Werkstoffs“. Einige Werkstoffklassen,
wie z.B. GFK- und CFK-Werkstoffe, die Leichtmetalle Aluminium, Magnesium und
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