Gestaltsynthese in der frühen Entwurfsphase (GestEn): Eine rechnerunterstützte Methode zur Modellierung von Vorentwürfen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sandro Wartzack
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401324164

Unterschiedliche Aspekte der Nutzung parametrischer 3D-CAD-Anwendungen, wie z. B. das "circumscribed thinking" oder die WIMP‑Bedienung, schränken die Kreativität des Produktentwicklers und damit auch den Gestaltungsspielraum der Vorentwürfe ein. Sie stellen somit aktuell kein optimales Werkzeug zur Gestaltsynthese in der frühen Entwurfsphase dar. Gleichzeitig birgt die frühe, rechnerunterstützte Gestaltung von Vorentwürfen jedoch ein hohes Potential für die Verbesserung der Produktqualität. Das Produkt sowie dessen Funktion und Qualität kann im Sinne des Frontloadings früher im Produktentwicklungsprozess abgesichert werden, falls die Geometrie - anders als bei der Verwendung von Handskizzen - in einer für Rechner verarbeitbaren Form vorliegt. Aus dieser Überlegung resultiert die Forschungsfrage dieses Vorhabens: Wie muss eine rechnerunterstütze Methode beschaffen sein, die den Produktentwickler in der frühen Entwurfsphase bei der kreativen Gestaltung von Geometrie unterstützt?Ein häufig verfolgter Ansatzpunkt ist die Nutzung natürlicher Interaktionsformen durch Virtual Reality. Obwohl einige Forschungsansätze zur Integration von CAD und VR – vor allem zur Erstellung von Freiformflächen – bestehen, wird sowohl der Interaktion durch rein natürliche, auf implizitem menschlichem Wissen basierenden Benutzungsschnittstellen als auch der Gestaltung von Vorentwürfen ausgehend von Wirkflächen und Wirkkörpern keine Aufmerksamkeit geschenkt.Daher ist das zentrale Ziel des zweijährigen Forschungsvorhabens, eine durchgängige Methode bereitzustellen, die eine frühere Rechnerunterstützung des Produktentwicklers bei der kreativen Erstellung von Gestaltstudien und Vorentwürfen durch ein funktionales Vorgehen im Sinne des VDI 2221 Schritt 5 ermöglicht. Diese Methode enthält einen Baukasten mit Gestaltungselementen, die als Grundbausteine zur Erstellung der Vorentwürfe dienen. Zur Interaktion mit den virtuellen Modellen wird die im Forschungsdemonstrator "i 3 VR" umgesetzte Benutzungsschnittstelle für natürliche Finger-Interaktion verwendet, welche am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik KTmfk der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelt wurde. Um das oben genannte Kernziel zu erreichen, sind vier aufeinander aufbauende Unterziele notwendig, aus welchen sich die Inhalte der vier Arbeitspakete dieses Forschungsvorhabens ableiten. Der Aufbau des Arbeitsprogramms und der Arbeitspakete orientiert sich an der Design Research Methodology (DRM) von Blessing und Chakrabarti. Die wissenschaftliche Erkenntnis, die aus diesem Forschungsvorhaben gezogen werden soll, ist eine Aussage über die Eignung einer rechnerunterstützten Methode zur Gestaltsynthese von Vorentwürfen unter Verwendung natürlicher Interaktionsformen und stereoskopischer Darstellung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen