Erklärung

Die Bauteilstruktur beschreibt die Verknüpfung der einzelnen Bauelemente innerhalb eines Gesamtsystems (Schnittstellen), alle Produktkomponenten inklusive einer optimalen Baustruktur und die Einzelteilgestaltung.

Zur Bauteilstruktur gehören neben den geometrisch beschreibbaren Merkmalen (der Form) auch die Werkstoffart und Oberflächenbeschaffenheit und -güte, sowie die Gesamtwirkung und Gestalt.

Für die Erstellung einer Baustruktur werden mehrere Konzepte ausgearbeitet und bewertet, denen meist eine Funktionsanalyse mit ABC-Analyse zugrunde liegen.

Bei der Planung der Baustruktur wird kalkulatorisch und organisatorisch vorgetastet, um künftige Kosten auszuloten.

Ziel

Ziel der Erstellung einer Bauteilstruktur ist es, ein Baukonzept zu erarbeiten, dass möglichst viele A-Funktionen abdeckt, aber dabei möglichst wenige Widersprüche und möglichst wenige zentrale Bauteile (integrative Bauweise, konstruktive Intelligenz) beinhaltet.

Die Bauteilstruktur soll eine Richtlinie darstellen, die der Organisation zur Fertigung eines Produkts als Fundament dient, indem dort alle wesentlichen Strukturen zum Aufbau, etc. zusammengefasst sind.

Vorgehen

Die Bauteilstruktur basiert auf umfassender Recherche und Funktionsanalyse und kann auf zwei Wegen erarbeitet werden:

  • Durch Funktionen festgelegte Struktur: Die Struktur ergibt sich aus der Übersetzung von abstrakten, lösungsneutralen Funktionsstrukturen (z.B. aus der Funktionsanalyse) zu konkreten Wirkprinzipien, -mechanismen und -strukturen. Aus diesen werden Konzepte zu benötigten Bauteilen, deren Anordnung, Schnittstellen etc. entwickelt, die dem Produkt, durch geometrischen, kinematischen und stofflichen Eigenschaften, fast automatisch eine erste Gesamtgestalt verleihen.
  • Durch Komponenten festgelegte Struktur: Die Struktur entsteht durch die Ausarbeitung der einzelnen Komponenten, sowie ihrer Schnittstellen. Hierbei spielen neben den technischen Produktfunktionen auch „menschbezogene“ Funktionen (Bsp. Ästhetik, Ergonomie,…) eine Rolle. Zudem sollten Aspekte der Nutzungsphase des Produktes über seinen gesamten Lebenszyklus berücksichtigt werden, (inkl. z.B. Umweltbeeinträchtigungen durch Materialauswahl oder Energieverbrauch).

Wichtige Begriffe zur Baustruktur:

Das Baumodell bezeichnet die Darstellungsform eines technischen bzw. materiellen Produktes, bezogen auf konkrete Bauteile, deren Herstellung und Montage.

Als Bauelemente bezeichnet man alle Komponenten eines Produkts, wie Einzelbauteile, Baugruppen oder Module.

Form, Baustruktur und Aufbau der einzelnen Bauteile und -gruppen, sowie die Ausarbeitung deren Schnittstellen werden im Baukonzept festgehalten.

Die Schnittstellen sind generell Verbindungen zwischen den Komponenten eines Systems, bei einem Produkt sind es die Verknüpfungen zwischen den einzelnen Bauteilen, oder auch zwischen Produkt und Benutzer. Je nach dem, wie ein System betrachtet wird, und um was für eine Art von System es sich handelt, können Schnittstellen auf Geometrie, Material, Energie- oder Informationsströme oder Organisation beziehen.

Von Funktionsintegration wird gesprochen, wenn zwei oder mehr Funktionen in ein Bauteil integriert werden, um Benefits in u.a. den Bereichen „Kosten“, „Bauraum“ und „Produktgewicht“ zu erreichen.

Manchmal ist jedoch Funktionsdifferenzierung  sinnvoll, was bedeutet, dass jedes Bauteil eine eigene Funktion erfüllt. Hierdurch entsteht eine Baustruktur, die meist leichter zu berechnen und oft auch betriebssicherer ist. Da das einzelne Bauelement an spezielle Funktionen angepasst ist, ist es leistungsfähiger.

Tipp

Die vernetzten Abhängigkeiten der Teilfunktionen und der Baugruppen führen untereinander zu einer hohen Komplexität. Erster Schritt bei der Konzeptionsarbeit ist die Einteilung der Funktionen (siehe Funktionsanalyse & ABC-Analyse) in die Wichtigkeiten A, B und C. Wichtig ist, dass möglichst viele A-Funktionen in möglichst wenigen zentralen Bauelementen gelöst werden.

Quellen

Skript: Prof. Wolfgang Schabbach / Entwurfsmethodik Teil 1 und 2 

Eskild Tjalve / Systematische Formgebung für Industrieprodukte VDI, Düsseldorf 1978


Studienarbeiten:

Redesign it - Grebner - Müller - WS 15/16

Redesign it - Billner - Glaser - WS 15/16

Redesign it - Bauer - Brandl - SS 16

Redesign it - Naumann - SS 16

Redesign it - Roser - Reichhardt - SS 16

Elektrischer Handmixer - Buchberger - Wolf - SS18
Elektrischer Handmixer - Geissler - Vetter - SS18

Beispiele