Zur Einstimmung

Der Vorgang des Konstruierens ist ein sehr komplexer Vorgang. Um diesen gezielt ausführen zu können sind fundierte Kenntnisse auf den Gebieten der Konstruktionslehre, der Fertigungstechnik und der Werkstoffkunde nötig. Ebenso wird ein umfangreiches Wissen in den Disziplinen Physik, Chemie, Mathematik, Mechanik, Wärme- und Strömungslehre vorausgesetzt.

Aber der Konstruktionsvorgang beruht nicht nur auf erlernbaren Wissen, sondern auch auf dem Einfallsreichtum des Konstrukteurs. Jede Konstruktion trägt somit auch eine individuelle Handschrift.

Im Laufe der Zeit haben sich mehrere Konstruktionsschulen ausgebildet. Jede vertritt eine eigene Herangehensweise an die Konstruktion. Allen ist gemein, daß der Vorgang des Konstruierens ein stetig fortschreitender Optimierungsprozess ist. Dieser strebt folgende Ziele an:

minimale Herstellkosten bei gesicherter Qualität,
kurz Entwicklungszeit und
sichere Funktionserfüllung.

An die Konstuktion werden folgende Forderungen gestellt:

Vertriebsgerechtigkeit,
Gebrauchsgerechtigkeit,
Werkstoffgerechtigkeit,
Fertigungsgerechtigkeit und
Recyclierfähigkeit.

In den letzten Jahren hat die Bedeutung der Montagegerechtigkeit und der Recyclierfähigkeit stetig zugenommen.

Ansätze

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten der Herangehensweise an eine Konstruktion. Grundsätzlich unterscheidet man dabei vier Ansätze:

der psychologisch orientierte Ansatz
der Design-orientierte Ansatz,
der intuitiv orientierte Ansatz und
der methodisch-analytisch orientierte Ansatz.

psychologisch orientierte Ansätze. Diese setzen ihren Schwerpunkt auf die individuelle Art der Problemlösung des jeweiligen Ingenieurs. Ihr wesentliches Merkmal ist der Einsatz von Techniken der Kreativitätssteigerung, z.B. "Brainstorming".

Design-orientierte Ansätze. Diese Ansätze betonen die visuell-körperlichen Komponente und legen ihren Schwerpunkt somit auf die optischen Momente.

intuitiv orientierte Ansätze. Es wird bewußt auf einen strengen Formalismus verzichtet und die Bedeutung des individuellen Wissens und Erfahrung hervorgehoben. Daß heißt in der Konsequenz man verzichtet auf die Anwendung von Ablaufplänen und Methoden und somit auf den Einsatz des Computers in dieser Phase der Konstruktion.

methodisch-analytisch orientierte Ansatz.Diese Ansätze zeichnen sich durch einen stark formalistisch orientierte Herangehensweise aus. Es werden festgelegte Methoden und Systematiken angewandt. Die Kritiker dieser Methoden bemängeln dementsprechend die fehlende kreative Komponente. Beispiel für Konstruktionsschulen diesen Typs sind: VDI-Richtlinie 2222 und 2221, PAHL und BEITZ, KOLLER, ROTH und RODENACKER.

Allgemeine branchenunabhängige Ansätze

Im vorherigen Abschnnitt wurden bereits die drei Ziele des Optimierungsprozesses, minimale Herstellungskosten, kurze Entwicklungszeit und sichere Funktionserfüllung, genannt. Damit diese Ziele zuverlässig erreicht werden, müssen Methodiken und Systematiken entwickelt werden. Diese bilden den Ausgangspunkt zur Arbeit mit dem Computer, da das Vorhandensein von Methodiken (Lösungsverfahren bzw. Algorithmen) die Grundvorraussetzung ist um ein Problem mit Hilfe des Computers lösen zu können. Die entwickelten Lösungsverfahren ermöglichen bessere Lösungen in kürzerer Zeit zu erzielen.

Die verwendeten Algorithmen (Lösungsverfahren) sind nicht nur branchenunabhängig, sondern auch unabhängig von den verwendeten Werkstoffen und den Verarbeitungsverfahren. Durch ihre konsequernte Anwendung ergeben sich reproduzier- und vergleichbare Zwischenergebnisse. Um die Zwischenergebnisse zu erzielen, werden methodische, organisatorische und technische Hilfsmittel angewandt.

Die methodische Herangehensweise an den Konstruktionsprozess soll den erfahrenen Konstrukteur von Routinetätigkeiten entlasten und den ungelernten Konstrukteur an seine Aufgaben heranführen. Allerdings wird ihr auch der Vorwurf gemacht die Kreativität des Konstrukteurs eizuengen. In jedem Fall ist es wichtig die Regeln der methodischen Konstruktion nicht unreflektiert abzuarbeiten, sondern sie der jeweiligen Aufgabenstellung gemäß angepasst, einzusetzen.

Die Struktur des Konstruktionsprozesses (the structure of the design process)

Die drei Phasen (the three phases)

Jeder Konstruktionsprozess kann in die folgenden drei Phasen aufgegliedert werden:

Konzipieren
Entwerfen und
Ausarbeiten

Konzipieren (to design): In dieser Phase wird festgelegt mit welchen Mitteln und vorallem wie das Konstruktionsziel erreicht werden soll. Das Ergebniss der Konzeptionsphase kann eine einfache Handskizze oder eine bereits differenzierte Zeichnung sein.

Entwerfen (to outline): In der Entwurfsphase wird die abstrakte Lösung der Konzeptionsphase in ein funktionierendes und produzierbares Gebilde umgewandelt. Dieser Vorgang ist nicht linear, sondern iterativ. Das heißt es erfolgt eine schrittweise Annäherung an die Lösung mit sich wiederholenden Teilschritten. Für die Praxis bedeutet das, eine Lösung aus der Konzeptionsphase wird muttels Versuch und Berechnung überprüft und angepaßt.

Ausarbeiten (to finish): Die Ausarbeitungsphase kommt dem klassischen verständniss der Konstruktion am nächsten. In dieser abschließenden Pghase werden die Bauteilzeichnungen angefertigt, Arbeitspläne aufgestellt und Stücklisten aufgestellt.

Teilaufgaben bzw. Konstruktionstätigkeiten

Der vorige Abschnitt beschreibt die Zerlegung der Konstruktionsaufgabe in viele kleine Teilaufgaben. Damit diese Teilaufgaben gelöst werden können sind bestimmte Tätigkeiten nötig. Um diese zielgerichtet ausführen zu können stehen dem Konstrukteur Hilfsmittel zur Verfügung. Die Tätigkeit "Auswahl der Werkstoffe" wird z.B. durch die Hilfsmittel Datenblätter und Datenbanken ermöglicht. Das Hilfsmittel "Brainstorming" unterstützt in der Konzeptionsphase. Die Aufgabe des Gestalten und Zeichnen wird durch bereits bestehende Gestaltungsrichtlinien fokussiert. In der Endphase des Dimensionierens und Berechnens werden Tabellen und Berechnungsmethoden zur Anwendung gebracht.