Konstruktionsmethodik


Themenschwerpunkte

In der Forschungsgruppe Konstruktionsmethodik erforschen wir das Konstruieren als kognitiven Prozess in der Produktgenerationsentwicklung. Wir fokussieren hier auf das Vorausdenken von Gestalt-Funktion-Zusammenhängen bei der Analyse und Synthese technischer Produkte. Dabei identifizieren wir Schlüsselfaktoren erfolgreicher Vorgehensweisen von Konstrukteurinnen und Konstrukteuren und entwickeln auf dieser Basis Methoden zur Unterstützung der Produktentwicklung. Diese wenden wir in Entwicklungsprojekten zusammen mit Unternehmen an, um sie zu validieren und ihren Mehrwert für die Praxis abzusichern.

Das Ziel unserer Forschung ist die methodische Unterstützung beim Vorausdenken, Analysieren und Synthetisieren von Bauteilen im Systemkontext. Dabei berücksichtigen wir, dass Konstruieren ein iterativer und hochkreativer Prozess ist. Besonders wichtig ist uns, nicht nur auf einzelne Phasen, wie das Erstellen einer Anforderungsliste oder das Bewerten der Zuverlässigkeit zu fokussieren. Wir entwickeln Werkzeuge, die den gesamten Denkprozess des Konstruierens nutzen.

Mit Hilfe der bei uns entwickelten Methoden können komplexe Effekte in technischen Systemen analysiert werden. Hieraus leiten wir Zielgrößen für die Konstruktion ab. Mithilfe von Prozessen der agilen Produktentwicklung erzeugen wir schnelle Prototypen und weisen damit die Umsetzung der neuen Produktfunktionen nach. Mithilfe individualisierter Schulungen bringen wir Konstruktionsmethoden in die Industrie. Der Kern dieser Schulungen ist das schnelle Durchleben eines verkürzten Entwicklungsprojekts, wodurch ein erlebnisbasiertes Lernen ermöglicht wird.

Leistungsangebot

Durch eine Kooperation stärken wir Sie im Wettbewerb um Innovation in den Bereichen:

  • Analyse komplexer Effekte zur Synthese neuer Produktgenerationen
    • Analysemethoden
    • Techniken zur Modellbildung
    • C&C²-Ansatz
  • Überprüfung von Produktfunktionen mittels schneller Prototypen
    • Konstruktionshypothesen
    • Testing
  • Individualisierte Schulungen im Kernbereich von Konstrukteurinnen und Konstrukteuren
    • Entwicklungssimulator
    • C&C²-Ansatz

Ausstattung

  • Analyselabor
    • Makroskopie
    • Mikroskopie
    • Ferrographie
    • uvm.
  • CAD-CAM-Modellfräse
  • Laser-Cutter
  • 3D-Scanner
  • stationäre und portable Eye-Tracking-Systeme

Weitere Ausstattung des Instituts finden Sie hier.

Bachelor- / Masterarbeiten

Aktuelle Bachelor- / Masterarbeiten der Forschungsgruppe finden Sie hier.

Statements zur Konstruktion und Entwicklung

KM
Forschungsposter

Kontakt

Ausgewählte Veröffentlichungen der Forschungsgruppe


2022
An Approach to Develop Designer-Centred Methods: Illustrated by an Example on How to Overcome Cognitive Bias in Product Development
Matthiesen, S.; Nelius, T.; Eisenmann, M.
2022. Design Methodology for Future Products. Ed.: D. Krause, 183–200, Springer Nature Switzerland AG. doi:10.1007/978-3-030-78368-6_10
2021
Erklärvideos - im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht eine Alternative zu Texten?
Reinke, B.; Eisenmann, M.; Matthiesen, S.; Matthiesen, U.; Wagner, I.
2021. Journal of technical education, 9 (2), 168–187. doi:10.48513/joted.v9i2.217
Creation of Digital Twins - Key Characteristics of Physical to Virtual Twinning in Mechatronic Product Development
Sturm, C.; Steck, M.; Bremer, F.; Revfi, S.; Nelius, T.; Gwosch, T.; Albers, A.; Matthiesen, S.
2021. Proceedings of the Design Society, 1, 781–790. doi:10.1017/pds.2021.78
Attributes of research environments for modelling engineering simulators for design support validation
Hofelich, M.; Mantel, K. V.; Bursac, N.; Omidvarkarjan, D.; Matthiesen, S.; Meboldt, M.; Schneider, T.
2021. 31st CIRP Design Conference (CIRP Design 2021), 19–21 May 2021, Online, 678–683, Elsevier
Supporting Early Stages of Design Method Validation - An Approach to Assess Applicability
Eisenmann, M.; Grauberger, P.; Matthiesen, S.
2021. International Conference on Engineering Design, ICED21, 16-20 August 2021, Gothenburg, Sweden, 2821–2830, Cambridge University Press (CUP). doi:10.1017/pds.2021.543
Investigation on the Aha-Experience as an Indicator of Correct Solutions in Functional Analysis in Engineering Design
Zimmerer, C.; Nelius, T.; Matthiesen, S.
2021. Proceedings of the ICED21 International Conference on Engineering Design, 16 - 20 August 2021, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 1947–1956, Cambridge University Press (CUP). doi:10.1017/pds.2021.456
Design method validation – an investigation of the current practice in design research
Eisenmann, M.; Grauberger, P.; Üreten, S.; Krause, D.; Matthiesen, S.
2021. Journal of engineering design, 32 (11), 621–645. doi:10.1080/09544828.2021.1950655
Methoden der Produktentwicklung und Problemlösung – Ein Ansatz zur Vernetzung technikdidaktischer Perspektiven
Eisenmann, M.; Hansjosten, I.; Matthiesen, S.
2021. Journal of technical education, 9 (1), 174–194. doi:10.48513/joted.v9i1.212
AI-Based knowledge extraction for automatic design proposals using design-related patterns
Krahe, C.; Kalaidov, M.; Doellken, M.; Gwosch, T.; Kuhnle, A.; Lanza, G.; Matthiesen, S.
2021. Procedia CIRP, 100, 397–402. doi:10.1016/j.procir.2021.05.093
Tatort Technik (Teil 2) – Unterstützung bei der Problemanalyse in der Konstruktion mit der Design-ACH-Methode
Nelius, T.; Eisenmann, M.; Grauberger, P.; Matthiesen, S.
2021. Konstruktion, 73 (4), 70–74
Tatort Technik (Teil 1) – Herausforderungen bei der Problemanalyse in der Konstruktion
Nelius, T.; Eisenmann, M.; Grauberger, P.; Matthiesen, S.
2021. Konstruktion, 73 (3), 70–74. doi:10.37544/0720-5953-2021-03-70
2020
Restrictive and Opportunistic Method in Design for Manufacturing
Doellken, M.; Arndt, L.; Buehlmeier, J.; Matthiesen, S.
2020, Dezember 9. doi:10.5445/IR/1000127148
A guideline for modelling relations of embodiment and function in agile development
Grauberger, P.; Heimicke, J.; Nann, S.; Albers, A.; Matthiesen, S.
2020. SN applied sciences, 2 (9), Article: 1475. doi:10.1007/s42452-020-03271-3
Qualitative Modelling in Embodiment Design - Investigating the Contact and Channel Approach Through Analysis of Projects
Grauberger, P.; Bremer, F.; Sturm, C.; Hoelz, K.; Wessels, H.; Gwosch, T.; Wagner, R.; Lanza, G.; Albers, A.; Matthiesen, S.
2020. Proceedings of the Design Society: DESIGN Conference, 1, 897–906. doi:10.1017/dsd.2020.260
Challenges Faced by Design Engineers when Considering Manufacturing in Design – An Interview Study
Doellken, M.; Zimmerer, C.; Matthiesen, S.
2020. Proceedings of the Design Society: DESIGN Conference, 1, 837–846. doi:10.1017/dsd.2020.302
Erkenntnisgewinn in der Gestaltung mit Rapid Prototyping Ersatzsystemen durch Modellbildung und Parametertransformation
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Windisch, E.
2020. Konstruktion für die Additive Fertigung 2018. Ed.: R. Lachmayer, 145–164, Springer Verlag. doi:10.1007/978-3-662-59058-4_9
Herausforderungen bei der Verknüpfung von Gestaltungs- und Toleranzdomäne zur Robustheitsbewertung von Produkt- konzepten
Grauberger, P.; Bremer, F.; Matthiesen, S.; Goetz, S.; Schleich, B.; Wartzack, S.
2020. Summer School Toleranzmanagement : Beiträge zur 4. Summer School - September 2020. Hrsg.: S. Wartzack, 69–74, Ernst Vögel GmbH
Investigation of Failure Behavior in the Thread Contact of Wood Screws during the Pull-Out Process
Hoelz, K.; Grauberger, P.; Matthiesen, S.
2020. Journal of structural engineering, 146 (10), Art.-Nr.: 04020211. doi:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002784
A Conceptual Model Combination for the Unification of Design and Tolerancing in Robust Design
Grauberger, P.; Goetz, S.; Schleich, B.; Gwosch, T.; Matthiesen, S.; Wartzack, S.
2020. Proceedings of the Design Society: DESIGN Conference, 1, 157–166. doi:10.1017/dsd.2020.12
Identifying Reasons for a Lack of Method Application in Engineering Design Practice – An Interview Study
Eisenmann, M.; Matthiesen, S.
2020. Proceedings of the Design Society: DESIGN Conference, 1, 2495–2504. doi:10.1017/dsd.2020.261
Current Challenges And Solution Approaches In Empirical Engineering Design Research – A Workshop For Empirical Research
Üreten, S.; Eisenmann, M.; Nelius, T.; Garrelts, E.; Krause, D.; Matthiesen, S.
2020. Proceedings of the Design Society: DESIGN Conference, 1, 61–70. doi:10.1017/dsd.2020.280
The contact and channel approach – 20 years of application experience in product engineering
Grauberger, P.; Wessels, H.; Gladysz, B.; Bursac, N.; Matthiesen, S.; Albers, A.
2020. Journal of engineering design, 31 (5), 241–265. doi:10.1080/09544828.2019.1699035
2019
A Concept Map for Design Method Experiments in Product Development – A Guideline for Method Developers
Üreten, S.; Eisenmann, M.; Nelius, T.; Cao, S.; Matthiesen, S.; Krause, D.
2019. Proceedings of the 30th Symposium Design for X (DFX 2019), 18-19 September 2019, Jesteburg, Germany. Ed.: D. Krause, 147–158, The Design Society. doi:10.35199/dfx2019.13
Product models in embodiment design: an investigation of challenges and opportunities
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Bremer, F.; Nowoseltschenko, K.
2019. SN Applied Sciences, 1 (9), 1078. doi:10.1007/s42452-019-1115-y
Experimental Evaluation of a Debiasing Method for Analysis in Engineering Design
Nelius, T.; Matthiesen, S.
2019. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1 (1), 489–498. doi:10.1017/dsi.2019.53
Extended Sequence Modelling in Design Engineering – Gaining and Documenting Knowledge about Embodiment Function Relations with the C&C2-Approach
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Schrempp, L.
2019. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1 (1), 1483–1492. doi:10.1017/dsi.2019.154
Functional Analysis in Embodiment Design - An Investigation of Embodiment Function Relations in Testing Activities
Grauberger, P.; Voß, K.; Matthiesen, S.
2019. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1 (1), 1503–1512. doi:10.1017/dsi.2019.156
Agile Lightweight Design - The Extended Target Weighing Approach in ASD - Agile Systems Design Using Functional Modelling with the C&C2-Approach
Albers, A.; Matthiesen, S.; Revfi, S.; Schönhoff, C.; Grauberger, P.; Heimicke, J.
2019. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1 (1), 2667–2676. doi:10.1017/dsi.2019.273
Sprintplanung in der Mechatroniksystementwicklung auf Basis von Referenzsystemelementen
Wessels, H.; Heimicke, J.; Rapp, S.; Grauberger, P.; Richter, T.; Matthiesen, S.; Albert, A.
2019. 17. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik, KT2019, Aachen, Germany, 200–211. doi:10.18154/RWTH-2019-08788
Erkenntnisgewinn durch Systemanalyse und Testing – Ein Ansatz zur Unterstützung der Entwicklung von Systemen mit neuartigen Wirkprinzipien
Matthiesen, S.; Wilhelm, M.; Grauberger, P.; Naue, I.; Werner, T.
2019. Stuttgarter Symposium fuer Produktentwicklung 2019, Stuttgart, 16.05.2019. Hrsg.: H. Binz, Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Improving Decision Making by teaching Debiasing Approaches – motivating Engineering students with Reflection
Nelius, T.; Eisenmann, M.; Doellken, M.; Hergl, M.; Matthiesen, S.
2019. 2. Conference "Human Behaviour in Design", Tutzing, 23.-24. April 2019
2018
Junge Menschen für Technikberufe begeistern - Deutschlands Ingenieurstärke sichern
Matthiesen, S.; Hoelz, K.; Eisenmann, M.
2018. 13. Ingenieurpädagogische Regionaltagung 2018 - Diversität und Kulturelle Vielfalt - differenzieren, individualisieren - oder integrieren? Wege zu technischer Bildung, Bochum, 7. - 9. Juni 2018, IPW
Analysis of dynamic system behaviour using sequence modelling with the C&C-Approach - a case study on a power tool hammer mechanism
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Grauberger, P.
2018. Proceedings of NordDesign: Design in the Era of Digitalization, NordDesign 2018, The Design Society
Das Systemverständnis reflektieren – Kritisches Hinterfragen als Einflussgröße in der Analyse
Matthiesen, S.; Eisenmann, M.; Döllken, M.
2018. 29. DfX-Symposium 2018, Tutzing, 25.-26. September 2018. Hrsg.: D. Krause, 12
Experiencing and teaching technology – Integrating STEM teaching-students in interdisciplinary design teams
Matthiesen, S.; Eisenmann, M.; Hoelz, K.; Six, O.
2018. 20th International Conference on Engineering & Product Design Education, London, UK, September 6-7, 2018
Analysis of dynamic system behaviour using sequence modelling with the C&C-Approach – a case study on a power tool hammer mechanism
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Grauberger, P.
2018. Proceedings of NordDesign 2018, Linköping, S, August, 14-17, 2018
Managing Assumptions during Analysis - Study on successful Approaches of Design Engineers
Matthiesen, S.; Nelius, T.
2018. Proceedings of NordDesign: Design in the Era of Digitalization, NordDesign 2018, The Design Society
Eye tracking study on successful micro-strategies by design engineers for the synthesis-driven analysis of technical systems
Matthiesen, S.; Nelius, T.
2018. Tools and methods of competitive engineering : proceedings of theTwelfth International Symposium on Tools and Methods of Competitive Engineering - TMCE 2018, May 07-11, Las Palmas de Gran Canaria, Spain, 295–304, University of Technology
From Reality to Simulation – Using the C&C²-Approach to Support the Modelling of a Dynamic System
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Sturm, C.; Steck, M.
2018. Procedia CIRP, 70, 475–480. doi:10.1016/j.procir.2018.03.039
Modellbildung mit dem C&C²-Ansatz in der Gestaltung - Techniken zur Analyse und Synthese
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Hölz, K.; Nelius, T.; Bremer, F.; Wettstein, A.; Gessinger, A.; Pflegler, B.; Nowoseltschenko, K.; Voß, K.
2018. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000080744
2017
Technikaktivitäten – Herausforderungen in der Ausbildung und vielversprechende Lösungsansätze
Matthiesen, S.; Hoelz, K.; Fox, D.; Eisenmann, M.
2017. Digitalisierung in der Techniklehre – ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung : 12. Ingenieurpädagogische Regionaltagung, Ilmenau, 11. – 13. Mai 2017, IPW
Systemverständnis durch Analysemethoden
Matthiesen, S.; Hölz, K.; Grauberger, P.
2017. DFX 2017: Proceedings of the 28th Symposium Design for X, Bamberg, Germany, 4-5 October 2017. Hrsg.: D. Krause, 263–274, The Design Society
Studiendesign zur Untersuchung der synthesegetriebenen Analyse von Konstrukteuren
Matthiesen, S.; Nelius, T.; Pflegler, B.; Gutmann, T.
2017. DFX 2017: Proceedings of the 28th Symposium Design for X, Bamberg, Germany, 4-5 October 2017. Ed.: D. Krause, 299–310, The Design Society
Technik vermitteln und erleben im Naturwissenschaft und Technik-Unterricht
Matthiesen, S.; Woll, A.; Hoelz, K.; Eisenmann, M.; Schmidt, S.; Hansjosten, I.; Wegmann, K.; Hoffman, M.; Schnur, A.
2017. Digitalisierung in der Techniklehre – ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung - 12. Ingenieurpädagogische Regionaltagung, Ilmenau, 11. - 13. Mai 2017, IPW
Methodische Unterstützung des Erkenntnisgewinns in der Produktentwicklung durch Konstruktionshypothesen
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Nelius, T.; Hölz, K.
2017. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000071901
Frontloading in der Produktentwicklung von Power-Tools durch frühe Validierung mit Hilfe von leistungsskalierten Prototypen
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Mangold, S.; Grauberger, P.; Steck, M.; Cersowsky, S.
2017. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2017 (SSP 2017) : Produktentwicklung im disruptiven Umfeld, Stuttgart, Deutschland, 29. Juni 2017
2016
Entwicklungssimulator - Erleben von Problemsituationen zur Steigerung der Methodenakzeptanz
Matthiesen, S.; Nelius, T.; Schmidt, S.; Cersowsky, S.; Schneider, T.
2016. Anwendungsorientierung und Wissenschaftserneuerung in der Ingenieurbildung : Wege zu technischer Bildung : Referate der 10. Ingenieurpädagogischen Regionaltagung 2015 an der Fontys University of Applied Sciences, Eindhoven, 5 - 7. November 2015. Hrsg.: G. Kammasch, IPW
Technische Systeme analysieren wie ein Profi
Matthiesen, S.; Nelius, T.
2016. WiGeP, 2016 (2), 5
Schulungskonzept zur effizienten Weiterbildung von Konstrukteuren
Matthiesen, S.; Nelius, T.; Schmidt, S.; Cersowsky, S.; Schneider, T.
2016. Anwendungsorientierung und Wissenschaftsorientierung in der Ingenieurbildung : Wege zu technischer Bildung : Referate der 10. Ingenieurpädagogischen Regionaltagung 2015. Hrsg.: G. Kammasch, IPW

Übersicht aller Veröffentlichungen

Eine Übersicht aller Veröffentlichungen des IPEK finden Sie hier.