Konstruktionsmethodik

Mitarbeiter der Forschungsgruppe

M.Sc. Patric Grauberger
M.Sc. Kevin Hölz
M.Sc. Thomas Nelius
M.Sc. Carolin Sturm
Matthias Eisenmann
M.Sc. Frank Bremer
Dipl.-Ing. Kamil Trojan
M.Sc. Markus Döllken

Themenschwerpunkte

In der Forschungsgruppe Konstruktionsmethodik erforschen wir 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 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, das 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

Als unser Partner aus der Industrie werden wir Sie im Wettbewerb um Innovation stärken.

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 Konstrukteuren
- Entwicklungssimulator
- C&C²-Ansatz

Ausstattung

FDM 3D-Drucker
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

Ausgewählte Veröffentlichungen der Forschungsgruppe

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, Bochum

Natural science and technology: pupils oriented analysis and synthesis using bearing arrangements.
Matthiesen, S.; Hölz, K.; Schaffner, T.
2018. 13. Ingenieurpädagogische Regionaltagung 2018 - Diversität und Kulturelle Vielfalt - differenzieren, individualisieren oder integrieren, Bochum, 7.6.2018 - 9.6.2018, IPW, Bochum

Eine qualitative Untersuchung der Reibungsverhältnisse und des Oberflächenverschleißes in schlagend angezogenen Schraubenverbindungen.
Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Sturm, C.
2018. Schraubenverbindungen 2018 - 6. VDI-Tagung, Würzburg, 21. - 22. November 2018, VDI- Verlag

Analysis of dynamic system behaviour using sequence modelling with the C&C $^{2}$ -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

PGE – Product generation engineering in engineering education: Real-world problems for beginners in student projects.
Albers, A.; Matthiesen, S.; Rapp, S.; Hoelz, K.; Bursac, N.
2018. 20th International Conference on Engineering and Product Design Education (E&PDE 2018), London, UK, September 6-7, 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, Delft

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. KIT, Karlsruhe. 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, Ilmenau

Synthese-getriebene Analyse technischer Systeme in der Produktentwicklung – Ein Beitrag zum Messen und Verstehen von Analyseprozessen während der Konstruktion unter Einsatz von Eye Tracking = Synthesis-driven analysis of technical systems in product development – A contribution to measuring and understanding the analysis processes during designing by use of eye tracking. Dissertation.
Ruckpaul, A.
2017. KIT, Karlsruhe. doi:10.5445/IR/1000077248

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, Design Society, Bristol

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, Design Society, Bristol

Chancen und Herausforderungen beim Führen von interdisziplinären Teams.
Matthiesen, S.; Klink, K.; Hoelz, K.; Berg, J.; Schmidt, S.
2017. Digitalisierung in der Techniklehre – ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung, 12. Ingenieurpädagogische Regionaltagung, Ilmenau, 11. - 13. Mai 2017, IPW, Ilmenau

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, Ilmenau

Methodische Unterstützung des Erkenntnisgewinns in der Produktentwicklung durch Konstruktionshypothesen.
Matthiesen, S.; Grauberger, P.; Nelius, T.; Hölz, K.
2017. KIT, Karlsruhe. doi:10.5445/IR/1000071901

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, Berlin

Technische Systeme analysieren wie ein Profi.
Matthiesen, S.; Nelius, T.
2016. WiGeP, 2016 (2), 5

2015

Supporting validation activities and self-reflection processes in interdisciplinary design teams.
Matthiesen, S.; Schmidt, S.; Klingler, S.; Pinner, T.; Eisenmann, M.; Ludwig, J.; Hohmann, S.; Albers, A.
2015. 17th International Conference on Engineering and Product Design Education, Loughborough Design School, University of Loughborough, United Kingdom, 3. - 4. September, 2015, 418–423, The Design Society, Glasgow

Combination of Eye Tracking and Think-Aloud Methods in Engineering Design Research.
Ruckpaul, A.; Fürstenhöfer, T.; Matthiesen, S.
2015. Design Computing and Cognition ’14. Ed.: J. S. Gero, 83–101, Springer International Publishing, Cham. doi:10.1007/978-3-319-14956-1_5

Differences in analysis and interpretation of technical systems by expert and novice engineering designers.
Ruckpaul, A.; Nelius, T.; Matthiesen, S.
2015. ICED 15 : Proceedings of the 20th International Conference on Engineering Design, Vol 2 : Design Theory and Research Methodology Design Processes, Milan, Italy, 27th - 30th July 2015, 339–348, Design Society, Glasgow

2014

ANALYSING VISUAL BEHAVIOUR IN ENGINEERING DESIGN BY EYE TRACKING EXPERIMENTS.
Lohmeyer, Q.; Matthiesen, S.; Mussgnug, M.; Meboldt, M.
2014. Tools and methods of competitive engineering : digital proceedings of the Tenth International Symposium on Tools and Methods of Competitive Engineering - TMCE 2014, May 19 - 23, Budapest, Hungary. Ed. I. Horváth, 949–958, Delft University of Technology, Delft

Using Eye Tracking to Understand the Engeneering Designers´ Behavior in Synthesis-Driven Analyzing Processes-Experiences in Study Design.
Ruckpaul, A.; Kriltz, A.; Matthiesen, S.
2014. Analyzing cognitive processes during design : proceedings of the HBiD 2014. Ed.: M. Meboldt

2013

Eye tracking, a method for engineering design research on engineers’ behavior while analyzing technical systems.
Matthiesen, S.; Meboldt, M.; Ruckpaul, A.; Mussgnug, M.
2013. Proceedings of the 19th International Conference on Engineering Design (ICED13), Design for Harmonies, Vol.7: Human Behaviour in Design, Seoul, Korea, 19-22.08.2013, 277–286, Design Society, Castle Cary

2011

Seven Years of Product Development in Industry - Experiences and Requirements for Supporting Engineering Design with ’Thinking Tools’.
Matthiesen, S.
2011. Impacting society through engineering design: ICED 11 København. Proceedings of the 18th International Conference on Engineering Design, Copenhagen, Denmark, August 15th-18th, 2011. Vol. 9: Design methods and tools Pt. 1. Ed.: S. Culley, 236–245, Design Society, Glasgow

2010

Different Function Breakdowns for One Existing Product: Experimental Results.
Alink, T.; Eckert, C.; Ruckpaul, A.; Albers, A.
2010. Design Computing and Cognition ’10 : papers in this volume are from the Fourth International Conference on Design Computing and Cognition (DDC ’10) held at the University of Stuttgart, Germany. Ed.: J. S. Gero, 405–424, Springer, Dordrecht/Niederlande. doi:10.1007/978-94-007-0510-4_22

2002

Konstruktionsmethodisches Grundmodell zum Zusammenhang von Gestalt und Funktion technischer Systeme - Das Elementmodell "Wirkflächenpaare & Leitstützstrukturen" zur Analyse und Synthese technischer Systeme.
Albers, A.; Matthiesen, S.
2002. Konstruktion, 54 (7-8), 55–60

Ein Beitrag zur Basisdefinition des Elementmodells "Wirkflächenpaare & Leitstützstrukturen" zum Zusammenhang von Funktion und Gestalt technischer Systeme [online]. Dissertation.
Matthiesen, S.
2002. Karlsruhe 2002. (Forschungsberichte. Institut für Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau, Universität Karlsruhe (TH). 6.) Fak. f. Maschinenbau, Diss. v. 21.10.2002. doi:10.5445/IR/12092002

Übersicht aller Veröffentlichungen

Eine Übersicht aller Veröffentlichungen des IPEK finden Sie hier.