C&C²-A Gestalt-Funktion-Zusammenhänge in der Konstruktion

 

Funktionen werden im Produkt durch die Konstruktion einer geeigneten Gestalt umgesetzt. Die Kernaufgabe beim Konstruieren ist es, eine geeignete Gestalt zu finden und so weit auszuarbeiten, dass sie die benötigten Funktionen auch über die Lebensdauer des Produkts erfüllen kann. Um das zu tun, ist eine Kenntnis des Zusammenhangs von Produktgestalt und Funktion notwendig.  Im Fokus unserer Forschung steht die Unterstützung bei der Identifikation und Nutzung von Gestalt-Funktion-Zusammenhängen in der Konstruktion. Dazu erforschen wir Methoden der Analyse, Modellbildung und Modellverifikation, um Gestalt-Funktion-Zusammenhänge aufzudecken und Systemverständnis zu erzeugen.

C&C²-A Gestalt-Funktion-Zusammenhänge
C&C²-Modell eines Power-Tools

Forschungsschwerpunkte

  • Anwendung des C&C²-Ansatz in der Gestaltung
  • Modellbildung in der Analyse
  • Modellverifikation
  • Synthese

Systeme

Methoden

Prozesse
  • Power-Tools
  • Befestigungstechnik
  • Antriebssysteme
  • Fahrzeugbau
  • Blechbauteile

Analysemethoden:

  • analyseKIT-Framework (Methoden, um das Systemverhalten zu identifizieren)
    • Perspektivenwechsel
    • Zoom-in
    • Show me don’t tell me
  • Verschleißanalyse

Modellbildung und -verifikation des Gestalt-Funktion-Zusammenhangs:

  • C&C²-Ansatz
  • Konstruktionshypothesen
  • Hypothesenprüfung mit der Design ACH
  • Schnelle Prototypen

Synthesemethoden

  • Heuristiken des C&C²-Ansatzes
  • Gestaltbezogene Syntheseregeln

Den Konstrukteur verstehen

  • Eye-tracking
  • Think-aloud 
  • Techniken der Modellbildung mit dem C&C²-Ansatz
  • Vorgehensweisen in der Gestaltung

Ausstattung

  • Analyselabor (inkl. Makroskopie, Mikroskopie & Ferrographie)
  • Eye-tracking Equipment
  • Prototypenfertigung für schnelle Synthese (inkl. Werkstatt, 3D-Drucker, Lasercutter & Prototypen-Fräse)

Weitere Ausstattung des Instituts finden Sie hier.

Ausgewählte Veröffentlichungen im Forschungsfeld


2023
Utilizing the Embodiment Function Relation and Tolerance Model for Robust Concept Design
Li, J.; Horber, D.; Keller, C.; Grauberger, P.; Goetz, S.; Wartzack, S.; Matthiesen, S.
2023. Proceedings of the Design Society, 3, 3771 – 3780. doi:10.1017/pds.2023.378 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
A Designation Guide for Consistent Cross-System-Level Modeling of Embodiment Function Relations
Tröster, P. M.; Schmidt, D.; Albers, A.
2023. Procedia CIRP, 119, 1222–1227. doi:10.1016/j.procir.2023.03.158 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
2022
Investigating the generation of specific design knowledge: experimental validation of a qualitative modelling method
Grauberger, P.; Eisenmann, M.; Windisch, E.; Matthiesen, S.
2022. Journal of Engineering Design, 33 (11), 870–895. doi:10.1080/09544828.2022.2151788 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
Gaining insights through qualitative modelling - industrial project analysis with focus on derived hypotheses based on the contact and channel approach
Grauberger, P.; Bremer, F.; Pfaff, F.; Tröster, P.; Nelius, T.; Eisenmann, M.; Stöberl, T.; Albers, A.; Matthiesen, S.
2022. 32nd CIRP Design Conference (CIRP Design 2022) - Design in a changing world. Ed.: N. Anwer, 478–483, Elsevier. doi:10.1016/j.procir.2022.05.281
2021
Enhancing design method training with insights from educational research–improving and evaluating a training course for a qualitative modelling method
Grauberger, P.; Eisenmann, M.; Stoitzner, J.; Matthiesen, S.
2021. SN applied sciences, 3 (11). doi:10.1007/s42452-021-04817-9 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
Gestaltung : Prozess und Methoden
Matthiesen, S.
2021. Pahl/Beitz Konstruktionslehre. Hrsg.: B. Bender, 397–465, Springer-Verlag. doi:10.1007/978-3-662-57303-7_13
2020
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 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
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
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
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 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
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 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
Design for Vibration Reduction – An Overview of Models for Product Development with Focus on Excitation and Transmission of Vibrations of Technical Systems
Sturm, C.; Bremer, F.; Matthiesen, S.
2019. Procedia CIRP, 84, 662–666. doi:10.1016/j.procir.2019.03.254 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
2018
How do c&c²-models improve efficiency, comprehensibility and scope in failure analysis - an empirical study based on two live-labs
Gladysz, B.; Albers, A.
2018. International Design Conference - Design 2018, Dubrovnik, HR, May 21-24, 2018, 1127–1138. doi:10.21278/idc.2018.0497
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 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
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 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
2017
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
2016
Integration von Versuchsergebnissen in C&C² - Modellen zur Wiederverwendung in der Produktgenerationsentwicklung am Beispiel eines trockenlaufenden Kupplungssystems
Albers, A.; Gladysz, B.; Kniel, J.; Aschoff, M.; Meyer, A.
2016. KT 2016 : 14. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik : Traditio et Innovatio - Entwicklung und Konstruktion, Rostock, 6. - 7. Oktober 2016. Hrsg.: K. Brökel, 10–20, Shaker Verlag
2014
The Contact and Channel Approach (C&C2-A) - relating a system’s physical structure to its functionality
Albers, A.; Sadowski, E.
2014. An Anthology of Theories and Models of Design : Philosophy, Approaches and Empirical Explorations. Ed.: A. Chakrabarti, 151–171, Springer-Verlag. doi:10.1007/978-1-4471-6338-1_8
2012
New insights on the contact&channel-approach - Modelling of systems with several logical states
Matthiesen S.; Ruckpaul A.
2012. DESIGN 2012: Proceedings of the 12th International Design Conference, Dubrovnik, Croatia, May 21-24, 2012. Ed.: D. Marjanovic, 1019–1028, The Design Society
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, The Design Society
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. Dissertation
Matthiesen, S.
2002. Karlsruhe 2002. (Forschungsberichte. Institut für Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau, Universität Karlsruhe (TH). 6.) Fak. f. Maschinenbau, Diss. v. 21.10.2002., Universität Karlsruhe (TH). doi:10.5445/IR/12092002 VolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument

Übersicht aller Veröffentlichungen

Eine Übersicht aller Veröffentlichungen des IPEK finden Sie hier.