VORSTELLUNG KOMPETENZFELDER BSc MEDIZINTECHNIK

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design Quelle: Tübingen Scientif...
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Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Quelle: Tübingen Scientific

VORSTELLUNG KOMPETENZFELDER BSc MEDIZINTECHNIK

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Quelle: Ulrich Alber

Quelle: Berchtold

Quelle: Tübingen Scientific

Kompetenzfeld

Kompetenzfeld

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GERÄTEKONSTRUKTION UND DESIGN

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Gerätekonstruktion und Design

Gerätekonstruktion und Design

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

KOMPETENZFELD bestehend aus MODULEN

INTERFACE-DESIGN Dr.-Ing. M. Schmid, Prof. Dr.-Ing. T. Maier

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GERÄTEKONSTRUKTION UND –FERTIGUNG in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

TECHNISCHES DESIGN

TECHNISCHES DESIGN

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VORSTELLUNG TECHNISCHES DESIGN

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VIRTUAL REALITY (VR)

VIRTUAL REALITY (VR)

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HAPTIKPRÜFSTÄNDE AVSP + TACDIP

HAPTIKPRÜFSTÄNDE

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3D MOTION TRACKING

3D MOTION TRACKING

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WORKLOAD MESSUNGEN

WORKLOAD MESSUNGEN EKG

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EDA

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TECHNISCHES DESIGN

TECHNISCHES DESIGN

LEHRE

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INTERFACE–DESIGN

INTERFACE–DESIGN

Modul: INTERFACE-DESIGN im Kompetenzfeld (B.Sc. MedTech) ‚Gerätekonstruktion und Design‘

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Einführung

• Grundlagen und Definition • Makroergonomie in der Planungs- und Konzeptphase • Mikroergonomie in der Konzept- und Entwurfsphase

• Mikroergonomie in der Ausarbeitungsphase • Die Workflowanalyse als Querschnittsfunktion • Beispiele aus der Praxis

Dozenten: Dr.-Ing. M. Schmid, Prof. Dr.-Ing. T. Maier 11 von 30

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen):

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Quelle: Siemens VDO „100 Jahre Tacho“

• Einführung

Quelle: www.mercedes-benz.de

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart

Quelle: Chrysler 200C EV Concept

INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Grundlagen und Definition

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Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart

INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Makroergonomie in der Planungs- und Konzeptphase

2

1 3

1: http://www.canyon.com/ 2: http://c1488.r88.cf3.rackcdn.com 3: http://www.vis.bayern.de/produktsicherheit/

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Mikroergonomie in der Konzept- und Entwurfsphase

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Mikroergonomie in der Ausarbeitungsphase

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Die Workflowanalyse als Querschnittsfunktion „Hardkey-Interface“

„Softkey-Interface“

„Touchscreen-Interface“

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Beispiele aus der Praxis

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Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Vorlesungsinhalt (mit integrierten Übungen): • Übung 8: Benutzergerechte Touchscreengestaltung

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INTERFACE–DESIGN (SS, 4 SWS, 6 LP)

INTERFACE–DESIGN

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Interface-Design SS 2016 Do. 09:45 – 11:15 Uhr 11.30 – 13:00 Uhr

Raum: V 9.0.144 (ab 14.04.16)

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TECHNISCHES DESIGN

TECHNISCHES DESIGN

STUDENTISCHE ARBEITEN

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Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart

STUDIENARBEIT

STUDIENARBEIT

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design Bedienung des Steuerungsterminal

Titel: Mensch-MaschineInteraktion im Anästhesie-Cockpit Student: Magnus Deiss Schwerpunkt: Workflow-Analyse Jahr: 2010

Bedienablauf

Prozessflussdiagramm

Workflow-Diagramm

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BACHELORARBEIT

BACHELORARBEIT

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Konzeptskizze

Titel: Gestaltung des OP der Zukunft Studentin: Madina Amiri Schwerpunkt: Interface-Design Jahr: 2011

OP-Tisch

OP-Entwurf

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mobiler C-Bogen-CT

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BACHELORARBEIT

BACHELORARBEIT

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Interface CAD Entwurf Anthropometrische Maßkonzeption

Titel: Entstigmatisierung von Gehhilfen Studentin: Lisa Riegger Schwerpunkt: Interface-Design Jahr: 2013 Funktionskonzepte

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STUDIENARBEIT

STUDIENARBEIT

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Titel: Der virtuelle OPDarstellung eines HFChirurgiegeräts Studentin: Philipp Freude

Konzeptskizzen

Schwerpunkt: Interface-Design Jahr: 2014

Digital Human Modeling

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CAD Gesamtentwurf

CAD Entwurf monopolarer Griff

TECHNISCHES DESIGN

TECHNISCHES DESIGN

INDUSTRIE

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HSG-IMIT / GENEWORX

HSG-IMIT / GENEWORX

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Firmenname: HSG-IMIT / GENEWORX Firmensitz: Villingen-Schwenningen / Oberaichen Produktname: TopSpot E Microarrayer Serieneinführung: 2005 Schwerpunkt: Exteriordesign

Quelle: HSG-IMIT

Quelle: HSG-IMIT

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Quelle: HSG-IMIT

Exteriordesign unter Berücksichtigung der Funktionsbaugruppen "Form Follows Function"

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart

CARL ZEISS

CARL ZEISS

Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Firmenname: Carl Zeiss AG Firmensitz: Oberkochen (D) Produktname: Invertertube OPMI® Serieneinführung: 2006 Schwerpunkt: Interface-Gestaltung und Workflow-Analyse in der Ophthalmologie Quelle: Zeiss

Quelle: Zeiss

Optimierte Mikroskopbedienung durch den Invertertube

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ULRICH ALBER

ULRICH ALBER

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Firmenname: Ulrich Alber GmbH Firmensitz: Albstadt-Tailfingen Produktname: ErgoBalance Griffe für die mobile Treppensteighilfe Scalamobil Serieneinführung: 2011 Schwerpunkt: Interface

Quelle: Ulrich Alber

Quelle: Ulrich Alber

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Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design Universität Stuttgart Forschungs- u. Lehrgebiet Technisches Design

Quelle: Tübingen Scientific

Willkommen im TECHNISCHEN DESIGN Industrial Design Engineering Design von Produkten, Programmen und Systemen http://www.iktd.uni-stuttgart.de

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Quelle: Ulrich Alber

Quelle: Berchtold

Quelle: Tübingen Scientific

Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik Schinköthe/Burkard Kompetenzfeld/Pflichtfach/Kernfach V 3/1 im WS Prof. Dr. - Ing. W. Schinköthe

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Einführung

Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik Kompetenzfeld im Bachelor Pflichtfach oder Kernfach in Diplom- bzw. Masterstudiengängen Schinköthe/Burkard V 3/UE1 im WS; mittwochs und donnerstags 11.30 – 13.00 Uhr, V. 9.41 bzw. V. 7.31

1. Einführung Methodik der Geräteentwicklung, Denkweisen, Methoden 2. Genauigkeit und Fehlerverhalten in Geräten Grundlagen, Störgrößen, Ableitung von Fehlerfaktoren Maßnahmen zur Verbesserung des Fehlerverhaltens (invariante, innozente Anordnung, Justage, Kompensation) 3 DS Übungen zu Genauigkeit und Fehlerverhalten 3. Toleranzrechnung im Gerätebau Grundlagen, Einführung, Toleranzbegriff, Toleranzangaben in Zeichnungen Einführung in die Extremwertmethode, Statistische Toleranzrechnung, Statistische Toleranzrechnung am Beispiel, Erfassung statistischer Merkmale, Qualitätsregelkarten 2 DS Übungen zur Toleranzrechnung Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik

4. Sicherheitstechnik im Gerätebau Allgemeine Sicherheitstechnik (Methoden, sicherheitsgerechte Gestaltung) Elektrische Sicherheit (Gefährdungspotentiale, Schutzgrade, Schutzklassen) Gesetzliche Regelungen (CE-Kennzeichnung; GS-Zeichen, Produkthaftung) 5. Zuverlässigkeit im Gerätebau Zuverlässigkeit, Definition, Verteilungen, Lebensdauer, Systemzuverlässigkeit 3 DS Übungen zu Zuverlässigkeit im Gerätebau 6. Wechselwirkung Gerät und Umwelt Thermischer Schutz in Geräten Lärmminderung im Gerätebau, Schall und seine Kenngrößen, Schallwahrnehmung, -entstehung, -ausarbeitung, Mess- und Auswerteverfahren, Maßnahmen zur Lärmminderung 7. Zugehörige Praktika: Einführung in die 3D-Messtechnik Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests Geräusch-/Lärmmessung

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik

V-Modell nach VDI 2206

Eigenschaftsabsicherung

Domänenspezifischer Entwurf

Mechanik Software Elektronik

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

V-Modell nach VDI 2206

V-Modell nach VDI 2206 Planen und Klären der Aufgabe Anforderungsliste

Eigenschaftsabsicherung

Systemkonzept 1. 2.

3. 4. 5.

Abstraktion; wesentliche Probleme Funktionsstruktur; GesamtfunktionTeilfunktion Wirkprinzipien; WirkstrukturBaustruktur Dom.übergreifende Lösungsvarianten Bewertung und Entscheidung  Domänenübergreifendes Konzept

Domänenspezifischer Entwurf Mechanik Software Elektronik

Lösungskonzept Domänenspezifischer Entwurf

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

V-Modell nach VDI 2206 (modifiziert)

Maßnahmen zur Beeinflussung des Fehlerverhaltens Maßnahme 2 2      y  y  y2    12     x22  ...   x1   x2 

Wirkung auf welche Störgröße

technisch ökonomischer Aufwand

1. Minimierung des Fehlerfaktors durch günstige Prinzipwahl bzw. Gestaltung - Wahl invarianter Anordnungen - Wahl innozenter Anordnungen - fehlerminimierte Anordnungen

innere äußere

gering (Einfall nötig)

2. Justageprozesse einfügen

innere

sehr hoch (meist manuell)

3. Kompensation von Fehlereinflüssen vorsehen (gegenläufige Wirkmechanismen)

innere äußere

mittel bis niedrig

4. geeignete Toleranzfestlegung

innere

u. U. hoch

5. rechnerische Fehlerkorrektur

Eingangs innere äußere soweit sensorisch zu erfassen

hoch bis sehr hoch (Aufwand zur Erfassung)

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

n

 y 

  x  i 1

2

 xi2

i

Fehlerverhalten

Statistische Toleranzrechnung - Vorlesungsbeispiel Simulation einer Statistischen Toleranzrechnung WS 2012/13 Ergebnisse Baugruppe + M1

1

2

15,36 15,30

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

20

21

22

1,92

1,88

1,94

1,85

1,96

1,88

1,92

1,85

1,92

1,90

1,92

1,90

1,96

1,88

1,92

1,90

1,90

1,94

1,99

1,94

1

1,72

1,71

1,72

1,72

1,72

1,74

1,71

1,71

1,73

1,73

1,72

1,73

1,71

1,72

1,74

1,72

1,73

1,70

1,70

1,72

1

15,00 14,97

15,01

15,00

14,99 15,03 15,03 15,00

14

0,49

0,50

0,55

0,54

M0 max 

Größtmaß

x

s

1 i

1 i

M

0,27

0 i



0 i

 x

 M

0,5000

2



3s=

0,49

0,52

0,40

0,54

0,42

0,60

0,47

0,39

0,43

0,59

0,40

0,44

0,45

0,48

0,45

0,66

0

0

0,7

0,75

0,52

Anzahl n

0,39

T0  M 0 max  M 0 min 

Mittelwert

0,55

0,66

M0 min 

Kleinstmaß

15,00 15,00 14,99 15,01 15,00 14,99 14,99 15,00 15,01 15,01 14,99 15,00 15,01 14,97

15,30 15,24 15,40 15,30

2

1,73

1,71

15,33 15,36 15,27 15,27 15,33 15,27 15,40 15,30 15,20 15,27 15,33 15,24 15,27 15,24

19

1,94

1,90

Standardabweichung

5

15,33

− M3 − M4 = Schließmaß M0

4

15,30

+ M2

Schließtoleranz

3

0,0668

0,2003

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Häufigkeitsverteilung Diagrammwertebereich s n 0,25 0 0,3 0 0,35 0 8 8 7 0,4 5 0,45 7 5 0,5 8 0,55 8 3 0,6 3 0,65 1 0,7 0 0 00 0 0,75 0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

1

0,65

Schließmaß M0

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Statistische Toleranzrechnung

15

0

Sicherheit und Zuverlässigkeit

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Sicherheitstechnik

Elektrische Sicherheit Fehlerstrom-Schutzschalter

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Elektrische Sicherheitstechnik

Produktsicherheit und Zertifizierung

Quelle: Prof. Schmauder TU Dresden Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Produktsicherheit und Zertifizierung

Gefährdungen Mechanische Faktoren

Vibrationen

Gefahrstoffe

Elektrische Faktoren

Schall

Strahlungen

Thermische Faktoren

Brände, Explosionen

Physische Belastung/ Arbeitsschwere

Klima

Farbe

Beleuchtung

Psychische Belastungen

Was kann alles eine Wirkung auf den Menschen haben?

Quelle: Prof. Schmauder TU Dresden Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Es gibt immer einen sicheren Weg!

Produktsicherheit und Zertifizierung

Zulassungsverfahren für Medizinprodukte Konformitätsbewertungsverfahren gemäß 98/79/EG, 90/385/EG

MPG, EU-Richtlinien

Medizinprodukt

Medizinprodukt Ja / Nein

Klinische Daten

Prüfberichte, Zeichnungen, etc.

Klinische Studien, Gebrauchstauglichkeit

Produktprüfung, Konstruktionsdaten

Zertifikate

Werkstoffspezifikat. Risikoanalyse, Gebrauchsanweisung

5 Jahre aufbewahren (nach Vertrieb des letztes Produktes)

Technische Dokumentation

Ja

Art des Medizinproduktes

Anhang I oder harmonisierte Normung

Erfüllung der „Grundlegenden Anforderungen“

MPG, Verordnungen

Behördenmeldung, DIMDI

90/385/EG 93/42/EWG 98/79/EG

Klassifizierung

Anhang IX

Module der Konformitätsbewertungsverfahren festlegen

Klasse I, IIa. IIb, III

MPG, Verordnungen

MPG, Verordnungen

Medizinprodukt

Meldung von „Vorkommnissen“ an die zuständige Behörde

+CE-Kennzeichnung +DIMDI Meldung

Quelle: nach Uni Duisburg, IPE, Prof. Fischer Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Produktsicherheit und Zertifizierung

Zuverlässigkeit

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Zuverlässigkeit- Interpretation der Katalogangaben

Geräuschentstehung und Weiterleitung in Geräten



hEing(ω)

F ()

ZStr(ω)

ü (ω)

 v1 (ω)



p ()

 v2 (ω) v2(ω) = ü (ω) v1 (ω)

Kraftanregung mit F() führt zu v1 () mit v1 ()= hEing () F () bzw. direkte Geschwindigkeitsanregung v1 ()

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Übertragung des Körperschalls durch das Gerät mit Übertragungsfunktion Ü ()

Abstrahlung als Luftschall p () p () = ZStr () v2 ()

v2 () = ü () v1 ()

Geräuschentstehung und Weiterleitung

Praktikum Lärmmessung

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Praktikum Lärmmessung

Praktikum Einführung in die 3D-Messtechnik

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Praktikum Einführung in die 3D-Messtechnik

Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests

Prognosedaten*

Testdaten i1

i2

(nicht getestet)

M1, n1

j1

Mx, nx

M2, n2

j2

My, ny

M3, n3

.

.

M1, n1

.

.

M2, n2

.

.

M3, n3 .

.

statistische Auswertung

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests

Ende

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik Prof. Dr.-Ing. W. Schinköthe

Institutsvorstellung