Der Konstrukteur - Ein verantwortungsvolles und spannendes Berufsbild

Ein Beitrag von Prof. Uwe Mahn, Hochschule Mittweida, Fakultät Maschinenbau

Konstrukteur zu sein bedeutet kreativ sein zu können, allerdings auch die Verantwortung zu tragen, dass das Produkt sicher funktioniert und preisgünstig hergestellt werden kann. Dazu gibt es heute viele Software-Werkzeuge, die man als Konstrukteur anzuwenden vermag.

Was macht eigentlich ein Konstrukteur?

Das Berufsbild des Konstrukteurs wird oft mit der akribischen Erstellung zahlloser Zeichnungen mit vielen Maß- und Toleranzeintragungen verbunden. Jeder Fehler kann dabei zu enormen Problemen in der Fertigung, Montage und Verwendung des Produktes führen. Um diese zu vermeiden, helfen in der heutigen Zeit viele Softwaresysteme, wie CAD-Programme zur 3D-Konstruktion oder FEM-Simulationssoftware, alle erdenklichen Fehlerquellen früh auszumachen und zu beseitigen. Mit Hilfe der 3D-Konstruktion von Einzelteilen und Baugruppen wird sichergestellt, dass alle Einzelteile auch wirklich zusammenpassen und beispielsweise alle Bohrungen zu deren Verschraubung an der richtigen Stelle sitzen. Auch Toleranzanalysen können in so einem CAD-System durchgeführt werden. Dabei wird überprüft, welche Genauigkeit bei der Fertigung notwendig ist, um die Funktion zu garantieren.

› Konstruktion in 3D mit einem CAD-Programm (CAD = Computer Aided Design) [HS Mittweida]

Neben der rein geometrischen Gestaltung der Bauteile ist die festigkeitsgerechte Auslegung ein wichtiges Thema, d.h., dass ein Bauteil allen zu erwartenden Lasten im Betrieb standhält. Dazu können schon frühzeitig, bevor es ein erstes Bauteil gibt, die erstellten Modelle durch Simulationsprogramme virtuell getestet und Schwachstellen identifiziert werden. Diese sind wichtige Werkzeuge, um die endgültige Geometrie der Bauteile festzulegen, bei der aber nun immer noch die Herstellbarkeit und Montierbarkeit berücksichtigt werden müssen. Hier ist der Konstrukteur in der Regel gut beraten, wenn er eine lange Telefonliste hat, um mit den entsprechenden Abteilungen der Fertigung alle Details abzusprechen. Auch die Montierbarkeit kann in Zusatzmodulen eines CAD-Systems simuliert werden. Die verantwortungsvolle Anwendung dieser Programme bildet heute vielmals den Mittelpunkt der Konstrukteursarbeit.

› Berechnung der Bauteilbeanspruchung mit der Finite Elemente Methode (FEM) [HS Mittweida]

Die Aufgaben eines Konstrukteurs gliedern sich von der Anfrage bis zum fertigen Produkt in die folgenden vier Phasen:
› Planen und Klären der Aufgabe: Dies erfordert häufig Rücksprachen mit dem externen Kunden oder der internen Vertriebsabteilung. Ziel ist es, eine abgestimmte Liste mit allen Anforderungen zu erstellen.
› Konzipieren: Jetzt ist Kreativität gefragt - mit welchen grundsätzlichen physikalischen Prinzipien kann die geforderte Funktion erfüllt werden? Dazu wird die Gesamtaufgabe häufig in viele Teilaufgaben zerlegt, für die technische Lösungen gesucht werden.
› Entwerfen: Jetzt geht es um konkrete Lösungen für jede einzelne Teilaufgabe, z.B. Elektromotor oder Hydraulikzylinder?
› Ausarbeiten: Darunter wird die detaillierte Gestaltung und die Festlegung aller für die Fertigung erforderlichen Angaben eines Bauteiles, vom Werkstoff bis zu den Toleranzen verstanden. Dabei kann der Konstrukteur heute aber auf vielerlei Softwaresysteme zurückgreifen.

Konstruktion studieren

Konstruktion ist in aller Regel eine Studienrichtung im Studienfach Maschinenbau. An der Hochschule Mittweida ist Konstruktion eine von vier Studienrichtungen neben Fertigung, Werkstoff- und Oberflächentechnik sowie Laserbearbeitung im Studiengang Maschinenbau. Die Studienrichtung wird sowohl im Bachelorstudiengang als auch im Masterstudium angeboten, womit die Einstiegschancen eines Konstrukteurs deutlich gesteigert werden. Neben dem Masterstudiengang Maschinenbau, gibt es an der Hochschule Mittweida auch noch einen Diplomaufbaustudiengang zum Diplomingenieur (FH).

› Praktikum Maschinenelemente, bei dem die wichtigsten Maschinenelemente bei der Demontage eines Getriebes kennengelernt werden [HS Mittweida]

Während für alle Studenten des Maschinenbaus Module wie Grundlagen der Konstruktion, Maschinenelemente und CAD Pflicht sind, werden in der Studienrichtung Konstruktion noch Module wie Baugruppenkonstruktion, bei der ein kleines Getriebe als Belegaufgabe zu entwerfen ist, Konstruktionslehre mit Methoden zur Lösungsfindung, Maschinendynamik und Getriebetechnik angeboten. Im Master- und im Diplomstudiengang kommen dann noch FEM, Maschinenkonstruktion sowie Bauteilverhalten und Bruchmechanik hinzu.

Studieninteressierte sollten ein vertieftes technisches Interesse für das Entwerfen technischer Produkte, wie Maschinen, Anlagen etc. mitbringen. Kreativität ist genauso wichtig wie ein gesundes Verständnis für Mathematik und Physik, um die vielen sich bietenden Werkzeuge verantwortungsvoll einsetzen zu können.

Konstrukteure werden in allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus, bei Automobilherstellern und deren Zulieferern sowie im Werkzeugbau eingesetzt und nachgefragt.