Technische Forschung und Entwicklung, auch bekannt als F&E, ist der systematische Prozess des Erlernens und Erstellens neuer Technologien zum Zweck der Entwicklung eines Produkts. Im Gegensatz zur wissenschaftlichen Forschung geht es bei der ingenieurwissenschaftlichen Forschung nicht darum, herauszufinden, wie die Welt funktioniert, sondern wie Dinge für einen bestimmten Zweck funktionsfähig gemacht werden können. Solche Forschungen können jedoch viele wissenschaftliche Studien erfordern, da Ingenieure daran arbeiten, Designlösungen für reale Probleme zu entwickeln. Der Entwicklungsteil der technischen Forschung und Entwicklung bezieht sich auf den Versuch, das Endprodukt tatsächlich zu bauen; Es können viele Entwicklungsstufen mit jeweils unterschiedlichen Reifegraden erforderlich sein, damit das Design erfolgreich ist.
Der erste Schritt bei der Entwicklung einer Lösung für ein gegebenes Problem in der technischen Forschung und Entwicklung besteht darin, das Problem selbst zu kennen und zu erfahren, wie die Lösung funktionieren muss. Wenn keine ähnlichen Produkte existieren, kann dieser Schritt viel Forschung in den physikalischen Wissenschaften wie Physik oder Biologie erfordern. Das neue Gebiet des Nanoengineering hatte beispielsweise keine nanoskaligen Produkte, auf denen seine Designs basieren könnten; Ingenieure mussten sich mit der Physik auseinandersetzen, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie potenzielle Produkte funktionieren könnten.
Auf der anderen Seite, wenn es existierende Produkte auf der Welt gibt, die eng mit dem entworfenen Produkt verwandt sind, werden sich Ingenieure wahrscheinlich eher auf das Studium der bestehenden Technologie selbst als auf die zugrunde liegende Wissenschaft konzentrieren. Bei der Konstruktion eines Motors für ein kommendes Automodell würden Ingenieure wahrscheinlich mehr davon profitieren, frühere Automotoren selbst zu studieren als beispielsweise die theoretische Thermodynamik. Verbrennungsmotoren sind seit mehr als einem Jahrhundert weit verbreitet, und eine Vielzahl von Konfigurationen wurde bereits entwickelt, verwendet und auf ihre Stärken und Schwächen bewertet – es macht keinen Sinn, das bereits Entwickelte nachzubauen.
Die Entwicklung eines Produkts in der technischen Forschung und Entwicklung ist in der Regel ein iterativer Prozess. Mit anderen Worten, es ist unmöglich, genau zu wissen, wie gut ein Produkt funktioniert, selbst wenn ein detaillierter Konstruktionsplan erstellt wird. Auch gut gestaltete Produkte sind nicht perfekt und haben ihre Schwachstellen. Daher ist es sehr hilfreich, Prototypen oder Arbeitsmodelle zu entwickeln, um Ideen zu testen. Diese Modelle sind nicht zum Verkauf an einen Kunden oder zur Massenproduktion als Endprodukt bestimmt. Vielmehr sollen sie Ingenieuren eine bessere Vorstellung davon geben, welche Komponenten des Modells verbessert werden müssen und welche gut zu funktionieren scheinen.
Nach einer Reihe systematischer Tests eines Prototyps versuchen Ingenieure, ein Produkt basierend auf den während des Tests gesammelten Informationen neu zu entwerfen. Sie könnten ihre Berechnungen anpassen und einige der schwächeren Komponenten ihres Designs leicht optimieren. Es gibt keine Regel, wie viele Prototypen entwickelt werden müssen, bevor ein Endprodukt fertig ist; die Anzahl hängt von Faktoren wie der Neuheit der Technologie ab und davon, ob das Produkt bei der Verwendung ein Sicherheits- oder Umweltrisiko darstellen könnte.
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