Flexibel kombinierbare Cross-Reality Labore in der Hochschullehre: zukunftsfähige Kompetenzentwicklung für ein Lernen und Arbeiten 4.0

Die für die Lehre unterstützenden Praktika, wie teilweise bereits aus Schulzeiten in den Fächern Physik und Chemie bekannt, tragen nicht nur dazu bei, das Verständnis eines Themengebiets zu festigen, es schürt vor allem Interesse und Neugier. Genau darauf zielen auch die angebotenen Praktika an den Hochschulen ab. Besonders in den praxisorientierten Studienfächern wie Chemie, Verfahrenstechnik und Maschinenbau ermöglicht das eigenständige Arbeiten an Versuchsständen das eigene Wissen anzuwenden und zu prüfen. Dabei tragen auch Fehler durch das eigene Handeln im Rahmen des Versuchsaufbaus zum Sachverständnis bei. Wie schnell derartige Praxiseinheiten der Lehre aufgrund verschiedener Umstände aus dem Angebot der Universitäten entfallen, haben die letzten zwei Jahre gezeigt.

Mit dem Projekt CrossLab soll dem entgegengesteuert werden. Dabei wird an verschiedenen Stellen angegriffen. Neben der Entwicklung neuer virtueller Labore, welche remote bedienbar sind, sollen auch die Möglichkeiten bereits existenter digitaler Labore erweitert werden. Die Nutzung und Bedienung sind gegenwärtig nur einer kleinen Zahl von Lehrenden der eigenen Veranstaltungen vorbehalten. Wegen der statischen Konfiguration mit einem klar definierten Lernziel und festgelegter Parameterein- und -ausgabe bzw. Parameterwahl ist eine Übertragung und Nutzung in andere Lehrveranstaltungen schwierig. Mit dem Projekt CrossLab soll diese Lücke geschlossen werden. Ziel ist es, Konzepte für die Modularisierung digitaler Labore zu entwerfen.

Nach Meinung des Projektleiters Sebastian Zug „fehlt [bisher] die Variabilität die Laborkonfiguration auf die Lehre anzupassen bzw. diese im Sinne einer Industrie 4.0 variabel zu kombinieren“. Das mit 4,8 Mio. Euro geförderte Verbundvorhaben durch die Stiftung Innovation in der Hochschullehre setzt auf interdisziplinären Kompetenzaustausch der Technischen Universität Dortmund, Technischen Universität Ilmenau, der Nordakademie - Hochschule der Wirtschaft und der TU Bergakademie Freiberg.

An der Professur für Additive Fertigung sind bislang Methoden zur Gestaltung remoter Lehrinhalte an bereits existierenden Maschinen erarbeitet worden. Das 3D-Labor bietet für Studierende die Möglichkeit mittels Octoprint an den bereits installierten FFF-Maschinen (Fused Filament Fabrication) Bauteile herzustellen.

Im Rahmen des Projektes CrossLab wird zusätzlich eine vollständige, remote bedienbare Desktop-Fertigungsstrecke installiert. Damit werden verschiedene grundlegende Fertigungsverfahren für die Studierenden zugänglich, wie das Urformen (Additive Fertigung mittels FFF) und das Trennen (Spanen mit bestimmter Schneide mittels 5-Achs-CNC). Eine Qualitätskontrolle soll mittels Kamera ermöglicht werden. Abschließend werden die gedruckten Bauteile in einem Regal zu Abholung platziert. Die Schnittstellenübergabe sowie die Einlagerung wird durch einen steuerbaren Cobot realisiert.

Projektpartner

Technische Universität Dortmund, Deutschland
Technische Universität Ilmenau, Deutschland
Nordakademie - Hochschule der Wirtschaft, Deutschland

Projektlaufzeit

08/2021 – 12/2025

Förderung

Das Projekt wird von der Stiftung Innovation in der Hochschullehre (StIHL) gefördert.