ELLI 2 – Exzellentes Lehren und Lernen in den Ingenieurwissenschaften

Projektträger BMBF/DLR
Projektnummer

01 PL 16082 C

Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. A. E. Tekkaya
Ansprechpartner Joshua V. Grodotzki M. Sc. (Leiter Arbeitsgruppe)
Dipl.-Inf. Alessandro Selvaggio
Siddharth Upadhya M. Sc.

Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 werden inzwischen viele aktuelle Themen vereint, die zusammengenommen die industrielle Fertigung nachhaltig verändern werden. In diesem Zuge verlagern sich die Anforderungen an die Ingenieure/-innen, welche diese Revolution vollziehen sollen. Da dies nicht nur auf die Technologie, sondern die Menschen gleichermaßen zutrifft, steht die Hochschullehre vor der ebenbürtigen Herausforderung, diese neu geforderten
Fähigkeiten durch Anpassung der Lehrinhalte sowie der Methoden zu vermitteln. Ein solcher Wandel kann dabei nur gelingen, wenn für die Lehre aktiv auf diesen Gebieten geforscht wird.
Das Verbundprojekt ELLI 2 der RWTH Aachen, der Ruhr-Universität Bochum sowie der Technischen Universität Dortmund, seit 2011 (ELLI) gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung innerhalb des Qualitätspakts Lehre, befasst sich daher explizit mit der Forschung zur Lehre in den Ingenieurwissenschaften.

Das Projekt ist dabei in vier übergeordnete Kernbereiche gegliedert:

  • Remote-Labore und virtuelle Lernwelten
  • Globalisierung
  • Student Life Cycle
  • Entrepreneurship

An der TU Dortmund forschen Ingenieur/-innen des IUL gemeinsam mit den Hochschuldidaktern/-innen des Zentrums für HochschulBildung (zhb) an den Fragestellungen, wie zukünftig Ingenieure/-innen ausgebildet werden sollen. Innerhalb des Kernbereichs „Remote-Labore und virtuelle Lernwelten“ werden dabei am IUL zwei Maßnahmen beforscht: (1) der Ausbau der teleoperativen Prüfzelle und die Integration neuer Experimente sowie (2) das virtuelle Umformtechnik-Labor. Durch die Lieferung der Rotationszugbiegemaschine, transfluid DB 2060-CNCSE-F, sowie des Probenhandhabungsroboters KUKA KR90 R3700 K, kann die Entwicklung des Remote-Labors für Rohrbiegungsversuche in die nächste Phase übergeleitet werden. Im kommenden Jahr werden die entwickelten Programme mit den Maschinen verknü pft und erste Testläufe absolviert. Durch Integration des Remote-Labors in bestehende Vorlesungen sowie die Entwicklung eines Hands-on-Labors mit Fokus auf Prozessgrenzen beim Rohrbiegen können Studierende die Theorie des Rohrbiegens mit experimentellen Beobachtungen verknüpfen und so ihr Verständnis des Prozesses verbessern.

Rotationsbiegemaschine der Firma transfluid: Basis für das Remote-Labor zum Thema Rohrbiegen

Das bestehende Remote-Labor zur Materialcharakterisierung wurde im Juni 2018 erfolgreich in die umformtechnische Vorlesung an der WH Gelsenkirchen integriert. Eine durchgeführte Evaluation zeigt, dass 74 % der Studierenden die Nutzung des Remote-Labors als hilfreich zur Verknüpfung von Theorie und Praxis einstufen. Die Projekte der fakultätsinternen Projektpartners ISF, Institut für Spanende Fertigung, und wpt, Fachgebiet Werkstoffprüftechnik, sind derzeit in der Implementierungsphase. Dabei wird für das Remote-Fräs-Labor des ISF eine Miniatur-CNC-Fräs-Maschine über das Internet ansteuerbar gemacht, damit Studierende über die Variation von Prozessparametern Effekte wie beispielsweise Rattermarken erzeugen, beurteilen und dadurch besser verstehen lernen. Für den Dauerschwingversuch am wpt wurde seitens des IUL ein Kleinroboter gestellt, um konventionell sowie additiv hergestellte Proben aus einem Magazin greifen und in die Prüfmaschine einlegen zu können. Beide Remote-Labore werden mit Kameras ausgestattet, sodass die zugreifenden Studierenden die Experimente nicht nur basierend auf Messdaten, sondern auch visuell verfolgen können. Neben der Weiterentwicklung der Labore für Studierende ist die Vermittlung neuer Technologien an Schüler/-innen und Lehrende aller Bildungsinstitutionen ein weiterer Forschungsauftrag von ELLI 2. Zusammen mit der KARLKOLLE-Stiftung hat das ELLI 2-Team des IUL einen 3D-Druck-Workshop für Schüler/-innen und Lehrer/-innen durchgeführt, bei dem die Möglichkeiten,aber auch Grenzen dieser neuen Fertigungstechnologie vermittelt wurden. Alle Teilnehmer/-innen konnten, nach Einführung in die entsprechende Software, einen selbstgestalteten Einkaufschip mit nach Hause nehmen. Mit ähnlichen Formaten hat sich ELLI 2 bei den TU-Aktionen MinTU, do-camp-ing, SchnupperUni, Girls’ Day sowie der WissensNachtRuhr engagiert und dabei neben modernen Fertigungstechnologien auch die Anwendung von Augmented und Virtual Reality in der Ingenieursausbildung demonstriert. Zum zweiten Mal wird dieses Jahr im Rahmen von ELLI 2 die Ingenieure-ohne-Grenzen-Challenge durchgeführt. Es konnten rund 60 Studierende an der TU Dortmund sowie über 25 weitere Studierende an den Standorten Aachen, Bochum sowie von den neu hinzugestoßenen Standorten Hamburg, Bottrop und Mittelhessen für die Teilnahme begeistert werden. Bei dieser Challenge müssen Studierende mithilfe ihrer ingenieurtechnischen Problemlösungskompetenzen vier reale Probleme aus dem Land Kenia lösen, welche vom Ingenieure ohne Grenzen e. V. als geeignet identifiziert worden waren. Auf der Zukunftswerkstatt der DINI (Deutsche Initiative für Netzwerkinformationen e. V.) wurden in einem Inputvortrag und einem anschließenden Workshop die Lösungen aus ELLI 2 zum Lehren und Lernen mit Augmented und Virtual Reality vorgestellt. Die Lösungen wurden ebenfalls auf der DeLFI (E-Learning-Fachtagung Informatik) und dem DGfE-Kongress (Deutsche Gesellschaft für Erziehungswissenschaft) präsentiert. Für die Teilnehmer/- innen der REV 2018 (International Conference on Remote Engineering and Virtual Instrumentation) bot die Exkursion in die Versuchshallen des IUL die einmalige Gelegenheit, die Arbeiten von ELLI 2 in den Bereichen Augmented und Virtual Reality sowie in den Remote-Laboren live zu erleben.