Windkrafträder durch 3D-Druck - Interdisziplinäre Lehrveranstaltung über additive Fertigung

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20.03.2019

Windkrafträder durch 3D-Druck – Interdisziplinäre Lehrveranstaltung über additive Fertigung

Mit dem Projektseminar/Tutorium „Design for Additive Manufacturing“ bieten vier Fachgebiete für Studierende die Möglichkeit eines umfassenden Einblickes in die 3D-Drucktechnik. Erstmals im Wintersemester 2018/19 experimentierten die Studierenden mit additiver Fertigungstechnologie und evaluierten technische und ökonomische Chancen und Risiken.

Unmittelbare Kreativität zwischen Vision und Manifestation, ungefilterter Ausdruck eigener Ideen, Unabhängigkeit des eigenen Schaffens. 3D-Drucktechnik ermöglicht eine frische Perspektive auf gewohnte Methoden, nicht nur für Ingenieurinnen und Ingenieure.

Die Fachgebiete „Produktentwicklung und Maschinenelemente (Prof. Kirchner), „Integrierte Elektronische Systeme“ (Prof. Hofmann), „Fassadentechnik“ (Prof. Knaack) und „Technologie- und Innovationsmanagement“ (Prof. Kock) vernetzen und betreuen gemeinsam die neue Lehrveranstaltung „Design for Additive Manufacturing“, die sich der Fertigung von Windkrafträdern widmet. Hier können Masterstudenten aus den Fachbereichen Maschinenbau, Bauingenieurswissenschaften, Elektro- und Informationstechnik, sowie Rechts- und Wirtschaftswissenschaften einen praxisorientierten Umgang mit 3D-Druckern und ihren Erzeugnissen lernen.

Eine weitreichende Agenda

Ziel der Lehrveranstaltung ist das Fertigen eines funktionsfähigen Windkraftrads in Schaukastengröße. Hierfür werden die Studierenden durch den gesamten Fertigungsprozess geführt. Doch die bloße Fertigung von Bauteilen steht nur als einer von vielen Punkten auf der Agenda. Auch wurden Herausforderungen der Funktionsintegration und der Topologieoptimierung untersucht. Mit der Funktionsintegration ist das Ziel gemeint, möglichst viele Funktionen unter Einsatz möglichst weniger Komponenten zu erzielen, wohingegen eine Optimierung der Topologie auf reduzierten Einsatz von Materialien abzielt. Das spart Kosten und erhöht den Nutzen aufseiten möglicher Kunden.

„Das Potenzial des 3D-Druckens ist riesig.“, sagt Prof. Hofmann. „Doch bei der Fertigung eines komplexen Produktes ist eine intelligente Wahl der Fertigungstiefe unverzichtbar. Nur so lassen sich Design- und Herstellkosten senken.“ Doch ermöglichten nicht nur die Professoren und wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter die Durchführung der Lehrveranstaltung: Auch die Förderung des Projektes zur Qualitätssicherung in der Lehre (Kurz: QSL) stellte Fördergelder zur Verfügung, durch die eine Beschaffung der Materialien erst möglich wurde.

Freiraum zur Ausgestaltung

Die Projektdurchführung birgt Herausforderungen, schließlich stammen die teilnehmenden Masterstudierenden aus unterschiedlichen Studiengängen, mit jeweils unterschiedlicher Fachkompetenz im Umgang mit 3D-Druckern. Umstände solcher Art erschweren eine bestimmende Vorabplanung, weshalb den Teilnehmenden ausreichend Freiraum zur eigenen Ausgestaltung geboten wird. „Die Herangehensweise steht den Studierenden offen“, sagt Lukas Mennicke, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Durchführung der Veranstaltung beteiligt ist. „Die Studierenden können über das Standardmaß hinaus nach eigenen kreativen Lösungen suchen.“

Additive Fertigungsverfahren sind eine chancenreiche Technologie, nicht nur im Sinne der agilen Produktentwicklung: Auch fungiert 3D-Druck als Beschleuniger für Start-Ups, die nach Methoden suchen, ihren Ideen auf unmittelbarem Wege Gestalt zu verleihen. Auf diese Weise gewinnen Start-Ups an Handlungsspielraum, da ihre Produktionen nicht mehr der Entscheidungshoheit von Konzernen unterliegen. „Additive Fertigung führt zu einer höheren Unabhängigkeit bei der Produktion.“, betont Dr. Jan Würtenberger, der wirkungsvoll die Idee mit den Windrädern gegen kritische Stimmen verteidigt hatte. „Ideen und Produkte bleiben bei ihren rechtmäßigen Schöpfern.“ Somit verdichten sich die vagen Vermutungen über das Potenzial der 3D-Drucktechnik zu einem Ideal: Unmittelbare Kreativität zwischen Vision und Manifestation, ungefilterter Ausdruck eigener Ideen, Unabhängigkeit des eigenen Schaffens und eine Verschiebung der Grenzen des technisch Machbaren.

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