Tutorium „Design for Additive Manufacturing“ im Wintersemester 2019/2020

Dieses interdisziplinäre Lehrangebot beleuchtet den 3D-Druck einer Windkraftanlage durch Aufgabenstellungen aus vier verschiedenen Fachgebieten. Die Studierenden der vier Fachrichtungen experimentierten in Gruppenarbeit mit der additiven Fertigungstechnologie und evaluierten dabei die technischen sowie ökonomischen Risiken und Einflussgrößen.

Das Tutorium wird von den Fachgebieten „Integrierte Elektronische Systeme“ (Prof. Hofmann, Elektrotechnik), „Fassadentechnik“ (Prof. Knaack, Bauingenieurwesen), „Technologie- und Innovationsmanagement“ (Prof. Kock, Rechts- und Wirtschaftswissenschaften) und „Produktentwicklung und Maschinenelemente (Prof. Kirchner, Maschinenbau) gemeinsam angeboten und betreut.

Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus diesen vier Fachbereichen bearbeiteten zu Beginn des Tutoriums eine wirtschaftswissenschaftliche Fragestellung, bei der ein Business-Case unter Einbeziehung additiver Fertigungsverfahren untersucht wurde. Im Anschluss daran wurden die Studierenden im Maschinenbauteil zunächst an die Fertigungstechnologie des Fused Filament Fabrication (FFF) herangeführt und lernten dabei die Einflussparameter auf die Bauteilqualität kennen. Aufbauend darauf gestalteten und fertigten die Studierenden unter Berücksichtigung der Konstruktionsregeln und Potentiale dieses Fertigungsverfahrens die Anbindungen der Rotorblätter an den Rotor. Im Elektrotechnikteil stand der Einfluss verschiedener Parameter des Gleichstromgenerators der Modellwindkraftanlagen im Mittelpunkt. Bei der händischen Fertigung der Generatoren machten sich die Studierenden mit dem grundsätzlichen Funktionsprinzip vertraut und lernten dabei den Einfluss konstruktiver Änderungen bei der Fertigung des Generators kennen. Anschließend wurde die Geometrie der Windradmasten im Teil des Bauingenieurwesens unter Berücksichtigung vorgegebener Lastfälle mittels Topologieoptimierung angepasst. Die Topologieoptimierung ist ein computerbasiertes Berechnungsverfahren, welches mittels Finite-Element-Simulation die Masse lasttragender Strukturen bei gegebenen Randbedingungen minimiert.

Zum Abschluss des Tutoriums stellten die vier Gruppen ihre Ergebnisse vor und demonstrierten den betreuenden Professoren sowie wissenschaftlichen Mitarbeitern die Funktionsweise ihrer Modellwindkraftanlage.

Wir freuen uns auf zahlreiche Anmeldungen interessierter Studierender auch im nächsten Jahr.