Projektbeschreibung

Gedruckte Theorie – Statik zum Anfassen (ETS261)

Idee und Ziel

In vielen Grundlagenfächern des Ingenieurstudiums besteht, die Gefahr, dass eine Berechnung zum Selbstzweck verkommt, einer schematischen Anwendung des Kochrezeptes, das zum erfolgreichen Bestehen einer Prüfung genügt, das Verständnis für die Problematik kann dabei vielen verborgen bleiben.
Um das Verständnis für die Theorie und die daraus resultierenden möglichen Schlussfolgerungen zu schärfen, bleibt die individuelle Erfahrung die nachhaltigste Form des Verständnisgewinns.
Um dies am Fach der Statik erreichen zu können bietet sich der Transfer vom Gedankenmodell zum gebauten Modell an, um sehen und erleben zu können, wie der Schritt vom Gedankenmodell zurück zur Anwendung geschieht.
Mit den vorhanden technischen Möglichkeiten sind 3D- Drucker ein geeignetes Mittel, das diesen Transfer auf einfache Weise vollziehen kann.
Ein Modell kann im Ganzen unter geringem Aufwand vergleichsweise kostengünstig und mit wenig benötigten Vorkenntnissen erstellt werden.
So können Studierende Ihre Ideen von einer tragenden Struktur als CAD-Modell gestalten und dieses anschließend als fertig gedrucktes Modell anfassen und in Augenschein nehmen.
Am fertigen Modell kann mit einfachen Maßnahmen und Versuchen die erlernte Theorie angewandt und überprüft werden.
Die Zielsetzung des Projektes ist, den Studierenden im Rahmen der Lehre einen Traglastwettbewerb zu bieten. Zur vereinfachten Umsetzung soll dieser mittels Computermodellierung und Ausdruck am Drucker erfolgen. Die von den Studierenden in Gruppen erstellten Brücken werden anschließend bis zum Verlust der Tragfähigkeit belastet und somit die tragfähigste Struktur ermittelt.

Projektverlauf

Im Rahmen des Projektes wurden zuerst verschiedene Materialien und Drucker getestet und mehrere Versuchsbrücken erstellt. Im Anschluss wurde eine Einführungsveranstaltung gestaltet, sodass für die Studierenden ein leichter Lerneinstieg in das Zeichnen der 3D Brücke am PC möglich ist. An den Versuchsbrücken am Lehrstuhl wurden Belastungstests durchgeführt. Der Belastungsvorgang wurde mit einer Videokamera festgehalten, anschließend aufbereitet und kommentiert. Dadurch können typische Versagensarten festgehalten und in verlangsamter Geschwindigkeit den Studierenden vorgeführt und verdeutlicht werden. Dies lässt sich unter anderem in vielen anderen Fächern des Bauingenieurwesens nutzen um die Motivation für die Grundlagenfächer zu erhöhen.

Ergebnis

Der Start des Traglastwettbewerbes ist im Sommersemester 2017. Der Rahmen einer Wettbewerbssituation in Kombination mit dem Reiz des für die Studierenden in der Anwendung weitgehend unbekannten 3D-Druckers bietet eine hervorragende Möglichkeit um die Anfangsbegeisterung der Studierenden zur Teilnahme am Wettbewerb zu wecken. Während der Ausarbeitung wird dabei die persönliche Erfahrung mit den theoretischen Aspekten der Vorlesung vereint. Somit wird ein erhöhter Wiedererkennungswert geschaffen und durch den Bezug von der Theorie auf die Anwendung eine zusätzliche Motivation geschaffen, während das Wissen sowie das Verständnis vertieft werden. Als zusätzlicher Effekt wird dem künftigen konstruktiven Ingenieur die Möglichkeit geboten, den Entwurf einer Struktur sowie die Tragfähigkeitsanalyse, Arbeitsschritte die in der Praxis an einem Computer durchgeführt werden, erlebbar als Prototypen in der tatsächlichen Umsetzung zu betrachten.