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Fortschrittliche ingenieurwissenschaftliche Ausbildung an der HKA

Für eine Reihe von Prototyping-Anwendungen in der Forschung und Entwicklung setzen die Studierenden der traditionsreichen Hochschule Karlsruhe (HKA) den MakerBot Method X in der Ausbildung ein. Wie die Hochschule ihre Studierenden damit auf eine erfolgreiche berufliche Laufbahn vorbereitet lesen Sie in dieser Fallstudie.

Für eine erfolgreiche berufliche Laufbahn

Die 1878 gegründete, in Baden-Württemberg gelegene Hochschule Karlsruhe (HKA) blickt auf eine lange und traditionsreiche Geschichte zurück, die in der Forschung und Ingenieurausbildung verwurzelt ist. Durch die umfassende technische und akademische Ausbildung bereitet die Hochschule ihre Studierenden auf eine erfolgreiche berufliche Laufbahn vor.

Die HKA ist mit High-Tech-Design-, Engineering- und Fertigungsanlagen gut ausgestattet und setzt auch 3D-Drucktechnologien ein. Das Additive Design- und Manufacturing-Labor, welches sich in der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften befindet, bietet den Studierenden Zugang zu verschiedenen Polymer-3D-Drucktechnologien, wie FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithographie) und DLP (Digital Light Processing). Das Labor verfügt über mehrere MakerBot 3D-Drucker zur Ausbildung, darunter der Replicator 2X, der Replicator Z18 und neuerdings der MakerBot METHOD X. Außerdem steht den Studenten ein Metallverarbeitungslabor innerhalb der Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik zur Verfügung.

MakerBot, ein Unternehmen von Stratasys, ist weltweit führend in der 3D-Druck-Branche. MakerBot fördert die Entstehung der Innovationsschmieden von heute sowie der Geschäfte und Bildungseinrichtungen von morgen. Das 2009 in Brooklyn im US-Bundesstaat New York gegründete Unternehmen hat das Ziel, im 3D-Druck bei Zuverlässigkeit, Zugänglichkeit, Präzision und Benutzerfreundlichkeit neue Maßstäbe zu setzen. Ausgehend von diesem Engagement ist die installierte Basis von MakerBot eine der branchenweit größten; zudem betreibt MakerBot Thingiverse, die größte 3D-Design-Community der Welt.

„Ich bin der Meinung, dass der 3D-Druck ein wertvolles Problemlösungswerkzeug und eine Schlüsselkompetenz für zukünftige Fachkräfte ist. Daher war es wichtig, diese Technologie in unsere Kurse zu integrieren, um den Studierenden die Möglichkeit zu geben, Geräte zu nutzen, die heute in Design- und Fertigungsunternehmen eingesetzt werden“ 

Prof. Dr. Florian Finsterwalder, Hochschule Karlsruhe (HKA)

Prof. Dr. Finsterwalder unterrichtet die additiven Design- und Fertigungskurse, bei denen Studierende die Grundlagen des generativen Designs und der additiven Fertigung sowohl auf theoretischer als auch auf physikalischer Ebene vermittelt werden. In den Kursen lernen die Studierenden, wie sie Ideen konzipieren, entwerfen und in greifbare Objekte umwandeln, die sie anschließend physisch manipulieren können. Zudem tauchen die Studierenden in die verschiedenen Materialien, Prozesse, Technologien und Nachhaltigkeitspraktiken im gesamten Spektrum der additiven Fertigung ein. Dabei lernen die Studierenden mehr als nur Prototyping; sie erwerben Kenntnisse über die Industrialisierung der gesamten additiven Fertigungskette.

Prof. Dr. Finsterwalder von der Hochschule Karlsruhe unterrichtet die additiven Design- und Fertigungskurse

„Unser Plan ist es, uns zunehmend auf industrielle Bauteile zu konzentrieren, daher sind fortschrittliche 3D-Druckfähigkeiten sehr wichtig für uns. Wir glauben, dass der MakerBot METHOD X das perfekte Einstiegsgerät für industrielle Zwecke ist und Bauteile in Industriequalität liefern kann“, fügte er hinzu. „Wir waren sehr beeindruckt vom METHOD und was er leisten kann. Die Dimensionsgenauigkeit, die bei 80% unserer Projekte eine große Rolle spielt, ist für uns besonders wichtig. Abhängig von den verwendeten Materialien kann die Verformung während des 3D-Drucks ganz erheblich sein. Die beheizte Kammer und der feste Stahlrahmen des METHOD reduzieren den Verzug drastisch, was zu geringen Toleranzen und einer hohen Genauigkeit führt.“

Die additive Fertigung erweitert die Lehrinhalte der Universität dabei, indem sie den Studierenden eine praktische Ausbildung mit einer innovativen Technologie ermöglicht, die auch in der Wirtschaft eingesetzt wird. Das Labor ist während des Semesters rund um die Uhr geöffnet und die Studierenden können das Labor und die Maschinen ständig nutzen. Bis zu ihrem Abschluss und dem Eintritt in die Arbeitswelt sind die Studierenden auf dem neuesten Stand der Industrie 4.0.

Vorbereitung auf Industrie 4.0

„3D-Druck kann in der Produktentwicklung ein großer Vorteil für Unternehmen sein. Er kann den Designprozess beschleunigen und verbessern, da die Designer ihre Ideen so oft wie nötig testen können“, sagt Steven Seither, Doktorand und Kandidat für den Master of Science an der HKA. „Als ich für meinen Masterabschluss an die Hochschule zurückkehrte, habe ich mich schnell dem Additive Design and Manufacturing Lab als Laborassistent angeschlossen, damit ich mich weiter mit der Technologie vertraut machen kann. Ich arbeite schon seit einiger Zeit mit dem 3D-Druck und glaube, dass ich aufgrund meines kritischen Denkens und der technischen Fähigkeiten, die ich entwickelt habe, einen Vorteil auf dem Arbeitsmarkt habe.“

Der MakerBot Method wird von den Studierenden der HKA in ihrer Ausbildung eingesetzt.

Prof. Dr. Finsterwalder ergänzt: „Das Feedback unserer Studierenden zum METHOD X ist überwältigend positiv. Für unsere Studierenden ist es wichtig, dass sie einfach auf einen Knopf drücken können und der Drucker ihre Idee als reales Bauteil ausgibt. Und diesbezüglich ist der METHOD ein sehr hilfreiches Gerät. So können selbst Studierende, die mit der Technologie nicht vertraut sind, diese für ihre eigenen Projekte nutzen.“

Der 3D-Druck gewinnt in der Ausbildung zunehmend an Bedeutung, so auch an der Hochschule für Technik Karlsruhe. Für Studierende ist der 3D-Druck ein wertvolles Werkzeug, um ihre Ideen in die Realität umzusetzen und gleichzeitig die Erfahrungen und Fähigkeiten zu erwerben, die sie für ihre spätere berufliche Laufbahn benötigen. Um den Studierenden die Möglichkeit zu geben, an realen Projekten zu arbeiten und gleichzeitig die lokale Wirtschaft zu unterstützen, arbeitet die Hochschule mit Startups zusammen, um Abschlussprojekte zu erstellen und sie nach dem Abschluss in eine Anstellung zu vermitteln.

In der Region Karlsruhe gibt es eine sehr lebendige Startup-Kultur, mit vielen kommerziellen und industriellen Unternehmen, die die Ausbildung und den Fokus für viele neue und graduierende Studierende prägen. „Ich glaube definitiv, dass der 3D-Druck die Kreativität und die berufliche Entwicklung steigert. In der Vergangenheit waren die Möglichkeiten zur Realisierung von Prototypen, aufgrund von Zeit und Kosten, eher begrenzt. Heute bietet uns der 3D-Druck die Möglichkeit, Bauteile und Prototypen schnell zu realisieren. Die Iteration und der Prozess der Entwicklung dieser Objekte verharren nicht mehr auf einer theoretischen Ebene. Die Studierenden werden direkt mit Herausforderungen und Schwierigkeiten konfrontiert und nutzen den 3D-Druck als Problemlösungstechnik, um Bauteile, Produkte oder Projekte zu realisieren oder zu produzieren“, so sein Fazit.