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lehre und forschung
lehre und forschung
Kreativer Maschinenbau
Die Spanne reicht von der
Luft- und Raumfahrt über
Militärtechnik, Fahrzeuge
aller Art, Produktions- und
Automatisierungstechnik bis hin
zu Haushaltsgeräten. Diese von
Ingenieuren entwickelte Technik
hat unser Leben wahrscheinlich
mehr verändert als alles andere.
Die große Bedeutung von Maschinen
wird einem insbesondere
bewusst, wenn man sich die Welt
vorstellt ohne die Technik, die wir
alltäglich direkt oder indirekt nutzen.
Neben Grundlagenwissen vor
allem in der Physik, Chemie und
Mathematik, sowie Fachwissen
in den grundständigen Bereichen
des Maschinenbaus, wie der Technischen
Mechanik, Festigkeitslehre,
Werkstoffkunde oder den
Maschinenelementen, ist die Kreativität
eine zentrale, unabdingbare
Fähigkeit des Ingenieurs um Neues
schaffen zu können. Kompetenzen
in Bereich der Methodischen Produktentwicklung
bzw. Konstruktionsmethodik
können wesentlich
dazu beitragen die Kreativität zu
steigern, bei einer gleichzeitig
effizienten Arbeitsweise durch ein
strukturiertes Vorgehen. Dem wird
an der Hochschule Kaiserslautern
Förderung der Kreativität als wichtiger Teil der
Ingenieurausbildung im Bereich Maschinenbau
Obwohl in der Öffentlichkeit eher Berufe der bildenden Kunst wie Maler, Bildhauer sowie aus dem
Bereich Literatur und Film, wie Schriftsteller oder Filmemacher als besonders kreativ wahrgenommen
werden, so ist doch der Ingenieurberuf einer der kreativsten überhaupt. Besonders bei
Ingenieuren ist beim Entwickeln oder Optimieren von Maschinen Kreativität stark gefordert. Dies
wird deutlich, wenn man sich die Vielfallt der von Ingenieuren entwickelten Maschinen, Geräte und
Apparate vor Augen führt.
in besonderem Maße Rechnung
getragen. Im Bachelorstudiengang
Maschinenbau wird in dem Fach
Konstruktionsmethodik zunächst
in einer Vorlesung das Basiswissen
zum methodischen Entwickeln von
Maschinen vermittelt. Eine zentrale
Rolle spielen dabei insbesondere
Kreativitätstechniken. Natürlich
können die entsprechenden
Kompetenzen nicht in einer reinen
Vorlesung vermittelt werden, sondern
sind nur durch zusätzliches
Anwenden bzw. Üben zu erlangen
und zu vertiefen. Neben vorlesungsintegrierten
Übungen gibt es
dazu im Folgesemester nach der
Vorlesung eine intensiv betreute
Übung/Hausarbeit, die als Gruppenarbeit
in kleinen Gruppen von
drei Studierenden durchgeführt
wird. Begleitet wird diese Übung
durch Kolloquien nach wichtigen
Arbeitsschritten, die möglichst
praxisnah entsprechende Besprechungen
in der Industrie nach festgelegten
Meilensteinen abbilden.
Daneben erhalten die Studierenden
unmittelbar vom betreuenden
Professor eine Rückmeldung, wo
Korrekturen oder Ergänzungen
erforderlich sind um erfolgreich
weiterarbeiten zu können.
Bei der Übung/Hausarbeit ist
konzeptionell eine neue Maschine
zu entwickeln, wobei methodisch
nach den einschlägigen
VDI-Richtlinien vorzugehen ist
und Kreativitätstechniken sinnvoll
angewendet werden sollen.
Die Studierenden können für sich
dabei auch herausfinden, ob sie
eine besondere kreative Begabung
haben und später einmal die
Produktentwicklung ein interessantes
Arbeitsgebiet für sie wäre.
Die Aufgabenstellungen stammen
häufig aus Kooperationen mit der
Industrie oder aus Forschungsprojekten,
was die Praxisnähe und
die Motivation erhöht. Es besteht
dadurch die Aussicht, dass gute
Ideen tatsächlich auch realisiert
werden. Aus der Aufgabenstellung
ist von den Studierenden zunächst
eine detaillierte Anforderungsliste
zu erstellen. Dabei soll erkannt
werden wie wichtig die exakte
Festlegung der Anforderungen ist
und es soll ein Verständnis nicht
nur für die Sichtweise des Ingenieurs
sondern auch des Kunden/
Auftraggebers entwickelt werden.
Entsprechend einer methodischen
Vorgehensweise wird als Vorbereitung
für eine Vereinfachung
der Lösungssuche die Gesamtfunktion
der Maschine in Einzelfunktionen
zerlegt. Mit Hilfe der
in der Vorlesung vorgestellten
Kreativitätstechniken (konventionelle,
heuristische, diskursive und
kombinierte Methoden) werden
von den Studierenden Lösungsideen
für die ermittelten Funktionen
gesucht. Durch Kombination
(morphologischer Kasten) erhält
man die Gesamtlösung bzw. das
Lösungskonzept. Wichtiges Hilfsmittel
bei der Entwicklung von
Lösungen sind Ideenskizzen und
Zeichnungen, weshalb die Fähigkeit
solche per Hand zu erstellen,
ebenfalls von den Studierenden
geübt wird. Computer Aided
Design (CAD) ist in dieser Phase
wenig geeignet, da die Bedienung
zu komplex ist und zu viel
Aufmerksamkeit erfordert, was
die Ideengenerierung behindert.
Zukünftig wird aber durch Tabletcomputer
mit stiftsensiblem
Touchscreen und entsprechender
Software die Erstellung von Ideenskizzen
und Zeichnungen einfacher
möglich sein, orientiert am
Skizzieren von Hand mit gleichzeitigen
Vorteilen eines EDV gestützten
Arbeitens. Dies ist Teil eines
aktuellen Forschungsprojekts an
der Hochschule.
Natürlich ist, neben der konzeptionellen
Entwicklung, auch die
Detailierung im maßstäblichen
Entwurf und die Ausarbeitung
bis hin zu entsprechenden Fertigungsunterlagen
wichtig. Dies
wird im Bachelorstudiengang
im Fach Konstruktion bestehend
aus einer Vorlesung mit zugehöriger
Hausarbeit, in diesem Fall
als Einzelarbeit, am Beispiel der
Getriebekonstruktion sowohl theoretisch
wie praktisch vermittelt.
Studentin Lisa Rölle erläutert Prof. K.-H. Helmstädter (l.) den Entwurf ihrer Arbeitsgruppe mit
Thorsten Uhrig (2. v.r.) und Markus Müller (r.)
Ergänzend zu dem Angebot im
Bachelor-Studiengang gibt es eine
erweiterte Behandlung des Themas
im Masterstudiengang Maschinenbau/Mechatronik.
In dem englischsprachigen
Mastermodul „Product
Development (Produktentwicklung)
– From Need to Market“ wird ausgehend
von einem Bedürfnis am
Markt bis hin zur Markteinführung
das Thema bearbeitet. Auch hier
wird ein Produkt konzeptionell in
Gruppenarbeit entwickelt, jedoch
bis zum maßstäblichen Entwurf als
CAD-Volumenmodell und abgeleiteten
Einzelteilzeichnungen weiterentwickelt.
Abschließend werden
Vorschläge zur Markteinführung
erarbeitet. Die Gruppenarbeit wird
begleitet von weiterführenden
Vorlesungen (z.B. Patentwesen,
TRIZ, etc.), Selbststudium, Beratungsterminen
und Kolloquien.
Vervollständigt wird das Angebot
im Bereich Produktentwicklung
durch den Mastermodul „Virtual
Product Development (Virtuelle
Produktentwicklung) – Tools and
Processes“ bei dem der Einsatz
von CAD- und Simulationssoftware
vertiefend behandelt und bei
der Ausführung einer Konstruktionsaufgabe
angewendet wird. Eine
Besonderheit des Masterstudiengangs
Maschinenbau/Mechatronik
an der Hochschule Kaiserslautern
ist die Betreuung der jeweiligen
Mastermodule durch zwei Professoren.
Dies ist insbesondere bei
der Produktentwicklung ein großer
Vorteil, da die Studierenden so
noch besser als sonst üblich von
der langjährigen Berufserfahrung
der Dozenten in der Industrie profitieren
können und unterschiedliche
Herangehens- und Sichtweisen
vermittelt werden können.
Möglichkeiten für eine internationale
Zusammenarbeit gibt es zum
Beispiel mit den Partnerhochschulen
der Hochschule Kaiserslautern.
So wurden mit der Metropolia-University
of Applied Sciences, Helsinki,
internationale Produktentwicklungs-Workshops
in Helsinki und
Berlin gemeinsam veranstaltet,
gefördert von Industrieunternehmen,
an denen Studierende aus
Finnland und Deutschland gemeinsam
an Projekten arbeiten konnten.
Für die Lehre und Forschung steht
an der Hochschule Kaiserslautern
im Fachbereich Angewandte
Ingenieurwissenschaften ein neu
aufgebautes, modern ausgestattetes
Produktentwicklungslabor
mit Wacom-Grafiktablet inklusive
unterschiedlicher Grafiksoftware,
3D-Drucker, Multimediasystemen
44 HS Rundschau 1+2/2015 hs rundschau 1+2/2015 45