ELLI/ELLI 2 – Exzellentes Lehren und Lernen in den Ingenieurwissenschaften

Projektträger: BMBF/DLR
Projektnummer:

01 PL 11082 C (bis September 2016 - ELLI)

01 PL 16082 C (seit Oktober 2016 - ELLI 2)

Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. A. E. Tekkaya
Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Tobias R. Ortelt
Dipl.-Inf. Alessandro Selvaggio
Rickmer  Meya M.Sc.

Joshua V. Grodotzki M. Sc.
Dr.-Ing. habil. Sami Chatti

Im Oktober 2016 begann die zweite Förderphase des gemeinsamen Verbundprojekts der RWTH Aachen University, der Ruhr-Universität Bochum und der Technischen Universität Dortmund. Seit 2011 fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung innerhalb des Qualitätspakts Lehre die Forschung zur Lehre in den Ingenieurwissenschaften.

ELLI 2 gliedert sich nun in insgesamt vier verschiedene Kernbereiche:


 • Remote-Labore und virtuelle Lernwelten
 • Globalisierung
 • Student Life Cycle
 • Entrepreneurship


An der TU Dortmund wird ELLI 2 weiterhin gemeinsam vom IUL und dem Zentrum für HochschulBildung (zhb) bearbeitet.

 

In der ersten Förderphase bis September 2016 bearbeitete das IUL zwei Maßnahmen im Kernbereich „Virtuelle Lernwelten – Ressourcen für Experimente:

Remote Labs und virtuelle Labore“:

 

  • Voruntersuchung zu Laboren in der ingenieurwissenschaftlichen Ausbildung
  • Einführung und Ausbau von Remote Labs und virtuellen Laboren


Die erste Maßnahme „Voruntersuchung zu Laboren in der ingenieurwissenschaftlichen Ausbildung“ wurde bereits im Jahr 2015 zu einem großen Teil abgeschlossen. Im Jahr 2016 wurde gemeinsam mit dem zhb eine Evaluation der entwickelten Remote-Labore durchgeführt. Hierbei wurde zwischen der technischen Ebene und der Lehr-Lern-Ebene unterschieden. Die Ergebnisse fließen in die weiteren Entwicklungen ein und dienen somit zu einer durchgängigen Verbesserung beim Experimentieren.


Die zweite Maßnahme „Einführung und Ausbau von Remote Labs und virtuellen Laboren“ beschäftigte sich mit der Entwicklung der teleoperativen Prüfzelle am IUL. Die folgende Abbildung zeigt die teleoperative Prüfzelle und die einzelnen Komponenten:


1.  Universalprüfmaschine Zwick Z 250
2.  Blechumformprüfmaschine Zwick BUP 1000
3.  Optisches Messsystem GOM Aramis 4M
4.  Industrieroboter KUKA KR 30-3
5.  Echtzeitsteuerungssystem PXI von National Instruments
6.  Sicherheits-SPS SICK +Kamera-System

 

Teleoperative Prüfzelle am IUL

 

Im Januar 2016 fand die Premiere des teleoperativen Näpfchen-Tiefziehversuchs in der Vorlesung „Umformende Fertigungstechnologie“ statt. Dieses neue Experiment wurde aus dem Hörsaal durchgeführt und es wurde dabei die automatisierte BUP 1000 verwendet. Die Studierenden konnten dabei den Einfluss der Niederhalterkraft auf den Tiefziehprozess erkennen. Verschiedene Fehler, wie Bodenreißer oder Faltenbildung, konnten beobachtet werden. So konnte schon während der Vorlesung Theorie mit Praxis verknüpft werden.

 

Eine Maschine zum inkrementellen Rohrumformen (IRU) wurde innerhalb von ELLI so automatisiert, dass die Studierenden den Effekt der Spannungsüberlagerung erkennen können. Durch dieses innovative Verfahren wird im
Vergleich zum konventionellen Rohrbiegeverfahren eine Reduktion der Biegekraft und der Rückfederung erreicht. Durch die Erstellung einer teleoperativen Schnittstelle in LabVIEW sind Studierende nun in der Lage, eine Rohr-

geometrie unter Last zu definieren und nach Belieben anzupassen. Die Studierenden können die Achsbewegungen im Programm im Voraus betrachten. Durch eine Live-Übertragung mittels HD-Kamera kann anschließend das Experiment beobachtet werden. Anhand der Messdaten, beispielsweise der Kraft am Biegekopf, können Biegemoment-Vorschub-Diagramme generiert werden. Durch die Anpassung von Parametern und Ein- und Ausschalten der Spannungsüberlagerung kann so der Vorteil dieses Verfahrens erkannt werden.

 

Experimente der teleoperativen Prüfzelle wurden wiederholt erfolgreich innerhalb des MMT-Vorkurses durchgeführt. Innerhalb dieses Vorkurses greifen internationale Studierende noch vor ihrer Ankunft in Dortmund aus den Herkunftsländern (z. B. Indien, Iran, Nepal, Mexico) auf die teleoperative Prüfzelle zu.


Ergebnisse aus ELLI wurden auf nationalen Tagungen, wie der dghd-Jahrestagung 2016 in Bochum, und auf internationalen Tagungen, wie der „REV 2016“ oder der „EDUCON 2016“, präsentiert. Auf der REV 2016 wurden die Versuche der teleoperativen Prüfzelle mit dem „Best Demonstration (Best Experiment) Award“ ausgezeichnet.

 

In ELLI 2 werden vom IUL innerhalb des Kernbereichs „Remote-Labore und virtuelle Lernwelten“ zwei Maßnahmen verfolgt:
  • Ausbau der teleoperativen Prüfzelle und Integration neuer Experimente
  • Virtuelles Umformtechnik-Labor


Dabei werden zwei weitere Maschinen, genauer eine Maschine zu additiven Fertigung und eine Rohrbiegemaschine, und die entsprechenden Experimente für die teleoperative Nutzung automatisiert und in die bestehende teleoperative Prüfzelle integriert. Experimente aus dem Bereich spanende Fertigung und Werkstoffprüftechnik werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Spanende Fertigung und dem Fachgebiet Werkstoffprüftechnik entwickelt. Neue technologische Möglichkeiten der Digitalisierung, wie Virtual- und Augmented-Reality, werden in die Ingenieurausbildung für die Umformtechnik integriert.