17. April 2018

Best Practice

Von der Idee zum fertigen Produkt – am Beispiel des Projekts Bohrvorrichtung
Die Phasen münden in Transfer und Reflektion. Die Teile werden iterativ optimiert und umkonstruiert, sodass sie 3D-Druck gerecht und dadurch wirtschaftlicher sind.

Phase 1 – Idee

In der ersten Phase geht es um die Ideenfindung. Die Lern- und Arbeitsmaterialien von der Westermann Gruppe und der fabmaker GmbH fördern hierbei die Lernenden in ihrer Kreativität und Kompetenzentwicklung und unterstützen sie bei der Findung von Ideen.

Bei dem Projekt Bohrvorrichtung wurde zunächst der imaginäre Auftrag eines Kunden betrachtet.
Dieser erwartete die kurzfristige Bohrung von 500 Winkeln, die immer an der gleichen Stelle sein sollten. Dabei wurden sowohl Kostenfaktoren als auch technische und anforderungsgerechte Aspekte betrachtet.
Hierzu waren einige Fragen zu klären:
  • Welche technologischen Verfahren können zur Produktion eingesetzt werden?
  • Wie fällt der Vergleich zwischen herkömmlichen und digitalen Verfahren in Hinsicht auf Wirtschaftlichkeit, Effizienz und Fertigungsdauer aus?
  • Kann eine Bohrvorrichtung aus Kunststoff die Kräfte genauso wie eine aus Stahl aufnehmen?
  • Ist die Fertigung mit dem 3D-Druck auch so präzise wie die Metallfertigung?

 

Phase 2 – Konstruktion

Nach der ersten Phase werden die Ideen mit Hilfe der CAD-Software und verschiedenen Online-Tools konstruiert und umgesetzt. Hierzu wird eine Skizze erstellt und daraus ein 3D-Modell mit der CAD-Software modelliert. Mit der Slicing-Software können unterschiedliche Druckprofile ausgewählt werden, wobei der Fokus auf Qualität, Stabilität, Geschwindigkeit oder niedrige Kosten gelegt werden kann. Eine Hilfe hierbei sind Online-Tutorials sowie eine Modelldatenbank zum Austausch mit anderen.phase_2

 

Mit der CAD-Software wurde die Bohrvorrichtung mit Bohrungen, Gewinden, Fasen etc. modelliert. Geometrische Beziehungen wurden hierbei gezielt eingesetzt, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten. So gelang es, das erste Modell Schritt für Schritt zu gestalten.


Phase 3 – Produktion

In einer weiteren Phase werden die Modelle gedruckt. Die zuvor geplanten Bauteile, die mit dem Bildungsdrucker erstellt werden, fördern das Verständnis der Lernenden für unternehmerische Zusammenhänge von Produktion und Wirtschaftlichkeit. Sie entwickeln so ein Gespür für Kosten- und Zeitmanagement und können direkt die Verantwortung für die Planung ihrer Projekte übernehmen.phase_3

Für das Projekt ergab sich in dieser Phase der Vergleich zwischen konventioneller Fertigungstechnik und dem 3D-Druck, da durch die direkte Durchführung Vor- und Nachteile herausgearbeitet werden konnten. Zu den wichtigsten Vorteilen gehörte die Möglichkeit, mehrere Teile gleichzeitig, in einer Maschine, bei kürzeren Fertigungszeiten herzustellen. Als nachteilig beim 3D-Druck erwies sich die Festigkeit des Materials.


Phase 4 – Montage

In der letzten Phase folgt die Zusammenstellung von einzelnen Bauteilen. Damit haben die Lernenden den Prozess von der Ideenentwicklung bis hin zur Anfertigung aktiv durchlebt. Dieser Projektdurchlauf fördert das selbstständige Arbeiten der Lernenden und stärkt die Teamfähigkeit durch die aktive Arbeit in einer Projektgruppe.phase_4

Als Ergebnis des Projektes kam heraus, dass es wenig Unterschiede im Zusammenbau der beiden Bohrvorrichtungen gibt, da sie aus den gleichen Bauteilen bestehen. Bei der Kunststoffversion musste darauf geachtet werden, die Schrauben nicht zu fest anzuziehen, da die Festigkeit der Schraube deutlich größer war und ansonsten Gewinde hätten beschädigt werden können. Aufgrund der deutlich günstigeren Kosten bezüglich Material und Personal sowie durch die Vorteile der autonomen Fertigung wurde zur Herstellung der Bohrungen in den Winkeln die Bohrvorrichtung gewählt, die mit dem 3D-Drucker hergestellt wurde. Letztendlich konnte der Auftrag des Kunden zu seiner Zufriedenheit abgeschlossen werden.


 

Schlüsselkompetenzen
Durch eine Studie mit der TU Braunschweig wurde die Förderung folgender Schlüsselkompetenzen belegt:

Fach- und Methodenkompetenzen

  • Systematisch methodisches Vorgehen
  • Analytische Fähigkeiten
  • Planungsverhalten
  • Projektmanagement

Aktivitäts- und Handlungskompetenzen

  • Ergebnisorientierung
  • Innovationsfreudigkeit
  • Gestaltungswille

Sozial-kommunikative Kompetenzen

  • Problemlösungsfähigkeit (zusammen mit anderen)
  • Experimentierfreude
  • Kooperationsfähigkeit
  • Teamfähigkeit

Personale Kompetenzen

  • Schöpferische Fähigkeit
  • Ganzheitliches Denken
  • Lernbereitschaft

 

fabmaker GmbH
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