Mehr Informationen...

Erfahrungsberichte

CES EduPack— Erfahrungsberichte


Assoc. Prof Dr. techn. Maria Cecilia Poletti, TU Graz

CES EduPack wird im Kurs “Werkstoffwahl” eingesetzt. Dieser ist ein Wahlpflichtkurs für Masterstudenten aus dem Maschinenbau und den Materialwissenschaften und wird von ca. 40 Studenten besucht. Im Kurs wird für die Methode für die Werkstoffauswahl nach Ashby und der „design-driven- approach“ – vom existierenden Produkt hin zu den Eigenschaften und den wissenschaftlichen Zusammenhängen der Eigenschaften – verwendet. Jedes Jahr gibt es andere Themen, zu denen die Studenten eigene Projektarbeiten erstellen, z.B. um einen alternativen Werkstoff für ein bestimmtes Produkt zu finden. Thema im letzten Jahr waren erneuerbare Energien. Hierbei ist der erste Schritt die Übersetzung des Problems (Translation) darzustellen. Dies ist schwierig und benötigt viel Zeit. Welche Werkstoffe werden für diese Konstruktion verwendet? Welche anderen Materialien könnten verwendet werden?

Danach arbeiten die Studenten in Gruppen zusammen, treffen sich mindestens zweimal mit Frau Prof. Poletti, um die Projektidee durchzusprechen, die Struktur festzulegen und Fragen zu klären.

In der detaillierteren Ausarbeitung der Projekte nutzen die Studenten CES EduPack und treffen mithilfe der entsprechenden Materialindizes eine Werkstoffwahl. Für die meisten Konstruktionswerkstoffe ist auch die Berücksichtigung der Kriecheigenschaften in der späteren Anwendung wichtig. Hierbei verwendeten die Studenten die „Creep“ Datenbank (auf der Teaching Resources Website erhältlich) um durch die gegebenen mechanischen Belastungen und den Temperaturen herauszufinden, wie lange der Werkstoff in der Anwendung stabil bleibt.

Die Ergebnisse der Projekte werden am Ende in Form von Gruppenpräsentationen dem gesamten Kurs vorgestellt und diskutiert. Zusätzlich wird noch ein Bericht über das Projekt abgegeben, sodass keine weitere Prüfung notwendig ist. Die Vorlesung ist beinahe wie eine kleine Konferenz, wo jeder seine Ergebnisse präsentieren kann und ist bei Studenten deswegen auch sehr beliebt.


Prof. Dr.-Ing. Anja Pfennig, HTW Berlin

Seit 2010 wird der CES EduPack im Rahmen der „Werkstofftechnik“-Ausbildung im Studiengang Maschinenbau an der HTW Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin eingesetzt. Bereits im 1. und 2. Semester lernen die Studierenden die Eigenschaftszusammenhänge anhand der „Ashby-Maps“ kennen. Während die wissenschaftlichen Hintergründe im Unterricht erarbeitet werden, sollen die Werkstoffe in ihren Eigenschaften und Anwendungspotentialen im Selbststudium (Gruppen und Einzelarbeiten) erarbeitet werden. Hierzu gibt es semesterübergreifende Arbeiten, Aufgaben und kleine Projekte zu den Themen: Steifigkeit-Festigkeit-Stahl-Korrosion-Hochtemperaturwerkstoffe-Werkstoffe für schwingende Beanspruchung, die eingereicht und bewertet werden. Dabei wird in der Regel mit „Level 3“ gearbeitet, da die Studierenden selber den Ehrgeiz haben, Details zu entdecken und Unterschiede innerhalb der Werkstoffgruppen aufzuzeigen. Ihnen macht diese Lernform viel Spaß, da der „Aha-Effekt“ sehr groß ist. Die Vielzahl an bereitgestellten Aufgaben, auch auf Anfänger-Niveau, erleichtert die Vorbereitung und gibt Anregungen, den seminaristischen Unterricht abwechslungsreich und vielfältig zu gestalten. Der CES-EduPack dient ebenfalls zur Gestaltung des Unterrichts, so können z.B. auf einfache Weise Änderungen der Festigkeit in Abhängigkeit von Elementgehalten von verschiedenen Werkstoffen vergleichend dargestellt werden.

Im 4.-6. Semester können die Studierenden den Kurs „Werkstoffe und Umwelt“ als Wahlpflichtfach belegen. Aufgabenteil ist die Bearbeitung eines großen Projektes, in dem Produkte aus einem Themenbereich miteinander verglichen werden und Eco-Audits erstellt werden (Eco-Audit-Tool). Z.B. konnten verschiedene Campingkochersysteme getestet und anschließend demontiert, eine Werkstoffbestimmung und Hersteller/Transport-Analyse durchgeführt werden. Mit Hilfe der Daten wurden für verschiedene Szenarien Eco-Audits ausgewertet, die die Studierenden mit großem Engagement erarbeiteten. Eine vergleichbare Software mit hohem graphischen Anspruch ist m.E. nicht auf dem internationalen (Ausbildungs)markt zu finden. 


Prof. Dr.-Ing. Holger Klose, Westsächsische Hochschule Zwickau

Das CES-Edupack wird bereits seit fünf Jahren für die Ausbildung von über 500 Studenten pro Studienjahr in den ingenieurtechnischen Studiengängen an der WHZ erfolgreich eingesetzt. Die Software wird in allen werkstofftechnischen Lernveranstaltungen als Lern-, Informations-, und Werkstoffauswahlmedium verwendet. Lizenzen stehen dafür in mehreren Rechnerpools zur Verfügung.

In den grundlagenorientierten Vorlesungen wird CES für die vergleichende Darstellung von Werkstoffen und deren Eigenschaften verwendet. Aber auch Kenntnisse zu speziellen Werkstoffeigenschaften, z.B. in der Elektrotechnik und in der Physik, lassen sich an Hand der anschaulichen Ashby-Diagramme hervorragend vermitteln.

In den Veranstaltungen der höheren Semester, wie „Leichtmetalle“, „Verbund­werkstoffe“ oder „Leichtbauwerkstoffe“ im Masterstudiengang “Automotive Engineering“, werden mit dem CES-Edupack spezielle Werkstoffauswahlaufgaben gelöst. Dies erfolgt sowohl durch Übungsaufgaben in Seminaren als auch durch umfangreiche Belegarbeiten. Vor allem im Masterstudiengang erlaubt CES die Bearbeitung komplexer Themen auf hohem Niveau. Die von den Studenten eigenständig gewählten Aufgabenstellungen stehen dabei oft in Zusammenhang mit Lerngebieten anderer Lehrveranstaltungen. Bearbeitete Problemstellungen im Sommersemester 2011 betrafen z.B. die Auswahl von Werkstoffen für Bremsscheiben, für leichte Felgen in Kfz und für Fahrwerksfedern. Aber auch Betrachtungen zu Werkstoffproblemen beim Bau der Rennwagen des Formula Student Teams - des „WHZ Racing Teams - wurden bereits mit CES erstellt.

Die Erfahrungen mit CES werden über die Lehrveranstaltungen hinaus von zahlreichen Studenten in Diplom- und Masterarbeiten für eine fundierte Werkstoffauswahl und den anschaulichen Vergleich und Darstellung der Eigenschaften genutzt.  


Prof. Dr.-Ing. Alexander Wanner, Universität Karlsruhe (Campus-Lizenz)

Wir setzen CES EduPack seit mehreren Jahren sehr Erfolgreich im Studiengang Maschinenbau ein. Zunächst beschränkte sich der Einsatz auf das Wahlfach "Werkstoffauswahl und Werkstoffverwendung" für fortgeschrittene Studierende (typischerweise im 6. oder 8. Fachsemester) mit ca. 50 Teilnehmern pro Jahr. Hier wird CES EduPack sehr intensiv eingesetzt, auch in speziellen Kleingruppen-Übungen. Seit Beginn des akademischen Jahres 2007/08 verfügen wir über eine Campus-Lizenz. Dadurch können wir CES EduPack auch bei den werkstoffkundlichen Pflichtveranstaltungen im Grundstudium (1. und 2. Fachsemester) einsetzen, wo wir es mit ca. 800 Studierenden pro Jahr zu tun haben (Studiengänge Maschinenbau, Chemieingenieurwesen, Physik). Hier verwenden CES EduPack bisher nur in den Vorlesungen und ermuntern die Hörer, sich die Software kostenlos im Softwareshop der Universität zu beschaffen oder in den Poolräumen des Rechenzentrums zu nutzen.

CES EduPack ermöglicht den Studierenden einen alternativen, kompementären Zugang zu der Welt der Werkstoffe und der Fertigungsverfahren. Das Interessse der Studierenden ist groß und wir haben viel positives Feedback erhalten. Sehr wichtig ist es, dass die Studierenden auch später, d.h. nach Abschluss der genannten Lehrveranstaltungen, auf diese Ressource zugreifen können -- z.B. wenn Sie im Rahmen einer Diplom- oder Studienarbeit (künftig Master- oder Bachelorarbeit) den Bedarf dafür entdecken."  


Prof. Dr.-Ing. Ralph Spolenak, ETH Zürich

Im Sommersemester 2006 wurde das CES Edupack erstmalig an der ETH Zürich an Studierende der Materialwissenschaft verteilt. Der Erfolg war beachtlich. Es war erstaunlich, dass die Studierenden nicht nur unaufgefordert begannen Materialauswahlübungsaufgaben mit dem CES Edupack zu lösen, sondern auch, unabhängig von den Aufgaben, neue Materialien zu erforschen. Dabei war es besonders hilfreich, dass es die Hilfefunktion des CES Edupack erlaubt, sich direkt im Programm die theoretischen Grundlagen einer Eigenschaft anzusehen. Dies alles trägt äusserst positiv zum Lernprozess bei. Die technischen und alltäglichen Werkstoffanwendungen werden in den Fallbeispielen exemplarisch erläutert und dargestellt. Dies zeigt den Studenten eindrücklich die gesamte Bandbreite der Werkstoffe. Zusammenfassend kann ich den Einsatz dieser Software im Studium der Materialwissenschaft oder im Maschinenbau nur wärmstens empfehlen. 


Dr.-Ing. Michael Schmidt-Kretschmer, TU Berlin

Das Fachgebiet Konstruktionstechnik und Entwicklungsmethodik hat den Material Selector von Mike Ashby mit sehr positiver Resonanz von Seiten der Studierenden in der Lehrveranstaltung Reverse Engineering im Sommer Semester 2006 eingesetzt. In diesem Kurs wurden verschiedene Produkte hinsichtlich grundlegenden Verbesserungspotentials analysiert. Dabei spielte die Materialauswahl eine entscheidende Rolle. Ohne lange Einarbeitung konnte das Programm direkt genutzt werden. Die Anschaulichkeit der Darstellungen steigerte aber auch das grundsätzliche Verständnis für die Materialauswahl. Aus meiner persönlichen Sicht ist das Programm daher zu empfehlen, und wir werden es auch in Zukunft in unsere Lehrveranstaltungen integrieren. 


Frau Dipl.-Ing. Britta Laux, TU Braunschweig

Wir setzen das CES EduPack an unserem Institut seit ca. einem Jahr ein. Bislang kam das CES EduPack hauptsächlich im Rahmen der Vorlesung "Werkstoffkunde" (ca. 700 Leute)zum Einsatz, die für das erste Fachsemester in den Studiengängen Maschinenbau, Bioingenieurwesen und Wirtschaftsingenieurwesen angeboten wird. Wir haben sowohl im Rahmen der Vorlesung als auch im Rahmen der Hörsaalübung sehr gute Erfahrungen mit der Software gemacht, da sie die werkstoffwissenschaftliche Zusammenhänge graphisch sehr gut aufbereitet.

Desweiteren stellt die breit angelegte Materialdatenbank ein nüztliches Werkzeug zur Vorbereitung dar.

Selbstverständlich ist es geplant, die Software kurzfristig auch für andere Lehrveranstaltungen im Grund- und Hauptstudium einzusetzen. 


Prof. Dr.-Ing. Bernd Oertel, Fachhochschule Schmalkalden

Die Studenten der Fachrichtung Maschinenbau lernen die Software CES-EduPack (Standardversion) im 6. Semester im Fach Werkstoffauswahl (ca. 50 Studenten) und die der Fachrichtung Wirtschaftsingenieurwesen im 4. Semester (ca. 20 Studenten) im Fach Recycling (Ecoselector) kennen. Die Software wird in Vorlesungen vorgestellt und in Übungen an einfachen Beispielen (beispielsweise: Leichtbau und Belastungsfälle) vertiefend behandelt. Dabei wird grundsätzlich nur mit Level 3 gearbeitet. Level 1 bzw. Level 2 benutze ich nur als Ergänzung zur Vorlesung im Fach Werkstoffkunde, also nicht als Basis für dieses Fach.

Die Werkstoffauswahl gehört zu den schwierigen Themen während des Studiums. Traditionell wird die Auswahl nur auf Teilgruppen von Werkstoffen begrenzt. Die Auswahl ist sehr subjektiv geprägt und beruht nahezu ausschließlich auf Erfahrungen. Deshalb war ich auf der Suche nach einer objektiveren, wissenschaftlich gestützten Auswahlmethode. Ich habe diese in dieser Software in Verbindung mit der Literatur zur Ashby-Methode gefunden. Eine vergleichbare Software ist mir nicht bekannt.

Ich finde sowohl das Programm als auch die Ashby-Methode großartig, weil damit ein Vergleich in nahezu allen Eigenschaften der Werkstoffe aus allen Werkstoffgruppen möglich ist. Nur dieser Vergleich verspricht in vielen Fällen Innovationen durch optimalen Werkstoffeinsatz. Durch die unzähligen Kombinationen von Eigenschaften in Form von Ashby-Parametern ist die Software fast grenzenlos zur Entdeckung neuer Ansätze zur Auswahl prädestiniert. Die richtigen Kombinationen hängen dabei von den verschiedenen Fragestellungen ab.’  


Prof. Dr.-Ing. Georg Jacobs, Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik, RWTH Aachen

CES-EduPack wird seit 2016 im Kurs Konstruktionslehre I sowie Kooperative Produktentwicklung am Institut für Allgemeine Konstruktionstechnik eingesetzt. Konstruktionslehre I ist ein Pflichtfach im Bachelor des Studiengangs Maschinenbau mit Vertiefung Konstruktionstechnik. Etwa 250 Studierende erlernen in dem Kurs die systematische Herangehensweise technische Produkte zu entwickeln. Dazu wird das notwendige Wissen zum methodischen Lösen konstruktiver Aufgaben vermittelt. Die Studierenden durchlaufen dabei den klassischen Konstruktionsprozess nach VDI 2221 erlernen konstruktionsmethodische Werkzeuge, angefangen bei Funktionsanalysen und -strukturen, Kraftflussanalysen bis hin zu den Grundregeln, -prinzipien und -richtlinien der Gestaltung. Ein wichtiges Thema ist dabei auch die systematische Werkstoffauswahl.

Die Veranstaltung ist aufgeteilt in einen Vorlesungs- und einen Praxisteil. Die Studierenden finden sich in dem Praxisteil in Gruppen von 5-6 Personen zusammen, analysieren konstruktionsmethodisch ein gegebenes Konsumprodukt (ein Haushaltsgerät oder ein Elektrowerkzeug, das von einem Industriepartner zur Verfügung gestellt wird, z.B. Hilti, Vorwerk, AEG) und entwickeln ein spezifisches Modul im Laufe des Semesters weiter. Teil dieser Systemanalyse und –synthese ist die methodische Werkstoffauswahl, die im Zuge eines Vortrags und einer Praxisübung mit CES EduPack eingeführt wird. Die Studierenden bekommen eine Übungsaufgabe mit gegebenem Optimierungsproblem, die sie später mit einer Musterlösung abgleichen können. Im zweiten Schritt sollen sie selbst eine Optimierung für ihr eigen konstruiertes Modul definieren, ausführen und daraufhin eine sinnvolle Werkstoffauswahl treffen.

Die Ergebnisse des neu konstruierten Moduls werden in Form einer schriftlichen Dokumentation abgegeben und bewertet.

In dem Masterfach „Kooperative Produktentwicklung“ wird unterrichtsbegleitend innerhalb eines Semesters ein Fahrzeugkonzept entwickelt und bis in das "Prototypenstadium" überführt. Gemeinsam mit 20 koreanischen Design- und Maschinenbaustudierenden erleben 10 RWTH-Maschinenbau-Masterstudierenden der Vertiefungsrichtungen „Entwicklung und Konstruktion“ sowie Fahrzeugtechnik die einzelnen Phasen des Produktentwicklungsprozesses und können Praxiserfahrung auch im Umgang mit einem industriellen Partner (z.B. AUDI AG) sammeln. Dieses einmalige Erlebnis erweitert nicht nur die fachlichen Fähigkeiten enorm, sondern trainiert auch die Soft-Skills im Umgang mit anderen Mentalitäten und kulturellen Hintergründen.

Ziel dieses Faches ist es, den Umgang mit Methoden und Hilfsmitteln der Zusammenarbeit an verteilten Standorten zu vermitteln und diese gleichzeitig in internationalen Teams über Zeitzonen hinweg anzuwenden. Die interdisziplinäre Bearbeitung eines Fahrzeugkonzepts in enger Abstimmung mit Designern ermöglicht den Studierenden der RWTH Aachen überdies einmalige Einblicke in diese sonst etwas fachfremd erscheinende Disziplin. Zu Beginn der Veranstaltung werden zunächst die theoretischen Grundlagen in gemeinsam über das Internet durchgeführten Vorlesungen erörtert und die Projektgruppen gebildet. Dabei liegt einerseits großer Wert auf effizienter Selbstorganisation und Projektmanagement. Des Weiteren werden auch die Fähigkeiten in der Bedienung von CAE-Tools und Produktdatenmanagement Systemen der industriellen Praxis geschult. Die Themen neuartige Materialien und Nachhaltigkeit werden durch die Software CES EduPack unterstützt und von den Studierenden aktiv für die Konzepterstellung der Fahrzeuge genutzt. 


1000 Universitӓten und Fachhochschulen verwenden Grantas Ressourcen.

Lesen Sie die Erfahrungsberichte und laden Sie sich eine Kopie des Berichtes 'The use of CES EduPack at all levels of higher education' herunter.