Nachhaltig. Innovativ. Digital - Ein Tag im virtuellen Makerspace

Screenshot aus dem virtuellen Makerspace

Unter dem Motto Nachhaltig.Innovativ.Digital boten der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier und die Staatskanzlei Rheinland-Pfalz am deutschlandweit stattfindenden Digitaltag 2020 (digitaltag.eu) ein informatives Programm zur Mitnahme der Gesellschaft.

Die Digitalisierung verändert unseren Alltag aktuell schneller als erwartet. Gerade die Corona-Krise führt die Bedeutung dieser Schlüsseltechnologie deutlich vor Augen: Sei es bei der Arbeit im Home-Office, beim virtuellen Unterricht an Schulen und Hochschulen, oder im Makerspace beim Druck von Gesichtsmasken oder Ersatzteilen für kritische Medizinprodukte. Makerspaces, als moderne Variante der Do-It-Yourself-Kultur, haben sich in der Krise weltweit als „Technisches Hilfswerk“ der Ingenieure, Informatiker und Tüftler bewährt.

Zum Digitaltag zeigte der Umwelt-Campus einen Ausschnitt der innovativen Beiträge live aus dem Innovationslabor Digitalisierung, dem Makerspace am Campus. Mit dem Labor, den Informatik-Profilschulen und der IoT²-Werkstatt als Teil der bundesweiten MINT-Allianz für Schülerinnen und Schüler und für den Mittelstand setzt der Umwelt-Campus  hier bundesweite Maßstäbe.

Der Vormittag begann mit Vorträgen zu aktuellen Forschungsthemen und ihrer Bedeutung für die Gesellschaft. Workshops am Nachmittag luden zum Mitmachen ein.     
In den Vorträgen wurden zunächst das Internet der Dinge (IoT), Künstliche Intelligenz (KI) und deren Zusammenführung in der IoT²-Werkstatt (Internet of Things and Thinking) von Prof. Dr. Klaus-Uwe Gollmer vorgestellt. „Unser Ziel ist die Bereitstellung eines Werkzeugkastens für den digitalen Tüftler, um Digitalisierung anfassbar zu machen und einen Innovations-Tsunami in Deutschland auszulösen.“ so Gollmer. Die Werkstatt ist auch Teil der Informatik-Profil-Schulen Initiative in Rheinland-Pfalz und bringt Maker-Spirit, Design-Thinking und Innovation in unser Bildungssystem. Auch beim #WirVsVirus-Hackathon der Bundesregierung hat sich die Werkstatt z. B. bei der Entwicklung eines DIY-Beatmungsgerätes  bewährt.

Anschließend beleuchtete Prof. Dr. Stefan Naumann die Nachhaltigkeit von Informationstechnik und Software. Denn die Digitalisierung und die dazu notwendigen Bestandteile wie Endgeräte, Netze, Rechenzentren und auch Software sind Mitverursacher des Klimawandels und damit Teil des Problems. Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) verursacht über 2 % der Treibhausgasemissionen und liegt damit in der Größenordnung des internationalen Luftverkehrs oder auch der CO₂-Emissionen von Deutschland. Umgekehrt kann Digitalisierung aber auch zur Lösung beitragen, z. B. wenn es um die Einsparungen und Optimierungen geht. Prof. Naumann stellte den ökologischen IKT-Fußabdruck von Informationstechnik und insbesondere Software dar, der z. B. anhand des „Blauen Engels“ für Software und Rechenzentren evaluiert werden kann.

Im letzten Vortrag beschäftigte sich Prof. Dr. Michael Wahl mit der Additiven Fertigung und den Möglichkeiten, schnell eine digitale Konstruktion in ein reales Modell oder Werkstück zu überführen. „Diese Möglichkeiten werden heutzutage in zahlreichen Entwicklungsabteilungen zur Prototypenerzeugung, für die Produktion von Kleinserien oder Ersatzteilen genutzt. Als Grundlagen für den sogenannten 3D-Druck dienen fertige Modelle aus Datenbanken, eigene Konstruktionen oder mittels 3D-Scan digitalisierte Objekte,“ so Wahl. Die Additive Fertigung umfasst auch die Möglichkeiten der digitalen Anpassung eines 3D-Scans z. B. für die Ersatzteilherstellung defekter Teile mittels Reverse Engineering oder der Gewichtseinsparung von Bauteilen mittels Topologieoptimierung. In der Maker-Szene ermöglicht sie die schnelle und einfache Herstellung eigener Modelle.

Im Anschluss an die Vorträge konnten die Teilnehmenden in drei Workshops selbst kreativ werden. Die Themen umfassten das spielerische Programmieren und eine Einführung in den 3D-Druck und damit alles, was angehende Maker brauchen.

Aus Sicht der Informatik bilden Mikrocontroller das Rückgrat der Digitalisierung im Makerspace. Sei es Alexa, das Steuergerät im Auto, oder der intelligente Staubsauger, überall werkelt ein Mikrocontroller für wenige Cents. Im Rahmen des ersten Workshops lernten die Teilnehmenden eines der verbreitetsten Systeme, den Arduino UNO, kennen und mittels grafischer Tools zu programmieren. Mittels des Simulationswerkzeugs „Tinkercad“ gelang es, den Maker-Spirit ins Home-Office zu holen. Als Anwendung wurde gemeinsam eine Luftgüte-Ampel zur COVID-19 Prophylaxe in Innenräumen entwickelt. Anschließend wurde ein Gehäuse für die Luftgüteampel mit einem einfachen Simulationswerkzeug entworfen und anschließend im Labor gedruckt.

Als gemeinsamen Abschluss standen die Experten des Umwelt-Campus bereit, um weitere Fragen zu klären, gemeinsam neue Ideen zu entwickeln und Innovationen voran zu treiben.