Nachhaltig. Innovativ. Digital – Ein Tag im virtuellen Makerspace

Die Digitalisierung verändert unseren Alltag aktuell schneller als erwartet. Gerade die Corona-Krise führt uns 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, Ersatzteilen für kritische Medizinprodukte oder dem Bau eines einfachen DIY-Beatmungsgerätes für den Notfall. 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 zeigt der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier einen Ausschnitt der innovativen Beiträge aus Rheinland-Pfalz. Mit den Informatik-Profilschulen, der IoT²-Werkstatt als Teil der bundesweiten MINT-Allianz für Schülerinnen und Schüler und dem Innovationslabor Digitalisierung (INNODIG) für den Mittelstand setzt Rheinland-Pfalz hier bundesweit Maßstäbe.

Zum Digitaltag 2020 bietet der Umwelt-Campus Birkenfeld einen informativen Tag im virtuellen Makerspace. Der Vormittag beginnt mit Vorträgen zu aktuellen Forschungsthemen und ihrer Bedeutung für die Gesellschaft. Workshops am Nachmittag laden zum Mitmachen ein.

Die Video-Mitschnitte finden Sie unten.

Programm für den 19. Juni 2020

10:00 Uhr Eröffnung (Video-Mitschnitt)

10:15 Uhr IoT, KI und die IoT²-Werkstatt (Video-Mitschnitt)
Prof. Dr.-Ing. Klaus-Uwe Gollmer
Das Internet der Dinge und des Denkens (Internet of Things and Thinking, IoT²) ist eine Schlüsseltechnologie sowohl zu Bewältigung der Corona-Pandemie, als auch zum Umgang mit der Klimakrise. Gemeinsam mit der Expertengruppe IoT des nationalen Digitalgipfels ist der Umwelt-Campus Birkenfeld einer der Initiatoren der bundesweiten IoT²-Werkstatt. Die Werkstatt ist Mitglied der MINT-Allianz des BMBF und möchte das Thema in Gesellschaft, Mittelstand und Bildungssystem verankern. Unser Ziel ist die Bereitstellung eines „Werkzeugkastens für den digitalen Tüftler“, um Digitalisierung anfassbar zu machen und einen Innovations-Tsunami in Deutschland auszulösen. Die Werkstatt ist Teil der Informatik-Profil-Schulen in Rheinland-Pfalz und bringt Maker-Spirit, Design-Thinking und Innovation erstmals in unser Bildungssystem. Im #WirVsVirus-Hackathon der Bundesregierung hat sich die Werkstatt z.B. bei der Entwicklung eines DIY-Beatmungsgerätes bewährt. Bei der Woche der Umwelt beim Bundespräsidenten in Berlin demonstriert die Werkstatt ihren Einsatz in Sachen Klimaschutz und Nachhaltigkeit.

11 Uhr Nachhaltigkeit von Informationstechnik und Software (Video-Mitschnitt)
Prof. Dr. Stefan Naumann
Die Digitalisierung und die dazu notwendigen Bestandteile wie Endgeräte, Netze, Rechenzentren/Cloud und auch Software können sowohl als Mitverursacher und damit Teil des Problems Umweltschutz und Klimawandel wie auch als Teil der Lösung angesehen werden. Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) verursacht über die gesamte Bandbreite über 2% der Treibhausgasemissionen und liegt damit in der Größenordnung des internationalen Luftverkehrs oder auch der CO₂-Emissionen von Deutschland. Umgekehrt werden der Digitalisierung erhebliche Chancen zugeordnet, wenn es um die Einsparungen und Optimierungen geht: Hier gibt es Ansätze, dass Verbräuche durch IKT überkompensiert werden können, sofern in den Bereichen Landwirtschaft, Mobilität, Gebäudeautomation oder auch Produktion Optimierungs- und Effizienzpotentiale ausgeschöpft werden. Im Rahmen des Vortrags wird anhand von Beispielen der ökologische IKT-Fußabdruck von Informationstechnik und insbesondere Software dargestellt. Anhand der Zertifizierungen „Blauer Engel für Software“ und „Blauer Engel für Rechenzentren“ werden Kriterien für eine nachhaltigere IKT vorgestellt sowie Ansätze entwickelt und diskutiert, wie diese Erkenntnisse in Lehre und Forschung eingebracht werden können.

11:45 Uhr Additive Fertigung
Prof. Dr.-Ing. Michael Wahl
Immer kürzere Produktlebenszyklen erhöhen unter anderem den Druck auf die Entwicklungszeiten. Die Additive Fertigung ermöglicht es, schnell eine digitale Konstruktion in ein Modell 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. Die Prozesskette der Additiven 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.
Weiterhin hat die Additive Fertigung aber auch Einzug in Maker-Szene gehalten und ermöglicht es schnell und einfach eigene Modelle herzustellen. Der Vortrag gibt ein Überblick über die einzelnen Möglichkeiten zur Digitalisierung von Modellen und der Herstellung mittels 3D-Druck.

13:15 Uhr Workshops
Spielerisch programmieren (Video-Mitschnitt)
Mikrocontroller bilden 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 Workshops lernen wir eines der verbreitetsten Systeme, den Arduino UNO, kennen und mittels grafischer Tools zu programmieren. Mittels des Simulationswerkzeugs Tinkercad gelingt es uns, den Maker-Spirit ins Home-Office zu holen. Als Anwendung realisieren wir gemeinsam eine Luftgüte-Ampel zur COVID-19 Prophylaxe in Innenräumen.

3D-Druck – einfach machen
Wie erstellt man ein eigenes 3D-Objekt? Welche Schritte sind nötig, um das Bauteil auszudrucken und schließlich selbst in der Hand zu halten?
Auch hier gibt es Simulationswerkzeuge, die den Prozess unterstützen. Als Anwendung realisieren wir gemeinsam ein Gehäuse für unsere Luftgüteampel.