King’s College London (King's) ist eine der ältesten und angesehensten Universitäten Englands, die konsequent Spitzenplätze im Vereinigten Königreich und weltweit belegt.
Unter der Leitung von Dr Francesco Ciriello, Senior Lecturer in Engineering Education und einem Experten für projektbasiertes Lernen und rechnergestütztes Ingenieurdrawing, haben die Studierenden nun einen immersiven Kurs, der sie mit den Werkzeugen ausstattet, um nachhaltige Produktmerkmale mithilfe von DPPs zu erstellen und zu kommunizieren.
Die 1829 gegründete Institution bietet hoch angesehenen Studiengänge in Rechtswissenschaften, Medizin, Management, Kunst und mehr an. Tatsächlich ist das Department of Engineering der Universität eine der führenden Ingenieurschulen im Vereinigten Königreich und bietet eine Vielzahl von Studiengängen mit innovativen Forschungsmöglichkeiten, modernster Ausstattung und engen Verbindungen zur Industrie.
Ausbildung zukünftiger Produktführer
Es ist dem Ingenieurbereich immer wichtig, die Studierenden an der Spitze der aktuellen ingenieurtechnischen Themen zu halten. Für Dr. Ciriello, Dozent für Ingenieurausbildung am King's College, steht die Schulung der Studierenden in Nachhaltigkeit im Vordergrund seines Lehrplans.
Immersiver Kurs in Computational Design for Manufacturing
Angesichts der Bedeutung des ökologischen Designs für zukünftige Generationen und im Licht der neuen Vorschriften hilft der Workshop 'Design for Sustainability' in unserem Kurs den Studierenden, umfassende Themen zur Nachhaltigkeit zu diskutieren, um schnell Strategien zu entwickeln, die sie in ihren vielfältigen und offenen Projekten anwenden können.
„Unser Kurs ‚Design for Manufacturing‘ nutzt neue rechnergestützte Denkweisen, die in Kombination mit kritischen Fertigungsfähigkeiten den Studierenden helfen, kommerzielle Produkte zu entwerfen und komplexe Abwägungen zu managen. Die Studierenden durchlaufen den gesamten Design- und Produktionsprozess, wenden KI-unterstützte Technologien an, um zu entwerfen, zu iterieren und Prototyp-Produkte zu erstellen, und bringen ihre Ideen von der Konzeption zur Umsetzung und Herstellung“, sagte Ciriello.
„Angesichts der Bedeutung des Öko-Designs – für zukünftige Generationen und im Lichte neuer Vorschriften – hilft der Workshop ‚Design for Sustainability‘ unseres Kurses den Studierenden, umfassende Nachhaltigkeitsthemen zu diskutieren, um schnell Strategien zu entwickeln, die sie auf ihre vielfältigen und offenen Projekte anwenden können.“
Zukunftsorientiertes instruktives Design
Nicht nur behandelt der Kurs modernste Themen, sondern Ciriello denkt auch voraus in seiner didaktischen Gestaltung – er integriert Gamification, schnelles Prototyping und generative Ideenfindung in den Lernprozess der Studierenden.
Anwendung von rechnergestütztem Engineering auf reale Projekte
Im Laufe des Kurses wandten die Studierenden ingenieurtechnische Prinzipien auf reale Projekte an. In der ersten Woche brainstormten die Teilnehmenden Produktideen, die sie entwerfen wollten; analysierten Vor- und Nachteile und führten umfangreiche Hintergrundrecherchen zu bestehenden Standards, Produkteigenschaften und möglichen Verbesserungen durch.
Iteration von Produktdesigns
Von da an arbeiteten die Studierenden in den folgenden Wochen durch einen iterativen Designprozess, wählten ein "Produkt" aus, das sie entwickeln wollten, und evaluierten "Ingenieureinschränkungen", "Materialauswahl", "Lastfaktoren" und andere Elemente. Die Teilnehmenden holten "Feedback" von ihren Mitstudierenden und Mentoren zu ihren CAD-Designs ein und testeten ihre Schemata durch Ingenieursimulationen, um ihre "Durchführbarkeit" zu überprüfen.
Schnelles Prototyping in hochmodernen Laboren
Anschließend bauten sie Prototypen ihrer Designs in den hochmodernen Laboreinrichtungen des Ingenieurbereichs mit einer Fläche von "3000 Quadratmetern", die Maker Spaces mit "3D-Druckern", "Laserschneidern", "Guss- und Formmaschinen" sowie einer Vielzahl anderer Fertigungsausrüstungen umfassen.
Fokussierung auf Nachhaltigkeit durch innovatives Instructional Design
In Woche 6 des Kurses nahmen die Studierenden an einem Workshop "Design for Manufacturing" teil, in dem Ciriello innovatives Instructional Design anwendete, um die Teilnehmenden mit Nachhaltigkeitsthemen zu beschäftigen. Mit generativer künstlicher Intelligenz destillierte Ciriello zentrale Konzepte aus der neuen Ecodesign-Verordnung für nachhaltige Produkte (ESPR) in ein farbgedrucktes Kartendeck.
Ein spielerischer Ansatz zum Lernen
Anschließend engagierten sich die Studierenden in einem "gamifizierten" Ansatz zum Lernen, indem sie Karten aus dem Deck zogen und Nachhaltigkeitsinterventionen anwendeten, um ihre "Produkte" zu verbessern. Die Karten enthielten Herausforderungen für die Studierenden, wie:
- Implementierung einer Designstrategie, die sich auf die Schaffung von Produkten mit minimalem Materialverbrauch und modularer Architektur konzentriert, bei der Komponenten leicht zerlegt und wiederverwendet oder recycelt werden können.
- Nutzung von 3D-Druck zur Herstellung von Ersatzteilen oder Komponenten, die bedarfsgerecht produziert werden können, um die Wiederverwendung vorhandener Produkte zu fördern, indem die Möglichkeit geboten wird, abgenutzte oder beschädigte Teile zu ersetzen.
- Auswahl von Stahlqualitäten, die in Recyclingprogrammen weit verbreitet akzeptiert werden, wie Kohlenstoffstahl und rostfreier Stahl, die mit minimalem Qualitätsverlust eingeschmolzen und wiederverwendet werden können.
- Gestaltung von Formen und Werkzeugen, die eine einfache Demontage und Montage von Teilen ermöglichen, sodass schnelle Reparaturen bei spritzgegossenen Produkten durchgeführt werden können und die Hürden zur Aufrechterhaltung der Produktfunktionalität verringert werden.
Verwendete FähigkeitenErstellung von Digitalen Produktpässen zur Anzeige von Produktdaten
Da Digitale Produktpässe (DPPs) einen wesentlichen Bestandteil der ESPR-Gesetzgebung darstellen, war ein zentrales Element des Workshops, die Studierenden DPPs erstellen zu lassen, um die Produktdetails zu kommunizieren, an denen sie wochenlang gearbeitet hatten.
Ciriello ist ein Experte für projektbasiertes Lernen und rechnergestütztes Ingenieurdesign und hat umfassend zu diesen Themen geforscht und gelehrt. Daher wollte er generative KI in die Lernaktivitäten für Digitale Produktpässe integrieren.
Beschleunigung der DPP-Erstellung mit generativer KI
Mit PicoNext luden die Studierenden ihre Rohdaten und Notizen zu ihren Produktdesigns in den PicoNext KI-Assistenten hoch. Anschließend wählten sie eine DPP-Vorlage aus, die mit ihrer Produktkategorie übereinstimmt und den Berichtspflichten der ESPR-Verordnung entspricht – einschließlich Produkteigenschaften wie Rohmaterialzusammensetzung, Recyclebarkeit, Vorhandensein von besorgniserregenden Stoffen, Haltbarkeit und mehr.
Der PicoNext AI-Assistent analysierte die Daten und generierte Zusammenfassungsabsätze für jede Kategorie des Digitalen Produktpasses, die die Studierenden weiter bearbeiten und überarbeiten konnten. Anschließend veröffentlichten die Studierenden ihre DPPs in prägnant formatierten Landing Pages, um sie mit Kollegen zu teilen und in ihre endgültige Kursarbeit einzufügen. Da die ESPR-Verordnung das Konzept eines „Datenträgers“ beinhaltet – oder eine einfache Möglichkeit für Verbraucher, auf die DPP-Daten zuzugreifen – konnten die Studierenden auch einen QR-Code herunterladen, der einen direkten Link zu ihrer formatierten DPP-Landing Page bereitstellt.
Die Erstellung von Digitalen Produktpässen ist ein wichtiger Weg, um die Rentabilität (ROI) zu kommunizieren und zu kritisieren, und wir wollten, dass unsere Studierenden mit den besten Praktiken dafür vertraut sind – insbesondere, da in den nächsten Monaten und Jahren neue Vorschriften in Kraft treten.
Durch den Einsatz von generativer KI in PicoNext konnten wir eine kleine Anzahl von Produkteigenschaften in einem Daten-Lakehouse nutzen, um in kürzester Zeit eine ansprechende DPP-Landing Page für Kunden zu erstellen.„Die Erstellung von Digitalen Produktpässen ist ein wichtiger Weg, um die Rentabilität (ROI) zu kommunizieren und zu kritisieren, und wir wollten, dass unsere Studierenden mit den besten Praktiken dafür vertraut sind – insbesondere, da in den nächsten Monaten und Jahren neue Vorschriften in Kraft treten“, sagte Ciriello. „Durch den Einsatz von generativer KI in PicoNext konnten wir eine kleine Anzahl von Produkteigenschaften in einem Daten-Lakehouse nutzen, um in kürzester Zeit eine ansprechende DPP-Landing Page für Kunden zu erstellen.“
Realweltliche Auswirkungen mit evidenzbasierter Ingenieurwissenschaft erreichen
Für Ciriello besteht die Hilfe für Studierende bei der Integration von Eco-Design und Digitalen Produktpässen nicht nur darin, ihnen zu helfen, die Vorschriften in Europa und darüber hinaus einzuhalten – es geht darum, ihnen zu helfen, evidenzbasierte Ingenieurentscheidungen zu treffen, die die Nachhaltigkeit erhöhen.
Wenn die Studierenden die Trade-offs im Produktengineering – hinsichtlich Rohstoffen, Haltbarkeit, Reparierbarkeit, Recycling und mehr – durch die Brille des Eco-Designs betrachten, sind sie besser gerüstet, um nachhaltigere Produkte in der Organisation zu schaffen, für die sie letztendlich arbeiten werden.
Und da ihre erstklassige Ausbildung Themen wie künstliche Intelligenz, digitale Zwillinge, schnelles Prototyping und Digitale Produktpässe umfasst, sind die Ingenieurstudierenden von King's College nicht nur bei zukunftsorientierten Arbeitgebern gefragt, sondern bereit, auch realweltliche Auswirkungen zu erzielen.
