King’s College London (King's) ist eine der ältesten und angesehensten Universitäten in England, die konstant Spitzenplatzierungen im Vereinigten Königreich und weltweit erzielt.
Unter der Leitung von Dr. Francesco Ciriello, Senior Lecturer in Ingenieurausbildung und Experte für projektbasiertes Lernen und rechnergestütztes Ingenieurdesign, haben die Studierenden nun einen praxisnahen Kurs, der sie mit den Werkzeugen ausstattet, um nachhaltige Produkteigenschaften mithilfe von DPPs zu erstellen und zu kommunizieren.
Gegründet im Jahr 1829 bietet die Institution hochgeschätzte Programme in Rechtswissenschaft, Medizin, Management, Kunst und mehr an. Tatsächlich ist das Department of Engineering der Universität eines der führenden Ingenieurschulen im Vereinigten Königreich, die eine Vielzahl von Studiengängen mit innovativen Forschungsmöglichkeiten, modernsten Einrichtungen und starken Verbindungen zur Industrie anbietet.
Schulung der nächsten Generation von Produktführern
Die Ingenieurausbildung hat für das Ingenieurwesen stets oberste Priorität, um die Studierenden an der Spitze aktueller Ingenieurt Themen zu halten. Für Dr. Ciriello, Senior Lecturer für Ingenieurausbildung am King's College, steht die Ausbildung der Studierenden im Bereich Nachhaltigkeit im Vordergrund seines Lehrplans.
Immersiver Kurs in Computational Design für die Fertigung
Angesichts der Bedeutung von Öko-Design – für zukünftige Generationen und im Hinblick auf neue Vorschriften – unterstützt der Workshop „Design für Nachhaltigkeit“ unseres Kurses die Studierenden dabei, umfassende Themen zur Nachhaltigkeit zu diskutieren, um schnell Strategien zu entwickeln, die sie auf ihre vielfältigen und offenen Projekte anwenden können.
„Unser Kurs ‚Design für Fertigung‘ nutzt neue rechnergestützte Denkweisen, die in Kombination mit kritischen Fertigungsfähigkeiten den Studierenden helfen, kommerzielle Produkte zu gestalten und komplexe Abwägungen zu managen. Die Studierenden durchlaufen den gesamten Design- und Herstellungsprozess und wenden KI-unterstützte Technologien an, um Prototypprodukte zu entwerfen, zu iterieren und zu bauen und ihre Ideen von der Konzeption bis zur Implementierung und Herstellung zu bringen“, sagte Ciriello.
„Angesichts der Bedeutung von Öko-Design – für zukünftige Generationen und im Hinblick auf neue Vorschriften – unterstützt der Workshop ‚Design für Nachhaltigkeit‘ unseres Kurses die Studierenden dabei, umfassende Themen zur Nachhaltigkeit zu diskutieren, um schnell Strategien zu entwickeln, die sie auf ihre vielfältigen und offenen Projekte anwenden können.“
Zukunftsorientiertes instructional design
Der Kurs behandelt nicht nur zukunftsweisende Themen, sondern Ciriello hat auch eine zukunftsorientierte instructional design – indem er Gamification, schnelles Prototyping und generative Ideenfindung in den Lernprozess der Studierenden integriert.
Anwendung von rechnergestützter Ingenieurtechnik auf reale Projekte
Im Verlauf des Kurses wandten die Studierenden Ingenieurprinzipien auf reale Projekte an. In der ersten Woche brainstormten die Teilnehmer Produktideen, die entworfen werden sollten; analysierten Vor- und Nachteile; und führten umfassende Hintergrundrecherchen zu bestehenden Standards, Produktmerkmalen und potenziellen Verbesserungen durch.
Iteration von Produktdesigns
Von dort aus arbeiteten die Studierenden in den folgenden Wochen durch einen iterativen Designprozess, wählten ein Produkt zum Bau aus und bewerteten dabei technische Einschränkungen, Materialentscheidungen, Lastfaktoren und andere Elemente. Die Teilnehmenden holten sich Feedback von Gleichaltrigen und Mentoren zu ihren computergestützten Zeichnungen (CAD) und führten ihre Schaltpläne durch technische Simulationen, um deren Durchführbarkeit zu testen.
Schnell-Prototyping in modernen Laboren
Anschließend konstruierten sie Prototypen ihrer Entwürfe in den hochmodernen Laboren des Ingenieurdepartments mit einer Fläche von 3000 Quadratmetern, die Makerspaces mit 3D-Druckern, Laserschneidern, Gieß- und Formmaschinen sowie einer Vielzahl anderer Fertigungsgeräte umfassen.
Fokussierung auf Nachhaltigkeit durch innovative Gestaltung des Unterrichts
In der 6. Woche des Kurses nahmen die Studierenden an einem Workshop „Design for Manufacturing“ teil, in dem Ciriello innovative Lehrdesigns anwandte, um die Teilnehmenden mit Nachhaltigkeitsthemen zu engagieren. Mithilfe von generativer künstlicher Intelligenz destillierte Ciriello die Schlüsselkosten aus den neuen Ecodesign-Richtlinien für nachhaltige Produkte der Europäischen Union (ESPR) in ein farbig gedrucktes Kartenspiel.
Ein gamifizierter Ansatz für das Lernen
Anschließend engagierten sich die Studierenden in einem gamifizierten Ansatz für das Lernen, zogen Karten aus dem Stapel und wendeten Nachhaltigkeitsinterventionen an, um ihre Produkte zu verbessern. Die Karten enthielten Herausforderungen, die die Studierenden bearbeiten mussten, wie:
- Implementierung einer Designstrategie, die sich auf die Schaffung von Produkten mit minimalem Materialverbrauch und einer modularen Architektur konzentriert, bei der Komponenten leicht zerlegt und wiederverwendet oder recycelt werden können.
- Nutzung von 3D-Druck, um Ersatzteile oder Komponenten zu erstellen, die bedarfsgerecht produziert werden können, und die Wiederverwendung vorhandener Produkte zu fördern, indem die Mittel zur Verfügung gestellt werden, um abgenutzte oder beschädigte Teile zu ersetzen.
- Auswahl von Stahlgüten, die in Recyclingprogrammen weit verbreitet akzeptiert sind, wie Kohlenstoffstahl und Edelstahl, die mit minimalem Qualitätsverlust eingeschmolzen und wiederverwendet werden können.
- Gestaltung von Formen und Werkzeugen, die eine einfache Zerlegung und Wiederzusammenbau von Teilen ermöglichen, um schnelle Reparaturen bei spritzgegossenen Produkten zu ermöglichen und die Hürden zur Aufrechterhaltung der Produktfunktionalität zu reduzieren.
Verwendete FähigkeitenErstellung digitaler Produktpässe zur Präsentation von Produktdaten
Da digitale Produktpässe (DPPs) ein wichtiger Bestandteil der ESPR-Gesetzgebung sind, bestand ein zentrales Element des Workshops darin, 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 computergestützte Ingenieurgestaltung – hat umfassend zu den Themen geforscht und Vorträge gehalten – und wollte daher generative KI in die Lernaktivitäten für digitale Produktpässe einbringen.
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. Dann wählten sie eine DPP-Vorlage aus, die mit ihrer Produktkategorie übereinstimmt und den Berichtspflichten der ESPR-Verordnung entspricht – einschließlich Produktmerkmale wie Rohmaterialzusammensetzung, Recyclierbarkeit, Vorhandensein von Substanzen von Interesse, Haltbarkeit und mehr.
Der PicoNext AI-Assistent analysierte die Daten und generierte Zusammenfassungsabsätze für jede Kategorie des Digital Product Passport, die die Studierenden weiter bearbeiten und überarbeiten konnten. Anschließend veröffentlichten die Studierenden ihre DPPs auf prägnant gestalteten Landing Pages, um sie mit Kollegen zu teilen und in ihre endgültige Studienarbeit einzufügen. Da die ESPR-Verordnung das Konzept eines "Datenträgers" umfasst – also 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 Digital Product Passports ist eine wichtige Möglichkeit, um über die Rentabilität (ROI) zu kommunizieren und diese zu kritisieren, und wir wollten, dass unsere Studierenden mit den besten Praktiken dafür gut vertraut sind – insbesondere, da in den nächsten Monaten und Jahren neue Vorschriften in Kraft treten.
Durch die Nutzung von generativer KI in PicoNext konnten wir eine kleine Menge an Produkteigenschaften in einem Data Lakehouse nutzen, um in kürzester Zeit eine ansprechende DPP-Kunden-Landing-Page zu erstellen.„Die Erstellung von Digital Product Passports ist eine wichtige Möglichkeit, um über die Rentabilität (ROI) zu kommunizieren und diese zu kritisieren, und wir wollten, dass unsere Studierenden mit den besten Praktiken dafür gut vertraut sind – insbesondere, da in den nächsten Monaten und Jahren neue Vorschriften in Kraft treten“, sagte Ciriello. „Durch die Nutzung von generativer KI in PicoNext konnten wir eine kleine Menge an Produkteigenschaften in einem Data Lakehouse nutzen, um in kürzester Zeit eine ansprechende DPP-Kunden-Landing-Page zu erstellen.“
Realistische Auswirkungen mit evidenzbasiertem Engineering erzielen
Für Ciriello ist es mehr als nur eine Unterstützung, die Studierenden bei der Einhaltung der Vorschriften in Europa und darüber hinaus zu helfen – es geht darum, ihnen zu helfen, evidenzbasierte Engineering-Entscheidungen zu treffen, die die Nachhaltigkeit fördern.
Wenn die Studierenden mit den Abwägungen im Produktengineering – bei Rohstoffen, Haltbarkeit, Reparierbarkeit, Recycling und mehr – durch die Linse des ökologischen Designs konfrontiert werden, sind sie besser gerüstet, um nachhaltigere Produkte in den Organisationen zu schaffen, in denen sie letztendlich arbeiten werden.
Und da ihre erstklassige Ausbildung Themen von künstlicher Intelligenz und digitalen Zwillingen bis hin zu Rapid Prototyping und Digital Product Passports umfasst, sind die Ingenieurstudierenden des King's College nicht nur bei zukunftsorientierten Arbeitgebern gefragt, sondern bereit, auch realistische Auswirkungen zu erzielen.
