Die Lausitz gewinnt!
Mit attraktiver Fachkräfteausbildung von morgen!

3D-Produktpräsentation einer technischen Anlage 3D-Produktpräsentation einer technischen Anlage

Mit dem Einzug digitaler Zwillinge in die Fachkräfteausbildung wächst der Lausitz die Chance zu, sich in der Berufsausbildung technologisch an die Spitze zu setzen und zu den attraktivsten Ausbildungsregionen Europas aufzuschließen. Diese Website wendet sich an alle Ausbildungsbetriebe und Berufsschulen in der Lausitz, die sich mit uns auf diesen Weg begeben wollen.

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Sie erfahren hier:

  • Was ein digitaler Zwilling für die Fachkräfteausbildung ist,
  • Wie Sie damit die Ausbildung beschleunigen
  • und die Ausbildungsqualität gleichzeitig steigern!

Und wir befähigen Sie mit dieser Website, digitale Zwillinge für Ihre Ausbildungsthemen selbst herzustellen! Dafür erhalten Sie hier:

  • Softwaretools und Schritt-für-Schritt-Anleitungen für die Produktion digitaler Zwillinge,
  • Zugriff auf das Learning Management System moodle
  • sowie Erfahrungsberichte von Ausbildern, die mit digitalen Zwillingen arbeiten.

ZUKUNFTSWEISENDE UNTERRICHTSTECHNOLOGIE

Was ist ein digitaler Zwilling für die Fachkräfteausbildung?

Wenn wir von digitalen Zwillingen für die Fachkräfteausbildung sprechen (englisch digital twin oder kurz DigiTwin), so meinen wir damit Lernsoftware, deren Kernstück ein voll animiertes, hoch realistisches 3D-Modell des technischen Systems ist, dem die Ausbildung gilt.

Das 3D-Modell zeigt geometrisch exakt und technisch korrekt, wie das technische System aufgebaut ist, wie es funktioniert und was es leistet.

Mit einem User Interface können Schüler und Ausbilder mit dem 3D-Modell interagieren, können buchstäblich in das technische System eintauchen, können es aus jeder Perspektive betrachten, virtuell steuern und seine Verhaltensweise studieren.

Darüber hinaus sind alle erklärenden und weiterführenden Informationen, die für ein umfassendes Verständnis des technischen Systems wichtig sind, entweder direkt mit dem 3D-Modell verknüpft oder per Mausklick abrufbar.

Gestützt auf einen digitalen Zwilling mit diesem Zuschnitt, erhalten Lernende so schnell und effizient wie mit keinem anderen Unterrichtsmedium ein vollständiges, fundiertes Bild des technischen Systems, das Gegenstand ihrer Ausbildung ist!

SOFTWARE-DESIGN UNTERSTÜTZT LERNFORTSCHRITT

Mit dem perfekten modularen Software-Design zum Lernerfolg

Von 2019 bis 2022 testete das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität (TU) Dresden in einem anspruchsvollen Pilotprojekt, ob und wie digitale Zwilling auch in der Ingenieur-Ausbildung einsetzbar sind.

Gemeinsam mit der Softwareschmiede 3D Interaction Technologies (3DIT) entwickelten Dozent Dr. Kupfer und sein Team eine Lernsoftware für Ausbildung von Kunststofftechnikern. Kernstück der Software ist ein digitaler Zwilling einer Spritzgießmaschine.

Die Software gliedert sich in vier Module. Jedes Modul unterstützt einen Schritt im Ausbildungsprozess:



Das Modul „Lektionen“ dient der Erstvermittlung des Unterrichtsstoffes.

In perfekt durchchoreografierten Lektionen macht eine virtuelle Lehrerin die Lernenden mit der Technologie des Spritzgießens vertraut. In jedem Augenblick ihres Vortrages stützt sie sich auf den digitalen Zwilling der Spritzgießmaschine, nutzt ihn perfekt als Illustrationswerkzeug, führt den Lernenden alles, was sie sagt, plastisch und realitätsgetreu vor Augen.

In seiner Vorlesungsreihe über Kunststofftechnik spielt Dr. Kupfer die Lektionen abschnittsweise ab, löst dann mit seinen Studenten die Fragen des Quizzmoduls (siehe nächster Abschnitt) und steigt anschließend ins Gespräch mit ihnen ein, wie gut sie den Stoff aus der zuvor gezeigten Lektion verstanden haben, bzw. was sie nicht verstanden haben. Verständnisschwierigkeiten baut er dann noch während der Vorlesung ab. So entwickelte Dr. Kupfer eine neue, sehr dialogisch geprägte Art der Vorlesung. In Umfragen bestätigen die Studenten, dass sie diese neue Art der Stoffvermittlung sehr wertschätzen und als Vorbild für eine Ingenieurausbildung der Zukunft betrachten.

Ein Quizz-Modul dient der Wiederholung und Festigung des Wissens.

Indem die Lernenden Fragen beantworten und kleine Aufgaben lösen müssen, rekapitulieren und verinnerlichen sie den Unterrichtsstoff.

Das Modul „Maschinen-Atlas“ unterstützt Lernende im Selbststudium.

Gestützt auf den Zwilling der Spritzgussmaschine gehen die Lernenden auf eine Erkundungstour durch die Maschine, machen sich mit Baugruppen und Komponenten vertraut, können den Spitzgussprozess starten und erleben dann, wie die Maschine funktioniert, und sie können den Zwilling sogar mit einem virtuellen Bedienpanel steuern und erlernen so auch grundlegende Muster der Bedienung.

Das Fehler-Modul hilft den Lernenden, den Einfluss der Maschineneinstellungen auf den Spritzgieß-Prozesses zu verstehen.

Mit einem Bedienpanel stellen die Lernenden Stellgrößen wie die Werkzeugtemperatur und die Einspritzgeschwindigkeit ein. Dann starten sie den Spritzgussprozess und sehen, wie sich das Produkt – der Spritzling - aufbaut. Weist der Spritzling Fehler auf, müssen die Lernenden die Maschineneinstellungen korrigieren und den Prozess erneut starten. Über mehrere Iterationsschleifen hinweg lernen sie so typische Spritzgussfehler kennen und finden die richtigen Maschinen-Einstellungen. Die Ausbildung gewinnt so einen starken Praxisbezug.

Vor drei Jahren setzte Dr. Kupfer die Software zum ersten Mal in seiner Vorlesungsreihe über Kunststofftechnik ein - und war vom Effekt überrascht:

Ich schaffte den Stoff von vier Vorlesungen jetzt in drei, und Themen, die ich meinen Studenten früher nur mit viel Mühe erklären konnte, verstanden sie nun in Windeseile. Und: Sie fragten mich schon in der ersten Vorlesung nach Dingen, die sie früher auch nach der vierten Vorlesung noch nicht auf dem Schirm hatten.

Nutzen digitaler Zwillinge für die Ausbildung

Ihre Lehrveranstaltung wird verständlicher, attraktiver, effizienter

Gewinn für die Ausbildung

Beschleunigung des Ausbildungstempos um 25%!

Lehrer schaffen den Stoff von vier Unterrichtseinheiten in zwei bis drei Einheiten.

Vertiefung des Fachwissens um rund 25%!

Trotz des höheren Tempos flacht die Ausbildung nicht ab. Im Gegenteil: Schüler verstehen den Unterrichtsstoff schneller und besser. Sie gewinnen ein tieferes Verständnis und ein Mehr an Fachwissen!

Kosteneffizienzgewinn um rund 25%!

Auch wenn statistisch einer von vier Lehrern in den kommenden Jahren Ihr Lehrer-Team verlässt, sorgt der Effizienzgewinn durch digitale Zwillinge dafür, dass Sie mit dem kleineren Team genauso viele Schüler wie bisher ausbilden können.

Vorteile für Lehrer

Schnellere und bessere Unterrichtsvorbereitung

Mit dem Lektionen-Modul erhalten Sie perfekt durchchoreografierte Unterrichtsstunden zum Pflichtstoff, während Sie den Maschinenatlas für die perfekte Illustration Ihrer Unterrichtsthemen heranziehen können.

Entlastung von Routineaufgaben

Das Lektionen-Modul nimmt Ihnen im Frontalunterricht die Einführung von neuem Unterrichtsstoff und die Veranschaulichung des Stoffes mit aussagekräftigen Bildern ab.

Individualisierung des Unterrichts

Dafür können Sie sich auf Verständnisschwierigkeiten Ihrer Schüler konzentrieren und individuell abbauen.

Vorteile für Schüler

Spaß am Lernen mit Wow-Effekt

Ihre Schüler wertschätzen die neue Art der Stoffvermittlung mit digitalen Zwillingen sehr, denn der Umgang mit 3D-Welten ist ihnen aus Computerspielen vertraut. Sie überraschen und begeistern sie damit.

Schnelleres und effizienteres Lernen

Die extrem realitäts- und detailgetreue räumliche und zeitliche Darstellung der Objekte und Prozesse erleichtert Ihren Schülern das Verständnis enorm. Sie verbessern ihre Note und wachsen mit dem Erfolg.

Gewinn an Praxisnähe

Mit Werkzeugen wie der virtuellen Steuerung und dem Fehlermodul gestalten Sie Ihren Unterricht sehr praxisnah, Ihre Schüler können ihr Wissen zur Lösung von Aufgaben aus der beruflichen Praxis einsetzen, auch wenn keine Maschine zur Verfügung steht.

Vorteile für Schulen

Gewinn an Attraktivität

Sie gewinnen das Image einer hoch innovativen Ausbildungseinrichtung, die hinsichtlich der Technologie des Unterrichtens und des Spaßes am Lernen wegweisend ist.

Keine Abstriche an der Ausbildung trotz schrumpfender Lehrerzahlen

Wenn Ihre Lehrer Wissen schneller vermitteln, gewinnen Sie Zeit für Themen, die Sie bisher nicht behandeln konnten, und/oder Sie können den Durchsatz und die Qualität der Ausbildung selbst dann halten, wenn Sie Ihren Lehrauftrag mit weniger Lehrern erfüllen müssen, weil ein Teil von ihnen in den nächsten Jahren in den Ruhestand geht.

PRODUKTIONSWERKZEUGE

Unterstützungsleistungen dieser Website

Sie interessieren sich für moderne Fachkräfteausbildung mit digitalen Zwillingen?
Über diese Website erhalten Sie persönlichen Zugang zu Softwaretools, mit denen Sie digitale Zwillinge für die Ausbildung selbst herstellen können. Das sind der Govie Editor, der Asset Editor, eine 3D-Modellbibliothek und der Work Instructions Editor.

  • Projekt-Manager

    Hier speichern Sie alle Assets: 3D-Modelle technischer Systeme, Fotos, Videos, Grafiken und Tondateien, die Sie für erklärende und weiterführende Informationen heranziehen wollen.
    Teste den Projekt-Manager

  • Media Library

    Hier speichern Sie alle Assets: 3D-Modelle technischer Systeme, Fotos, Videos, Grafiken und Tondateien, die Sie für erklärende und weiterführende Informationen heranziehen wollen.
    Teste die Media Library

  • Asset Editor

    Damit bearbeiten Sie Ihre 3D-Modelle, versehen sie mit Materialien, damit sie möglichst realistisch aussehen und animieren sie.
    Teste den Asset Editor

  • Govie Editor

    Damit produzieren Sie interaktiven 3D-Content für den Unterricht, deren Kernstück ein 3D-Modell des technischen Systems ist, dem Ihr Unterricht gilt. Das Editieren geht damit so einfach und so schnell wie mit PowerPoint.
    Teste den Govie Editor

  • Work Instructions Editor

    Damit produzieren Sie interaktive 3D-Schritt-für-Schritt-Anleitungen.
    Teste den Work Instruction Editor

  • Govie Plattform

    Sie erhalten auf dieser Internet-Plattform Ihren eigenen Workspace – Ihr virtuelles Studio für die Produktion digitaler Zwillinge. Dort verwalten Sie Ihre Projekte, sämtliche Assets und greifen auf die Produktions-Software zu.
    Teste die Govie Plattform

Workflow

Vom CAD Modell zur virtuellen Lernumgebungen

PRAXISBEISPIELE

Beispiele für den Einsatz digitaler Zwillinge in der Ausbildung

  • DigiKunst

    Lernsoftware für die Ausbildung von Kunststofftechnikern

    Kernstück der Software ist ein digitaler Zwilling einer Spritzgussmaschine. Die Software gliedert sich in die Module Lektionen, Maschinen-Atlas, Quizzes und Fehlerbehandlung. Dr. Robert Kupfer vom Institut für Leichtbau und Kunststoff-technik (ILK) der TU Dresden setzt sie seit drei Jahren in seiner Vorlesungsreihe zum Thema Kunststoffverarbeitung im Rahmen der Ausbildung von Ingenieuren für Verfahrenstechnik ein. Dank der Software schafft er den Stoff von vier Vorlesungen nun in drei und konnte gleichzeitig die Ausbildungsqualität deutlich steigern.
    DigiKunst downloaden

  • Wasserstoff-Antriebe

    Interaktives 3D-Modell wasserstoffbasierter Antriebe für Trucks

    Mit einem interaktiven 3D-Modell bildet der HZwo e.V. ein wasserstoff-getriebenes Antriebssystem für Trucks ab. Die Visualisierung ist Teil der Bemühungen des Vereins, sächsische Unternehmen mit der alternativen Antriebstechnik vertraut zu machen. Über ein Auswahlmenü gehen Besucher der Wissensseite auf Erkundungstour durch das 3D-Modell, können sich mit allen Baugruppen und Komponenten des Antriebssystems vertraut machen und lernen, wie eine Brennstoffzelle funktioniert, wie Ingenieure viele Brennstoffzellen zu Stacks verbinden und damit die Energie einer einzelnen Zellen multiplizieren, wie sie die Energie speichern, in mechanische Kraft übersetzen und auf das Fahrwerk übertragen.
    Link auf das Praxisbeispiel

  • Schritt-für-Schritt-Anleitung

    Online-Lösung der Kyffhäuser Pumpen Artern GmbH (KPA)

    2021 orderte Samsung eine große Zahl von Pumpen der KPA GmbH für ein neues Werk in Korea, lehnte jedoch gedruckte Handbücher als Anleitung für Wartungstechniker ab: KPA sollte für die wichtigste Wartungsarbeit – den Wechsel der Gleitringdichtung – digitale Manuals für den praktischen Wartungseinsatz vor Ort liefern. Die Firma wählte interaktive 3D-Schritt-für-Schritt-Anleitungen als Lösung: Dabei zeigt ein 3D-Modell dem Techniker mit Animationen Schritt für Schritt, wie er vorgehen muss. Die Anleitungen sind webfähig: Techniker können sie online mit ihrem Internet-Browser bzw. ihrem Tablet oder Smartphone ausführen.
    Link auf das Praxisbeispiel

MOODLE

Digitale Zwillinge praktisch einsetzen

Haben Sie digitale Zwillinge der technischen Systeme, die Gegenstand Ihrer Fachkräfte-Ausbildung sind, mit dem Govie Editor, dem Asset Editor und/oder dem Work Instructions Editor selbst produziert, so wollen Sie diesen Content sicherlich auch praktisch einsetzen:

Sie erhalten dafür an dieser Stelle auch Zugriff auf das weltweit meistgenutzte Learning Management System (LMS) „moodle“.

Mit moodle können Sie:

  • Unterrichtseinheiten, Vorlesungen und Seminare vorbereiten und durchführen
  • Unterrichtsbegleitende Materialien verwalten
  • Ihre Schüler und deren Lernfortschritt abbilden und immer im Blick behalten
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