DesignCampus for engineers
Bildungskooperationsprojekt macht zukünftige Konstrukteure mit maschinellen Lernverfahren zu Experten in der Blechkonstruktion.
Forschungsschwerpunkt: Applied Artificial Intelligence
Der „DesignCampus for engineers“ ist ein auf drei Jahre angelegtes Projekt aus einer Bildungskooperation zwischen der TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH und dem Institut für Produktentwicklung (IPEK) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Ziel dieser Zusammenarbeit ist es, zukünftige Konstrukteure aus der ganzen Welt mittels zielgerichtet eingesetzter maschineller Lernverfahren dabei zu unterstützen, Experten in der Blechkonstruktion zu werden. Das FZI Forschungszentrum Informatik bringt seit Projektbeginn Kompetenzen im Bereich Machine Learning ein und setzt Teile der Lösung prototypisch in einer Web-Applikation um.
Im April 2021 startete der DesignCampus offiziell. Drei Jahre lang analysieren nun Wissenschaftler*innen, gemeinsam mit Industrievertreter*innen, wie die Konstruktion mit Blech vereinfacht und verbessert werden kann. Die Studierenden werden hierfür, unter der Leitung von KIT-Projektleiter Markus Döllken, mit einer Eye-Tracking-Brille während des Konstruierens beobachtet. Aus den Eye-Tracking-Studien lassen sich Optimierungspotenziale ableiten und Gestaltungsrichtlinien können auf Basis detaillierter und objektiver Daten weiterentwickelt werden.
Darüber hinaus werden fertige Blechkonstruktionen gesammelt und bezüglich ihres Optimierungspotenzials analysiert. Dabei ist nicht nur die finale Bewertung des Potenzials entscheidend, sondern gleichermaßen die Begründung für ebendieses.
Lernender Algorithmus greift Studierenden unter die Arme
Mit den gesammelten Datensätzen wird ein lernender Algorithmus entwickelt, der den Studierenden direkt während des Konstruierens unter die Arme greifen soll. „Ziel ist es, dass die Software – gerade am Anfang – beim Konstruieren von kleineren Baugruppen unterstützt. Sie soll den Studierenden Möglichkeiten aufzeigen, warum ein Teil beispielsweise schneller, kostengünstiger oder stabiler mit Blech konstruiert werden kann als mit einem anderen Verfahren“, sagt Jörg Heusel, Abteilungsleiter R&D Sheet Metal Design MT bei Trumpf. Dies wird umgesetzt, indem die Optimierbarkeit der ersten Blechkonstruktionsentwürfe der Studierenden automatisiert analysiert wird und hilfreiche Hinweise bezüglich anwendbarer Gestaltungsrichtlinien gegeben werden. So sollen die Studierenden zielgerichtet geschult und die Blechkonstruktionen iterativ verbessert werden.
FZI: Konstruktionsunterstützung in Web-Applikation
Hier unterstützt das FZI und arbeitet eng mit dem KIT-Institut IPEK und Optimate, einem TRUMPF Start-up, zusammen. Das FZI fokussiert sich auf die Themen maschinelles Lernen und die prototypische Umsetzung dieser digitalen Konstruktionsunterstützung in einer Web-Applikation. Es wird Geometric Deep Learning verwendet, um die Fülle der 3D- Informationen auszuschöpfen. Zudem werden Modelle aus dem Bereich Explainable AI angewandt, um den Studierenden möglichst gutes Feedback bezüglich des Verbesserungspotenzials zu geben.
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