Wie klingt ein Bauwerk? Und was verraten seine Schwingungen über seinen Zustand? Diesen ungewöhnlichen Fragen gingen Studierende verschiedener Thüringer Hochschulen und Disziplinen beim Science Camp „STRUCTURAL ECHOES“ vom 24. September bis 2. Oktober an der Technischen Universität Ilmenau und der Bauhaus-Universität Weimar nach.
„In den Science Camps der Allianz THÜRING kommen Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen, Erfahrungen und Perspektiven zusammen – genau darin liegt die Chance für fruchtbare Dialoge, neue Ideen, nachhaltige Impulse und langfristige Verbindungen weit über diese Woche hinaus“, erklärte Prof. Anja Geigenmüller, Vizepräsidentin für Studium und Lehre, zur Eröffnung des bereits 5. ProTELC Sommer Science Camps.
Ziel des Camps sei es, technische und kreative Zugänge miteinander zu verbinden, die Zusammenarbeit über Fach- und Hochschulgrenzen hinweg zu stärken und gemeinsam neue Wege zu erkunden – interdisziplinär, international und bewusst auch außerhalb der eigenen Komfortzone, so Prof. Lars Abrahamczyk von der Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Bauhaus-Universität Weimar.
Insgesamt 23 Master-Studierende aus vier Thüringer Hochschulen nahmen am Camp teil: Studierende der TU Ilmenau, der Bauhaus-Universität Weimar, der Hochschule Schmalkalden und der EAH Jena unterschiedlichster Studiengänge wie Bauingenieurwesen, Digital Engineering, Natural Hazards and Risk in Structural Engineering, Computer Science, Mechatronics & Robotics, Scientific Instrumentation oder Data Science.
In interdisziplinären Teams bauten sie kleine Modellstrukturen und statteten diese mit moderner Messtechnik aus. Beschleunigungssensoren und faseroptische Sensorik machten selbst kleinste Bewegungen messbar. Anschließend wurden die Modelle auf einem Rütteltisch kontrollierten Anregungen ausgesetzt und die entstehenden Schwingungen analysiert.
Verbindung von Theorie und Praxis
Dabei legten die Studierenden in Ilmenau und Weimar selbst Hand an: Statt fertige Sensoren zu verwenden, bauten sie die faseroptischen Sensoren aus einem Stück Glasfaser. Anschließen verwendeten sie ihn an verschiedenen in Weimar zusammengebauten Aufbauten, sowohl als Verschiebungssensor als auch als Torsionssensor. Dabei nutzen sie das Ilmenauer Open Source Interferometerauswertesystem OpenRRI. In Weimar kombinierten die Studierenden den Faseroptischen Sensor mit dem von der Bauhaus-Universität Weimar zur Verfügung gestellten und durch die Studierenden zu installierenden Messsystem, um die Messantworten zu vergleichen.
„Diese Verbindung von Theorie und Praxis ist für mich besonders spannend – also zu verstehen, wie Sensorik und Datenanalyse konkret funktionieren und wie man sie in eigenen Projekten anwenden kann“, sagt Daniel, Masterstudent der Mechatronik und Robotik an der Hochschule Schmalkalden.
Auch Charan, Masterstudent der Data Science an der TU Ilmenau, nutzte das Camp, um sein praktisches Wissen zu vertiefen. Als studentische Hilfskraft im FabLab der Universität hatte er bereits mit Sensoren gearbeitet und wollte nun weitere Erfahrungen sammeln.
Wir haben hier viel Spaß und lernen eine Menge. Und das ist auch ein Grund, warum ich mich für die TU Ilmenau entschieden habe: Man kommt in persönlicher Atmosphäre direkt mit den Professorinnen und Professoren in Kontakt – das Studium fühlt sich nicht anonym an, sondern fast wie ein Zuhause.
Aus den Messdaten, die Daniel und Charan in Ilmenau und Weimar erhoben, entstanden Visualisierungen und digitale Zwillinge der Modellstrukturen. Mit Open-Source-Werkzeugen und Simulationen in OpenSees untersuchten die Studierenden anschließend in Weimar das dynamische Verhalten ihrer Modelle und lernten dabei grundlegende Konzepte des Structural Health Monitoring kennen – also der sensorbasierten Überwachung des Zustands von Bauwerken und technischen Strukturen.
Sinnlich erfahrbare Perspektive auf das Verhalten von Bauwerken
Doch „STRUCTURAL ECHOES“ ging noch einen Schritt weiter: Die Studierenden machten die Schwingungen ihrer Modelle auch hörbar. Mithilfe der sogenannten Sonifikation übersetzten sie Messdaten in Klänge. So entstand aus abstrakten Kurven und Zahlen eine zusätzliche, sinnlich erfahrbare Perspektive auf das Verhalten von Bauwerken. Für die Teilnehmenden wurde damit nicht nur sichtbar, sondern auch hörbar, wie Strukturen auf ihre Umgebung reagieren.
„Die Studierenden waren unglaublich engagiert und haben teils bis spät in die Nacht an den Experimenten gearbeitet“, berichtet Prof. Thomas Kissinger, stellvertretender Leiter des Instituts für Prozessmess- und Sensortechnik der TU Ilmenau. Gemeinsam mit Felix Hellmann und Christopher Tom Ries betreute er den ersten Teil des Camps in Ilmenau.
Parallel dazu erhielten die Studierenden bei einer Exkursion zum Fraunhofer IDMT, einem Vortrag von Prof. Florian Römer zu KI in der Messtechnik und praxisnahen Erfahrungen in den Fachgebieten Data-intensive Systems and Visualization Group (dAI.SY) sowie Neuroinformatik und Kognitive Robotik weitere Einblicke in den Forschungsstandort.
Zum Abschluss präsentierten die Studierenden an der Bauhaus-Universität Weimar ihre Ergebnisse – und zeigten damit auch: Wer wissen will, wie es einem Bauwerk geht, muss manchmal nicht nur genau hinschauen – sondern auch hinhören.
Kontakt
Sabine Fincke
Projektmitarbeiterin ProTELC - Pro Thuringian Engineering Life Cycle