Brandschutz im virtuellen Labor

Interview mit Professor Koenders

23.04.2020 von

Laborexperimente sind in Corona-Zeiten eine Herausforderung für die digitale Lehre. Professor Eddie Koenders vom Institut für Werkstoffe und sein Kollege Professor Uwe Rüppel vom Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen hatten 2019 eine zündende Idee. Gemeinsam mit studentischen Hilfskräften programmierten und entwickelten sie via VR-Brille und Smartphone ein virtuelles Bauphysik-Labor für Studierende. Ihr Projekt „VR4Teach“ erhielt den Athene-Preis für Digitale Lehre der Carlo und Karin Giersch-Stiftung.

Mit der VR-Brille lässt sich die Brandentwicklung gefahrlos beobachten.

Professor Koenders, wie kam es zu dem Projekt und welche Erfahrungen haben Sie mit „VR4Teach“ gemacht?

Ich probiere immer gerne etwas Neues aus. Entstanden ist die Idee aus einem Gespräch mit meinem Kollegen Professor Rüppel. Er hat bereits Erfahrungen mit Virtual Reality (VR) gesammelt und sein Institut verfügt über ein VR-Labor. Wir hatten die Idee, die Informatik und Bauphysik darüber miteinander zu verknüpfen. VR ist auch im Bauwesen ein interessantes Themenfeld. Die Technologie vermittelt einen realitätsnahen Eindruck, als wäre man tatsächlich vor Ort. Manchmal sogar so realistisch, dass manchen bei der Nutzung der VR-Brillen schwindelig wurde. Bei den rund 30 Studierenden kam „VR4Teach“ insgesamt sehr gut an.

Informatik und Bauphysik verknüpfen: die VR-Vorlesung von Professor Rüppel (erste Reihe, 3. v.r.) und Professor Koenders (erste Reihe, 2. v.r.) kam bei den Studierenden gut an.

Wie lief die Zusammenarbeit ab?

Das Projekt haben wir interdisziplinär entwickelt und in einer Vorlesung des Instituts für Werkstoffe validiert. Studentische Hilfskräfte konnten das VR-Labor im Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen nutzen, um „VR4Teach" mit zu entwickeln und erste Einblicke in die Einsatzmöglichkeiten der Technologie in den Ingenieurwissenschaften zu erhalten. Es war eine schöne Zusammenarbeit, die insgesamt über ein Semester lief. Gemeinsam haben wir die Idee und Anforderungsanalyse erarbeitet, wobei das Team von Professor Rüppel die entsprechende VR-Software geliefert hat und wir den bauphysikalischen Input.

Herausgekommen ist eine VR-Brille, in die Studierende ihr Smartphone schieben, das dann mit dem Server verbunden wird. Das hat sehr gut funktioniert bei den Studierenden, aber auch bei einem Kolloquium mit deutschen Werkstoffprofessoren und -professorinnen, zu dem das Institut für Werkstoffe im Bauwesen 2019 deutschlandweit eingeladen hatte. Auch die Kolleginnen und Kollegen waren begeistert.

Mit dieser VR-Anwendung sieht man wirklich, was passiert und was wichtig ist. Für die Studierenden war das fantastisch.

Wofür haben Sie die Technologie genau eingesetzt?

Studierende sollten mit Hilfe der VR-Brillen in einem Raum oder Baukörper Kältebrücken sehen und Feuchtigkeit aufspüren können. Mit diesem Ziel haben wir begonnen und die Umsetzung ist uns auch sehr gut gelungen. Das Projekt hat dann in der Folge aber seine eigene Dynamik entwickelt und weitere Anwendungen aus dem Brandschutz kamen dazu.

Wie sahen die aus?

Wir haben einen Brand in einer studentischen WG simuliert. Zu sehen war das gemeinsame Wohnzimmer mit Couch und einem Weihnachtsbaum in einer Raumecke, der irgendwann in Flammen aufging. Visualisiert haben wir die Wärme- und Temperaturentwicklung, die Rauchgasentwicklung, wie sich neue Brandherde entzünden, wie schnell Qualm entsteht und wie wenig Zeit bleibt für die Suche nach einem Fluchtweg, bevor nichts mehr zu erkennen ist. Die Visualisierung war sehr realitätsnah. Man hatte wirklich das Gefühl, dabei zu sein.

Was sollte damit gezeigt werden?

Die Verknüpfung von Theorie und Realität. Wir wollten die Realität mitnehmen in unsere Realisationstabellen. Mit dieser VR-Anwendung sieht man wirklich, was passiert und was wichtig ist. Für die Studierenden war das fantastisch.

Kann VR in Corona-Zeiten Laborübungen ersetzen?

Wir müssen schauen, inwieweit sich das möglicherweise online anbieten lässt. Das hängt sehr von stabilen Internetverbindungen ab. Für Corona-Zeiten müssen wir uns unter Umständen andere Dinge ausdenken. Diese Situation ist für alle neu, für Lehrende und Studierende. Wir müssen erst noch unseren Weg finden.

Womit starten sie ins digitale Semester?

Zunächst einmal bieten wir über Lernplattformen wie „Moodle“ unsere Vorlesungen und Übungen an. Dazu planen wir Vorlesungen, die wir über die Zoom-Plattform live und als Aufzeichnung einstellen. Die Moodle-Übung haben wir bisher schon sehr intensiv genutzt und für die Vor- und Nachbereitung zu Hause läuft das sehr gut. Wir stellen dort Übungsaufgaben ein, mit denen die Studierenden sich sehr effizient auf Fragestellungen einstimmen können, die später so oder ähnlich auch in Klausuren auftauchen. Ich empfehle das meinen Studierenden sehr zur Vorbereitung auf Prüfungen.

Und die Laborpraktika?

Das ist eine Herausforderung. Wir hoffen, dass wir vielleicht Ende Juni oder Anfang Juli im Schichtbetrieb und in kleinen Gruppen doch wieder in die Labore zurückkehren können. Ich war selbst auch mal Student und weiß, wie viel man in den Laboren lernt und die Studierenden wollen das auch ganz praktisch erleben. Ein Praktikum, ein Beton-Experiment ist einfach anders, als eine Folie oder ein Video. Wir wollen aber versuchen, als Ersatz den Laborbesuch bis dahin digital vorzubereiten etwa in Form von Entwürfen für Betonmischungen oder Berechnungen für zu Hause. Dann geht im Sommer, wenn wir vielleicht wieder in die Labore können, alles viel schneller.