virTUro

Das Lern- und Lehrprojekt für Studierende der TU Dresden

Worum geht es bei virTUro?

virTUro ist ein an der Professur für Technik spurgeführter Fahrzeuge entwickeltes Lehr- und Lernprojekt, das sich sowohl an Studierende der Schienenfahrzeugtechnik als auch an alle anderen interessierten Studierende technischer Studienrichtungen richtet.
Ziel des Projektes ist die möglichst komplette Konstruktion bzw. Modellierung eines virtuellen Triebfahrzeuges, das dann in der virtuellen Realität begeh- bzw. erlebbar gemacht wird.
Die Außenhülle des Fahrzeuges wurde im Rahmen einer studentischen Arbeit vorab definiert. Sie bildet die Hülle ("den Rahmen") für die Auslegung, Modellierung und Konstruktion der typischen Baugruppen eines Triebfahrzeuges. Obwohl das Fahrzeug als Dieseltriebfahrzeug konzipiert wurde, ist eine Ableitung von Varianten mit elektrischem, hybridem oder dulen Antrieb denkbar und gewünscht.
Bei virturo erhalten Studierende die Möglichkeit, die in den Vorlesungen und Übungen erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten anzuwenden und zu vertiefen.
Sie können sich die Themenschwerpunkte ihrer Arbeit weitgehend frei wählen und werden von den Mitarbeitern der Professur bei der Bearbeitung unterstützt.
Die Mitwirkung bei virturo ist fakultativ und erfordert Eigeninitiative und die Fähigkeit zur Selbstorganisation. Es handelt sich nicht um eine zusätzliche klassische Lehrveranstaltung, sondern um ein Projekt, dass von der aktiven Beteiligung aller Mitwirkenden lebt.
Die bisherige Verlauf des Projektes kann auf unserem Projektblog nachvollzogen werden.

Seit dem Wintersemester 2019/20 ist das Projekt von der Fakultät Maschinenwesen in den Katalog der Fachübergreifenden Technischen Qualifikation aufgenommen worden. Damit besteht für Studierende der Fakultät Maschinenwesen prinzipiell die Möglichkeit, durch die Mitwirkung bei virturo Leistungspunkte zu erwerben.

Was bietet Ihnen virTUro und wer kann mitwirken?

Das Projekt virturo stellt ein Angebot dar, studienbegleitend und semesterübergreifend komplexe Aufgabenstellungen in den Bereichen Entwurf/Design, Konstruktion, Auslegung, CAD-Modellierung, Berechnung, Simulation und Virtualisierung zu bearbeiten.
Für Studierende bietet sich so die Möglichkeit, ihre im Grund- und Hauptstudium erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten auf konkrete Aufgabenstellungen interdisziplinär anzuwenden, zu festigen und zu vertiefen.
Für die Projektarbeit steht den Studierenden ein eigener Arbeitsraum zur Verfügung, der mit Rechentechnik und einem Whiteboard ausgestattet ist.
Wie in der Praxis üblich, steht die Arbeit in interdisziplinären Arbeitsgruppen im Vordergrund und es wird die Möglichkeit geschaffen, Studierende anderer Jahr- und Studiengänge kennenzulernen und von deren Erfahrungen und Wissen zu profitieren.
Die Mitarbeit im Projekt ermöglicht den Studierenden, (erste) Erfahrungen in Projektmanagement, in Gruppenarbeitsprozessen und ggf. im Umgang mit Spezialsoftware zu sammeln.

In unregelmäßigen Abständen werden auf den Bedarf der Projektarbeit zugeschnittene Workshops und Vorträge von Experten angeboten, um die in den regulären Vorlesungen erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten zu vertiefen bzw. zu erweitern.

Des Weiteren werden Exkursionen zu Neubau- und Instandhaltungswerken der Bahnindustrie durchgeführt, die primär für Mitwirkende bei virturo organisiert werden.

Bei virturo gibt es immer viel zu tun und so lassen sich eine Reihe interessanter Themen für Studienarbeiten ableiten. Wenn Sie also ein Studienarbeitsthema suchen, wird es sicher möglich sein, mit Ihnen gemeinsam eine Aufgabenstellung zu entwickeln, die möglichst gut Ihren Neigungen und Wünschen entspricht.

Seit Juni 2019 verfügt die Professur über ein kleines VR-Labor, sodass die Studierenden ihre Arbeitsergebnisse im Falle von CAD-Modellen/Konstruktionen realitätsnah in einem VR-Szenario betrachten können.

Grundsätzlich steht virturo allen Studierenden offen, die sich für Schienenfahrzeugtechnik interessieren. Im Besonderen ist das Projekt aber ein Angebot an Studierende der folgenden Studienrichtungen:

• Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Schienenfahrzeugtechnik
• Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Technisches Design
• Mechatronik mit Ausbildungsprofil Fahrzeugtechnik und Elektromobilität
• Verkehrsingenieurwesen
• Masterstudiengang Bahnsystemingenieurwesen
• Masterstudiengang Elektromobilität
• Informatik (bes. Medieninformatik)

Welche Themen wurden und werden im Projekt behandelt?

Die Konstruktion einer virtuellen Lokomotive ist sehr komplex und langwierig. In der derzeitigen Projektphase geht es darum, die Platzhalter für komplexe Baugruppen (siehe obenstehende Abbildung) nach und nach durch realistische CAD-Modelle zu ersetzen.
Zu den derzeit noch zu modellierenden bzw. auszulegenden Baugruppen zählen u.a.:

• die Kühlanlage
• die Kraftstoffanlage inklusive der Kraftstofftanks
• die Druckluftanlage inklusive der Bremspneumatik
• die Traktionsenergieversorgung (Generator und Leistungselektronik)

Außerdem besteht die Möglichkeit, bereits erstellte Baugruppen zu weiterzuentwickeln und somit an abgeschlossene Teilprojekte (siehe unten) anzuknüpfen.

• Ergänzung des Drehgestells um eine Sandstreuanlage, eine Spurkranzschmierung, hydraulische Dämpfer, einen Bahnräumer
• Konstruktion eines Radsatzantriebes (Leistungsfluss Fahrmotorwelle - Treibradsatz)
• Weiterentwicklung der Fahrzeugtragstruktur (Integration von Crash-Elementen an den Fahrzeugenden)
• rechnerischer Festigkeitsnachweis der Fahrzeugtragstruktur
• Modellierung von Bedienungs- und Anzeigeelementen im Führerstand der Lokomotive

Ein weiteres mögliches Arbeitsfeld ist die Projektierung abgeleiteter Fahrzeugvarianten:

• Projektierung einer virTUro –Variante mit sechs angetriebenen Radsätzen
• Projektierung einer Zweikraftlokomotive auf Basis der bestehenden virturo-Version
• Projektierung einer virTUro–Doppellok
• Ableitung eines Steuerwagens mit virTUro–Kopf

All jenen, die sich gern mit den Möglichkeiten auseinandersetzen möchten, die die virtuelle Realität bietet und die Erfahrungen mit Unity sammeln möchten, bieten wir dazu die Möglichkeit. Denkbar ist hierbei unter anderem:

• die Erweiterung der bestehenden VR-Szene durch Animationen
• die Entwicklung einer neuen VR-Szene, bei der Trassierungselemente und Signaltechnik mit einbezogen werden

Im folgenden finden Sie eine exemplarische Zusammenstellung von abgeschlossenen Teilprojekten, die im Rahmen von Studienarbeiten bearbeitet und dokumentiert wurden:

• Schmidt, Tobias: "Integration von Virtueller Realität in das Projekt virTUro"
• Caratiola, Nico: "Festigkeitsauslegung Drehgestellrahmen virTUro"
• Schulze, Jan: "Konstruktion Tragstruktur der virTUro-Diesellokomotive"

Was muss ich tun um mitzumachen?

Um mitzumachen, müssen Sie zwei Dinge tun. Erstens müssen Sie sich unter der Rubrik "Einschreibung" im OPAL-Kurs registrieren und zweitens müssen Sie an einem der regelmäßig stattfindenden Arbeitstreffen (Termine sichtbar nach erfolgter Einschreibung) teilnehmen, um die anderen Mitarbeiter kennenzulernen und über Ihre Interessen und Wünsche betreffend der Mitarbeit zu sprechen.

Wo gibt es Neuigkeiten für Externe, die das Projekt verfolgen wollen?

Für jene, die nicht aktiv am Projekt teilnehmen können oder wollen, aber dennoch an Neuigkeiten interesiert sind, gibt es die Möglichkeit über den virturo-Blog die neusten Informationen zu unserem Projekt zu erhalten.

Aktuelle Veröffentlichungen

virTUro – Wie die virtuelle Realität die Lehre bereichern kann, EI 07/2020

Kontakt:   Dr. M. Kache, Dipl.-Ing. K. Benabdellah