Fernunterricht zur Einführung in das Metallgießen

In der Metallgießereiindustrie gibt es weniger als 30 zertifizierte Foundry Educational Foundation (FEF) Universitäten/Hochschulen in
Nordamerika. Aus diesem Grund ist es wichtig, qualitativ hochwertige Ausbildungsprogramme zu unterstützen und zu erhalten. In den
letzten 35 Jahren wurden Simulationswerkzeuge für den Metallguss vor allem in der Forschung und Entwicklung mit den Hochschulen in
Verbindung gebracht. Gleichzeitig hat die Metallgießereiindustrie einen digitalen Ansatz für die Fertigung gewählt, bei dem Simulationen
eine wichtige Rolle spielen. Bildungseinrichtungen müssen Erstarrungs- und Simulationsverfahren bereits im Grundstudium einbeziehen.
Können Erstarrungssimulationen ein wirksames Instrument sein, um das Verständnis der Studenten und Studentinnen für Metallgusskon-
zepte in einem Einführungskurs für Ingenieure im Fernunterricht zu fördern? Die Autoren untersuchten die Ausweitung des Einsatzes einer
Reihe von Modulen mit realen Simulationsproblemen (Hot-Spot-Erkennung an Gussteilen, Oberflächen-Volumen-Probleme an Gussteilen,
Fließfähigkeit verschiedener Gusslegierungen, Konstruktionsoptimierung und Ausbringungsberechnungen).

Die Implementierung von Fließ- und Erstarrungssimulationen wurde in einem Kurs „Einführung in den Metallguss“ erprobt, als die COVID-
19-Pandemie konventionelle, persönliche und praktische Lernaktivitäten im Rahmen des Ingenieurkurses untersagte. Bei den Teilnehmern
handelte es sich um 18 Ingenieurstudenten im zweiten und dritten Studienjahr an der Western Michigan University (WMU) im Sommer-
semester 2020.

Der Gießfluss und die Analyse der Erstarrungsvorhersage wurden anhand tatsächlicher Gießversuche verifiziert, bei denen Anschnittde-
signs vor dem Kurs experimentell bewertet wurden. Die Wirksamkeitsstudien wurden nach einem Vergleich der Bewertungen der Kursauf-
gaben und Prüfungsergebnisse vor und nach den Erstarrungssimulationsaktivitäten durchgeführt. Am Ende der Kursbewertung wurde das
Feedback der Kursteilnehmer zu den Erfahrungen mit der Erstarrungssimulation im Fernunterricht eingeholt.

Die Simulationsaktivitäten wurden beschrieben und die Ergebnisse wurden analysiert. Die Erfahrung vermittelte Einsichten in die Rolle
der Simulation als effizientes und effektives Lehrmittel im Fernunterricht. Die Ergebnisse sprachen für die Einführung und Umsetzung der
Simulationssoftware im Unterricht zur Einführung in das Metallgießen auf jeder Plattform.

Distance Learning to Introduce Metal Casting by Implementing a Flow and Solidification Simulation Tool

The metalcasting industry has less than 30 certified Foundry Educational Foundation (FEF) universities/colleges in North America. For this
reason, it is important to support and maintain quality educational programs. For the past 35 years, metalcasting simulation tools have
been affiliated with academia primarily in research and development. At the same time, the metalcasting industry has adopted a digital
approach to manufacturing where simulations play a major role. Educational institutions need to involve solidification and simulation
technologies at the undergraduate level. Can solidification simulations be an effective tool to support student understanding of metalcas-
ting concepts in an introductory engineering course via distance learning? The authors investigated scaling up the use of a sequence of
modules containing real-world simulation problems (hot-spot detection on castings, surface area-to-volume issues on castings, fluidity of
various casting alloys, design optimization and yield calculations).

The implementation of flow and solidification simulations activities were explored in an Introduction to Metal Casting course when the
COVID-19 pandemic prohibited conventional, face-to-face, and hands-on learning activities of the engineering course. Participants were
18 sophomore/junior level engineering students at Western Michigan University (WMU) during the Summer Semester 2020.
Casting flow and solidification predictive analysis were verified from actual casting trials where gating designs were experimentally eva-
luated preceding the course. The effectiveness studies were reported after comparing the evaluations of course assignment and examina-
tion scores prior and post the solidification simulation activities. At the end of the course evaluation, feedback from students was solicited
regarding the distance learning solidification simulation experiences.

The simulation activities were described, and output analysis was provided. The experience conveyed insights into the role of simulation
as an efficient and effective teaching tool in distance education. Results supported an adoption and implementation of the simulation
software tool when teaching Introduction to Metal Casting on any platform.