Menschen und Orte in Penn: Makerspaces

Jul 13, 2023

Campus & Gemeinschaft

Im 21. Jahrhundert unterrichten Universitäten ihre Studenten nicht nur über die bekannte Welt, sondern helfen ihnen auch dabei, den nächsten Horizont zu erkunden. Wie sieht das aus? Neben Lektionen über kritisches Denken, Kommunikationsfähigkeiten und Analyse besteht die beste Möglichkeit, Problemlösung und Eigenständigkeit zu vermitteln, manchmal darin, die Schüler zu bitten, etwas mit ihren eigenen beiden Händen zu schaffen.

Sei es ein hochtechnischer Ort für ausgebildete Ingenieure, die Metallmotoren bauen, wie das Precision Machining Laboratory, ein Ort zum Brainstorming von Ideen und deren Umsetzung auf den Markt wie das Venture Lab oder ein frei zugänglicher Ort zum Basteln wie Education Commons, Makerspaces Bieten Sie einen Ort, an dem Sie mit Elektrowerkzeugen spielen, Metallica sprengen und Roboter ineinander treiben können. Im Wesentlichen sind sie der Ort, an dem Schüler Dinge herausfinden, scheitern und es erneut versuchen können. Und manchmal einen Hammer schwingen.

Von der Laserschneidemaschine im Education Commons steigt ein schwacher, beißender Rauch auf. „Der Geruch macht Ihnen nichts aus“, sagt Tex Kang, der digitale Programmkoordinator für Technik und Spiel. „Es ist buchstäblich Holzverbrennung.“

Nach einer Reihe von Befehlen brennt die Lasermaschine präzise Ausschnitte in dünne Holzscheiben. In sieben Tagen werden diese Holzplättchen zu voll funktionsfähigen Kampfbots zusammengebaut, die in der Lage sind, an einem Hindernislauf, einem Fußballspiel und einem Deathmatch-Kampf teilzunehmen. (Der Tod bezieht sich in diesem Fall auf das Platzen eines Kinderballons.) Aber heute ist das Holz nur noch Holz, einer von vielen Bausätzen zum Bau eines eigenen Roboters, die Kang und Penn-Studenten, Dozenten und Mitarbeiter kostenlos anbieten Christine Kemp von Education Commons, einem Makerspace, der Teil der Penn Libraries ist.

Education Commons befindet sich in einem Zwischengeschoss über dem Franklin Field und ist ein rechteckiger Raum mit gewölbten Stahlrahmenfenstern, die ein Gefühl von Licht, Raum und weitläufigen Möglichkeiten vermitteln. Kemp und Kang sind hier, um diese Möglichkeiten in die Realität umzusetzen. Mit einer Laserschneidemaschine, drei 3D-Druckern und einer kreativen Vision helfen sie der Penn-Community bei der Orientierung bei Klassenprojekten und Teambuilding-Übungen – und beim Umgang mit Schulstress.

Education Commons steht jedem mit einer PennCard offen und ist Teil einer Initiative, um Hightech zugänglich zu machen, sagt Kang. „Die Druckmaschine war großartig. Jetzt haben wir digitale Maschinen zu Hause.“ Die Zeiten haben sich geändert und mit ihnen auch die Bildung. „Bibliotheken sind eine Quelle von Reichtum, Wissen und Zugänglichkeit … wir verleihen Technologie, Laptops und Programme, damit Studenten eine Ausbildung erhalten, die über Bücher oder akademische Bedürfnisse hinausgeht“, sagt er.

3D-Drucker seien Open-Source-Technologie, sagt Kang. „Wir wollen es mit allen teilen, und das ist sozusagen die Philosophie hinter Makerspaces. Wir wollen Zugänglichkeit, wir wollen die Freiheit, einfach mit dem Bauen anzufangen. Wir wollen keine Hindernisse – weder finanzielle noch bildungsbezogene –, denn jeder kann mitmachen.“

Daher kann Education Commons einem Schüler helfen, mithilfe des CAT-Scans des Schülers ein physisches Modell eines Gehirns zu entwerfen (ein tatsächliches Projekt), oder einen Bausatz zur Herstellung von Holzohrringen oder eine Vorlage für den 3D-Druck eines Gitarrenplektrums im Minecraft-Stil bereitstellen.

Wenn jemand zu Education Commons kam und nervös oder unsicher war, wie er anfangen soll, sagt Kang, dass er ihn fragt, was ihm gefällt. Wenn sie sich für Star Wars interessieren, kann er ihnen bei der Herstellung eines Lichtschwerts helfen. Wenn sie einen Hund haben, kann er ihnen in 30 Minuten dabei helfen, eine NFC-Erkennungsmarke (Near-Field-Communication) mit den medizinischen Informationen, der Tierarztpraxis und dem Lieblingsfutter des Hundes zu erstellen. „Ich möchte sie an etwas heranführen, für das sie eine Leidenschaft haben, denn das ist es, was mich antreibt, und ich kann mir vorstellen, dass es das ist, was sie antreibt“, sagt Kang. „Sie werden motivierter sein, zu lernen.“

Im April veranstaltete Education Commons zwei Makerspace-Events zum Thema „Bauen Sie Ihren eigenen Roboter“ und einen Endkampf mit etwa einem Dutzend Bots. Kang baute einen Hindernisparcours, bei dem Roboterfahrzeuge um Kegel und über ein Minenfeld aus Golfbällen und Plastik rasten, das wie klares, glitzerndes zerstoßenes Eis aussieht.

Aber jetzt bleiben die Fahrzeuge stecken.

„Tex“, sagt Kemp, „ich denke, dein Hindernisparcours könnte …“

„Zu schwierig? Ich kann den Schwierigkeitsgrad anpassen.“ Kang kommt herüber und räumt einige der dazwischen liegenden Hindernisse auf. Wieder einmal sausen Fahrzeuge über die Strecke. Die Zuschauer beobachten, welche Models gut abschneiden und welche Probleme haben, indem sie sich gegenseitig anfeuern und anfeuern.

„Oh“, sagt ein Student. "Das macht Spaß."

Im Erdgeschoss des Towne-Gebäudes gibt es eine Ansammlung von Makerspaces oder, wie Ingenieure sie nennen, Laboratorien. Hier ist die Abteilung Maschinenbau und Angewandte Mechanik (MEAM) beheimatet, eine Abteilung der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Angewandte Wissenschaften. Alle Labore unterstützen die Studien- und Forschungsarbeiten der Studierenden. Es gibt eines mit 3D-Druckern. Es gibt eines mit Laserschneidern und 3D-Druckern. Es gibt das Garage Lab and Tool Library, wo Schüler eine Gehrungssäge oder einen Exzenterschleifer ausleihen können.

Dann gibt es noch das Precision Machining Laboratory (PML) mit vier manuellen Fräsmaschinen, fünf manuellen Drehmaschinen, drei Prototrak-Hybridfräsmaschinen, drei CNC-Fräsmaschinen (Computer Numerical Control) und verschiedenen anderen Metall-Prototyping-Geräten mit zunehmend undurchsichtiger Nomenklatur. Auf der Stereoanlage läuft Metallica. Auf dem geschrubbten Betonboden liegen Metallspäne. Es besteht ein sehr exklusiver Zugang zu Maschinen.

Die einzige Möglichkeit, Zugang zu erhalten, ohne ein Angestellter zu sein, besteht darin, sich für MEAM 201 anzumelden, einen praxisorientierten, projektbasierten Kurs, der Studenten im zweiten Studienjahr das Entwerfen und Herstellen mechanischer Systeme beibringen soll. Die Studierenden verbringen das Frühlingssemester damit, ihre eigenen Wärmekraftmaschinen zu bauen und das System mit einem eigenen Flash zu versehen. Am Motortesttag läuft jede Maschine, sagt Peter Bruno, der Koordinator des Bildungslabors und einer von vier Maschinenbauingenieuren, die die Labore betreuen.

Brunos Aufgabe sei es, sagt er, „den Schülern dabei zu helfen, herauszufinden, wie sie die Dinge herstellen können, die sie herstellen möchten.“ Die Idee besteht darin, den Schülern dabei zu helfen, den Herstellungsprozess von Grund auf kennenzulernen, indem sie ihre eigenen Produkte herstellen.

Es gibt viele bewegliche Teile, sagt er. Es geht vom konzeptionellen Entwurf bis zum realen, gefertigten Produkt. Dann ist da noch das Budget. Können für die Anfertigung Regalteile verwendet werden oder muss alles individuell angefertigt werden? „Die Art und Weise, wie Sie etwas spezifizieren, ändert, wie viel Geld Sie verlangen“, sagt Bruno.

Außerdem unterscheide sich digitales Design stark vom physischen Design, sagt er. „Die Zahlen, die man eingibt, die Form, die man schafft, das ist nicht das Letzte“, sagt Bruno. Wie viele Ingenieure hat er den Verstand eines Problemlösers. „Wenn man tatsächlich ein physisches Produkt herstellt, muss man wissen können: Wie wird es sich anfühlen, wenn ich am Ende angelangt bin? Wie wird es sich bewegen? Wie wird es klingen? All diese Teile und …“ Stücke. Wird es so aussehen, wie ich es haben möchte? Das ist alles, was zählt.“

In Brunos Erklärung finden sich überall bejahende Zwischenrufe von Joe Valdez, einem von zwei Instrumentierungstechnikern im Team, der vor mehr als vier Jahrzehnten als Lehrling auf der Marinewerft mit der Bearbeitung begann.

„Studenten lieben Joe. Er hat viel Erfahrung und eine Macher-Einstellung“, sagt Bruno. Das Gefühl beruht auf Gegenseitigkeit. Studenten, sagt Valdez, seien der beste Teil seines Jobs.

„Für mich ist es eher technischer Natur“, sagt Bruno. „Ich interessiere mich für die Bildung, weil ich die Idee liebe, jemanden von der Seite zu bekommen, von der man nie gedacht hätte, dass man das überhaupt tun könnte. Man ist bereit, einige zu treten …“

„Und ich bin eher ein Therapeut“, sagt Valdez. „Wisch die Tränen ab.“

Tränen passieren, sagt er. Es gibt die Arbeitsbelastung, den allgemeinen College-Stress und manchmal auch persönliche Probleme, sagt Valdez. Es ist bekannt, dass er leichte Beziehungsberatung durchführt.

Dann machen sich die Studenten Sorgen darüber, einen Praktikumsplatz zu finden, sagt Bruno. „Manchmal brauchen sie einfach jemanden – nicht ihre Eltern – der ihnen sagt: „Es ist schwer, aber du wirst schon klarkommen.“

„Der andere Teil davon ist, und es gibt eine Menge Forschung dazu, dass die Herstellung einen Nutzen für die psychische Gesundheit hat“, sagt Bruno. „Zum Beispiel tatsächlich dabei zu sein, das Zeug anzufassen, die Dinge zu tun.“

Wenn Schüler in die Zone kommen, verlieren sie den Überblick über die Zeit. „Es ist sehr Zen“, sagt er. „Du drehst an den Wählscheiben, du bekommst deine Nummern …“

„Es ist therapeutisch“, sagt Valdez.

Im Hintergrund hämmert ein Maschinenbaustudent eine Metallplatte ein. „Und manchmal schlägt man mit dem Hammer auf Dinge ein“, sagt Bruno. "Das fühlt sich gut an."

Mit seinen blaugrünen rechteckigen Glasplatten erhebt sich Tangen Hall über die Straßen 40th und Sansom und stellt sein Licht nicht unter den Scheffel. Es wurde im Jahr 2020 erbaut und umfasst eine Fläche von 68.000 Quadratmetern mit sieben Stockwerken mit Gemeinschaftsarbeitsflächen und neun Laboren und Studios. Es ist die Heimat des Venture Lab, dem Zentrum für Unternehmertum an der Wharton School.

Es könnte leicht sein, sich eingeschüchtert zu fühlen, aber Sebastián Jaramillo, der Betriebsleiter, ist hier, um den Schülern das Gefühl zu geben, willkommen zu sein. Jaramillo, der 2010 seinen Abschluss machte, ist ebenfalls ein Student der ersten Generation mit niedrigem Einkommen (FGLI). Geboren in Elizabeth, New Jersey, verbrachte er seine Kindheit sowohl in Kolumbien als auch in Staten Island, New York und setzt sich nun leidenschaftlich dafür ein, Tangen Hall (geöffnet von Montag bis Samstag, 7.00 bis 21.00 Uhr) allen Penn-Studenten zugänglich zu machen, die mit einem Mit der kostenlosen Mitgliedschaft können Sie sich zusätzlichen Zugang außerhalb der Geschäftszeiten sowie 50 kostenlose 3D-Drucke pro Semester und kostenlose Porträtaufnahmen sichern.

Studierende können auch Bewerbungen für Projektideen einreichen oder sich für Programme innerhalb eines der vier „Pfade“ von Venture Lab bewerben: „Entdecker“, „Gründer“, „Investoren“ oder „Navigatoren“. Man muss nicht auf diese Millionen-Dollar-Idee warten, um Fähigkeiten zu entwickeln, sagt Jaramillo.

Jaramillo hat sich in der Lebensmittelindustrie einen Namen gemacht, indem er gemeinschaftliche „Gemeinschafts-/Geisterküchen“ aufgebaut und ein Lebensmittelunternehmen gegründet hat. „Man muss kein Einhorn sein, um Unternehmer zu sein“, sagt er. „Obwohl man manchmal einfach ein wenig Zeit braucht, um es herauszufinden.“

Es brauche Zeit, Ressourcen, Unterstützung und Ermutigung, sagt er. Allein die Testküche, hätte es sie gegeben, als Jaramillo noch Student war, „hätte meine Zeitspanne um fünf Jahre verkürzt“, sagt er. „Wenn ich in diesem Gebäude und dieser Gemeinschaft gewesen wäre, hätte ich viel gelernt, bevor ich mein eigenes Unternehmen gegründet hätte.“

Die Fertigungslabore im ersten Stock von Tangen Hall seien auf physische Schöpfung ausgerichtet, sagt Jaramillo. Die Schüler stellten alles her, von Möbeln über Bluetooth-Lautsprecher bis hin zu Stressbällen, die wie Pan Dulce, das mexikanische Gebäck, aussehen (und riechen).

Kausi Raman, eine Masterstudentin im zweiten Jahr des Integrierten Produktdesign-Programms bei Penn Engineering, hat das Fertigungslabor genutzt, um „ein kindersicheres Elektrowerkzeug“ zu entwickeln, sagt sie.

Die Idee entstand aus Gesprächen, die Raman und ihr Mitbegründer Max Liechty mit Pädagogen führten. Sie wollten Kindern Design beibringen. Doch die Arbeit mit Pappe, ihrem Gestaltungsmaterial, frustrierte die Kinder. Es war sperrig und mit einer oft stumpfen Schere schwer zu handhaben, da es leicht zerrissen oder gefaltet werden konnte.

Das Modell von Raman und Liechty ist ein grün-blaues Quadrat, das auf einer 3D-Maschine gedruckt wurde. Sie haben im letzten Jahr etwa 10 Prototypen gebaut. Es schneidet nahtlose Kurven und Linien in Wellpappe, ohne Klingen oder scharfe Kanten.

Es ist unmöglich, auch nur einen kleinen Finger durch den Locherschutz zu stecken, und das Nebenprodukt sind winzige, kleine Halbkreise aus Pappe. „Wie es funktioniert, ist wie ein wirklich schneller Locher“, sagt Raman.

Wenn sie im Mai ihren Abschluss macht, wird Raman Tangen Halls erste Designer-in-Residence. Sie wird den Schülern bei ihren Projekten helfen und weiterhin selbstständig arbeiten, was ihrer Hoffnung nach für Grundschüler allgemein zugänglich wird.

Im zweiten Stock befindet sich das Food Innovation Lab, eine Testküche mit weit geöffneten Garagentüren, die den Blick auf glänzende Edelstahloberflächen freigeben. Hier arbeitet Jessica Ramses, ebenfalls im Studiengang Integriertes Produktdesign, an Crackern und einer neuen Nudelsorte, hergestellt aus einem uralten mediterranen Getreide.

Im Vergleich zu Nudeln aus Weißmehl hat diese mysteriöse Zutat 40 % weniger Kalorien, 60 % weniger Kohlenhydrate, 50 % mehr Protein und doppelt so viel Ballaststoffe, sagt Ramses. Es ist in drei Minuten gar. Auch? Es schmeckt unglaublich lecker, irgendwie käsig und nussig zugleich, ohne Käse oder Nüsse.

„Alle haben es weiterhin trocken gegessen“, sagt Ramses. „Wir waren so verwirrt. Die Nudeln schmeckten großartig, aber das erste, was die Leute taten, war, trockene Nudeln zu essen. Also dachten wir heute, wir werden tatsächlich versuchen, einen nussfreien Cracker mit dem gleichen Ernteverfahren herzustellen und zu sehen, ob das so ist.“ schmeckt gut, weil es für uns eine potenzielle Expansionsmöglichkeit ist.“

Sie hofft, dass ihr Produkt die Branche revolutionieren wird. „Pasta ist etwas, für das ich eine Leidenschaft habe, weil es ein Wohlfühlessen ist. Es ist eine Mahlzeit, und die Leute konsumieren viel davon. Es ist einfach. Und wenn wir Pasta herstellen können – und zwar wirklich gesund –, dann denke ich, dass die Auswirkungen auch so sein werden.“ riesig sein", sagt Ramses.

Tangen Hall wurde mit der Prämisse entworfen, einen Null-zu-100-Raum für Unternehmertum zu schaffen, sagt Jaramillo. Die Mitarbeiter arbeiten mit den Studierenden an der Entwicklung von Produkten oder Rezepten, Kosten, Marktstrategie, Verpackung, Design, rechtlichen Fragen, Lizenzierung – alles von den Grundlagen bis zum letzten Schliff.

Die Verwaltung von Tangen Hall sei wie die Pflege einer Pflanze, sagt Jaramillo. „Als Organisation sind wir wirklich in der Lage, dazu beizutragen, dass diese Ideen keimen und gedeihen. Und ich denke, das beginnt mit einer einladenden Atmosphäre.“