Rückblick auf die Challenges der vergangenen Semester

Das Format ist im Modul Innovationsmanagement in den Masterstudiengängen Maschinenbau – Smart Systems und Green Building Engineering bereits curricular verankert. Im Rahmen eines Challenge-Based Learning Ansatzes übernehmen die Studierenden die Verantwortung für den gesamten Entwicklungsprozess: Sie identifizieren relevante Problemstellungen, entwickeln eigenständig kreative Konzepte und setzen diese abschließend in funktionale Prototypen um.  

Im Wintersemester 2022/23 engagierten sich Studierende der TH Köln im Rahmen der Ingenieure ohne Grenzen Challenge für ein internationales, gesellschaftlich relevantes Projekt. In Kooperation mit der ugandischen Partnerorganisation Suubi – Centre for Integrated Development entwickelten sie ein Konzept für einen modularen Spielplatz, der gezielt auf die lokalen klimatischen, sozialen und pädagogischen Bedingungen vor Ort abgestimmt ist.

Der geplante Spielplatz richtet sich an Kinder und Jugendliche im Alter von 6 bis 17 Jahren und soll deren kreative, soziale und motorische Entwicklung nachhaltig fördern. Zentrale Leitlinien des Projekts waren die konsequente Nutzung lokal verfügbarer und recycelter Materialien sowie ein klarer pädagogischer Mehrwert der Spielgeräte. Darüber hinaus wurden die einzelnen Module so konzipiert, dass sie als Lern- und Erlebnisräume dienen und Anknüpfungspunkte für den Schulunterricht schaffen.

Das Gewinnerkonzept stammt von einem Team der TH Köln und überzeugt mit dem Entwurf eines innovativen „Reifenspielplatzes“. Grundlage bilden ausrangierte Auto-, LKW- und Traktorreifen, die in Uganda häufig als Abfallprodukt anfallen. Ergänzt durch weitere Recyclingmaterialien wie PVC-Rohre, Ölfässer und gebrauchte Wellbleche entstand ein vielseitiger, robuster und nachhaltiger Spielraum.

Der Spielplatz ist in fünf thematische Zonen gegliedert: Agility & Logic, Resting Area, Movement, Music & Rhythm sowie Imagination. Jede Zone adressiert unterschiedliche Bedürfnisse der Kinder und fördert spielerisches Lernen auf kreative, nachhaltige und ressourcenschonende Weise – mit einem hohen sozialen und bildungsbezogenen Mehrwert.

m Sommersemester 2023 stellten sich Studierende der TH Köln im Rahmen des Moduls Innovationsmanagement einer ungewöhnlichen wie Aufgabe: der Shitty Robot Challenge. Ziel des Formats war es, Roboter zu entwickeln, die vermeintliche Probleme lösen – Herausforderungen, die bei näherer Betrachtung eigentlich keine sind.

Gefordert waren dabei weniger technische Optimierung oder Effizienz als vielmehr Originalität, Humor und kreative Freiheit. Die Studierenden wurden gezielt dazu angeregt, gewohnte Denkmuster zu hinterfragen, die eigene Komfortzone zu verlassen und mit unkonventionellen Ideen zu experimentieren. Technisches Know-how wurde so mit spielerischem Erfindergeist und einer reflektierten Auseinandersetzung mit dem Sinn und Zweck technischer Lösungen verknüpft.

Die Gewinneridee der Challenge war der Roboter „Pustino the Nose Master“. Er erkennt Rauch in Aschenbechern und pustet diesen – inklusive der Zigarettenstummel – kurzerhand weg. Eine skurrile, aber voll funktionsfähige Lösung für ein nicht existentes Problem, die durch ihre Originalität die Jury überzeugte.

Im Wintersemester 2023/24 fand die Ingenieure ohne Grenzen Challenge mit Beteiligung von Studierenden aus zehn Hochschulen in Deutschland statt. Aufgabe war die Entwicklung eines Experimentierkoffers für den naturwissenschaftlichen Unterricht der Klassen 5 bis 7 an Grundschulen in Uganda. Die Koffer sollten altersgerechte Einstiegsexperimente zu verschiedenen MINT-Themen enthalten, die von den Schüler*innen eigenständig durchgeführt werden können. Ziel war es, praxisnahe Lernanimpulse zu schaffen, die Neugier wecken und den Unterricht nachhaltig unterstützen.

Eine zentrale Herausforderung bestand in der Anpassung der Experimente an die kulturellen, infrastrukturellen und ökonomischen Rahmenbedingungen vor Ort. Sämtliche Materialien mussten kostengünstig, lokal verfügbar und ohne Kühlung lagerfähig sein. Zudem sollten alle Bau- und Versuchsanleitungen mit einfachen Schulmaterialien wie Scheren, Messern, Stiften, Linealen und Flüssigkleber umsetzbar sein. Das Gesamtbudget für Material- und Verbrauchsmaterialien eines Koffers war auf maximal 400 Euro (Einkauf in Deutschland) begrenzt. Geplant ist, die fertigen Experimentierkoffer an die Partnerschulen in Uganda zu übergeben und deren Einsatz vor Ort weiter zu begleiten.

Ein Team der TH Köln entwickelte einen modularen Experimentierkoffer aus Holz und recycelten Plastikflaschen und erreichte damit den 3. Platz der Challenge. Das Konzept ermöglicht es Schüler*innen, eigenständig Experimente zu den Themenfeldern Elektrizität, Mechanik und Energieressourcen durchzuführen und naturwissenschaftliche Grundlagen praxisnah zu erlernen.

Im Sommersemester 2024 hat die TH Köln gemeinsam mit der University of Edinburgh neue Maßstäbe in der digitalen Hochschullehre gesetzt: Die Remote Lab Challenge wurde in enger Zusammenarbeit mit Prof. Timothy Drysdale, Edinburgh School of Engineering, erfolgreich durchgeführt.

Die Challenge war Teil des Moduls Innovationsmanagement und richtete sich an Studierende der Masterstudiengänge Maschinenbau – Smart Systems sowie Green Building Engineering. Ziel war die Entwicklung skalierbarer, barrierearmer Remote-Lab-Prototypen, die Experimente ortsunabhängig erlebbar machen. Als technischer Rahmen diente ein standardisierter Container (340 × 300 × 300 mm), der von außen bedienbar ist und Platz für eine Kamera bietet – ideal für den Einsatz in der digitalen Lehre.

Den ersten Preis erhielt das Projekt „Flex Box“: ein Remote-Experiment zur Biegeverformung eines Aluminium-Balkens. Das System vereint mechanische und elektronische Komponenten zu einem präzisen Versuchsaufbau. Ein Motor übt eine definierte Kraft aus, erzeugt die Biegung des Balkens, erfasst die Messdaten digital und setzt das Bauteil anschließend automatisch in seine Ausgangsposition zurück.

Als Anerkennung für ihre Leistung reiste das Gewinnerteam nach Schottland, um die Projektidee vor Ort dem Team von Prof. Drysdale vorzustellen. In einem weiteren Designzyklus wird der Prototyp weiterentwickelt und in die bestehende Remote-Lab-Sammlung integriert – ein weiterer Schritt hin zu innovativer, international vernetzter Lehre.

Im Wintersemester 2024/25 entwickelten Studierende im Rahmen der Ingenieure ohne Grenzen Challenge Konzepte zur Verbesserung der Hygienesituation in ländlichen Gemeinden in Sierra Leone. Die Challenge baut auf dem langjährigen Engagement von Ingenieure ohne Grenzen auf, die dort gemeinsam mit lokalen Partnerorganisationen tätig sind.

Ausgehend von einem bereits an Schulen umgesetzten Trockentrenntoiletten-Konzept setzten sich Studierende aus acht deutschen Hochschulen mit der Aufgabe auseinander, dieses bestehende System gezielt für den Einsatz in privaten Familienhaushalten weiterzuentwickeln.

Neben der Entwicklung von Prototypen für Sanitärlösungen hatten die Studierenden zudem die Möglichkeit, Bildungs- und Vermittlungskonzepte zu erarbeiten, die die Einführung und Akzeptanz von Trockentrenntoiletten unterstützen. Berücksichtigt werden mussten dabei zentrale Rahmenbedingungen wie begrenzte finanzielle Ressourcen, knappe Platzverhältnisse, praktikable Trenn- und Lagersysteme sowie kulturelle und soziale Besonderheiten der Zielgruppen.

Der erste Preis ging an ein Team der TH Köln, das ein besonders nachhaltiges Konzept für eine Trockentrenntoilette entwickelte. Dieses kombiniert ein außerhalb der Kabine angebrachtes Urinal, eine spiralförmige Konstruktion als Sichtschutz sowie Rohre aus recycelten Plastikflaschen zur Trennung von Urin und Waschwasser. Entstanden ist ein Sanitärsystem, das mehr Privatsphäre bietet, aus lokalen Materialien realisierbar ist und gezielt auf die Bedürfnisse der Bevölkerung eingeht.

In diesem Jahr konnten sich gleich zwei Teams der TH Köln besonders auszeichnen. Eine weitere Gruppe erhielt einen Sonderpreis für ihr Bildungskonzept: Ein interaktives Holzboard veranschaulicht die Funktionsweise von Trockentrenntoiletten anschaulich, ortsspezifisch und auch für Analphabet*innen verständlich. Damit unterstützt es die nachhaltige Einführung der Sanitärsysteme und deren langfristige Nutzung in den Dörfern.

Im Sommersemester 2025 arbeiteten Masterstudierende der TH Köln im Modul Innovationsmanagement an einer besonderen praxisnahen Aufgabe. In Kooperation mit dem Deutsches Museum Bonn entwickelten sie interaktive Exponate, die komplexe Prozesse der Künstlichen Intelligenz (KI) für eine breite Öffentlichkeit verständlich, anschaulich und erlebbar machen.

Ziel der Challenge war es, abstrakte KI-Themen in niedrigschwellige, interaktive Museumserlebnisse zu übersetzen. Zwei Teams überzeugten die Jury gleichermaßen und gingen als Gewinner hervor. Sie erhielten die Möglichkeit, ihre Exponate gemeinsam mit dem Deutschen Museum Bonn weiterzuentwickeln, zu realisieren und dauerhaft in der Ausstellung umzusetzen.

Das erste Gewinner*innenteam entwickelte ein interaktives Exponat mit einer Handkurbel, bei dem mechanische Energie erzeugt werden muss, um ein KI-generiertes Bild zu erstellen. Auf spielerische Weise erfahren Besucher*innen, wie energieintensiv KI-Anwendungen sein können und welche Rolle ein präzise formulierter Prompt für qualitativ hochwertige Ergebnisse spielt.

Das zweite Gewinner*innenteam überzeugte mit dem Exponat „Kritzel Kommando“. Besucher*innen zeichnen Zahlen per Hand auf einen Bildschirm, die anschließend von drei unterschiedlich trainierten KI-Modellen erkannt werden sollen. Die Ergebnisse fallen bewusst unterschiedlich aus: Ergänzende Erklärungen machen sichtbar, dass die KIs mit unterschiedlich großen Datensätzen trainiert wurden. So wird anschaulich vermittelt, welchen Einfluss die Menge der Trainingsdaten auf die Qualität von KI-Ergebnissen hat.

Haben Sie Interesse, Ihre Studierenden an einer Challenge teilnehmen zu lassen oder selbst eine Challenge mitzugestalten? 

Kontaktieren Sie uns gerne: bianca.griech@th-koeln.de 

Für weiterführende Informationen zur Ingenieure ohne Grenzen Challenge schauen Sie sich gerne unser Infovideo mit weiteren Details zur Challenge an: