Interdisziplinärer Kompetenzerwerb für die industrielle Robotertechnik

Interdisziplinärer Kompetenzerwerb für die industrielle Robotertechnik

Beim Projekt handelt es sich um eine Erweiterung der an der Fakultät Maschinenbau der TU Chemnitz etablierten Veranstaltung „Montage- und Handhabetechnik/Robotik“ (MHR), bei der Masterstudierende einen Überblick über die Verfahren und Geräte für Montage- und Handhabungsaufgaben erhalten, welche den Grundstein unserer automatisierten, maschinellen Produktion bilden. Aufgrund der Tatsache, dass klassische Mechanismentechnik und Montageanlagen dabei immer mehr von frei programmierbaren, flexiblen Robotersystemen ersetzt werden, hat sich der Fokus der Veranstaltung in den letzten Jahren verschoben. Die sogenannte industrielle Robotertechnik und die damit verbundenen mechatronischen Antriebssysteme sollen in Zukunft den Kern dieser Veranstaltung bilden und somit die Studierenden auf das stark interdisziplinäre Umfeld von Industrie 4.0 und automatisierter Produktion vorbereiten.

Im Rahmen des Vorhabens werden nun an der Professur MHT die Voraussetzungen geschaffen, dass Studierende in der Lehrveranstaltung MHR selbstständig Robotersysteme aufbauen. In semesterbegleitenden Tutorien erstellen und montieren Gruppen (bis zu 5 Studierende) Industrieroboter in verkleinertem Maßstab aus 3D-gedruckten Bauteilen sowie elektrischen und mechanischen Komponenten. Diese sind nach der Programmierung voll funktionsfähig und dienen im Theorieteil der Lehrveranstaltung der Verdeutlichung der behandelten Berechnungs-. Analyse- und Optimierungsverfahren. Die praktischen Tätigkeiten machen die Grundlagen der vollautomatischen, digitalen Produktion greifbar und bringen den Studierenden gleichzeitig disziplinenübergreifende Konzepte näher.

Details

Projektträger

Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK)

Lessons Learned

Was entwickelte sich positiv im Projektverlauf?

Es entstanden Robotersysteme bzw. wurden Roboter weiterentwickelt, welche nun stellenweise in der Lehre eingesetzt werden können.
Dank zwei studentischer Mitarbeiter*innen und zwei studentischer Arbeiten ist das Projekt sehr gut voran gekommen und hat trotz der Widrigkeiten zu nützlichen Endresultaten geführt.
Die Beschäftigung der Digitalisierung der Inhalte führte auch zu vielen neuen Erkenntnissen im Bereich digitaler Praktika und virtueller Experimente sowie einem Wissenszuwachs im Bereich der Medieneinbettung im OPAL, was offen und nachvollziehbar dokumentiert wurde, damit das Projekt auch nachhaltig Wirkung entfalten kann.

Welche Herausforderungen ergaben sich bei der Projektdurchführung?

Die größte Herausforderung war wohl die Coronakrise und die damit einhergehenden Beschränkungen des Präsenzbetriebes. So wurde die Arbeit im Büro an den bestellten Teilen verhindert, der Austausch mit den studentischen Mitarbeiter*innen erschwert und es musste viel Zeit in andere Tätigkeiten fließen. Irgendwann wurde klar, dass die Durchführung des Projekts so wie gedacht, nicht stattfinden kann. Dementsprechend musste ein Alternativkonzept gefunden werden, um die Praktikumssituation auch im virtuellen Raum zu erzeugen. Die damit einhergehenden Probleme sind nach wie vor nicht abschließend geklärt, aber es konnte dank des Projekts ein guter erster Schritt in diese Richtung gegangen werden.

Traten unerwartete Schwierigkeiten auf? Wenn ja, welche?

Der Teil des Projekts, der im Rahmen von Praktika absolviert werden sollte, war durch die Pandemiebeschränkungen nicht durchführbar. Dementsprechend mussten Möglichkeiten zur Durchführung digitaler Praktika gefunden werden. Diese wurden zum Teil getestet, konnten aber noch nicht vollständig in die Lehre integriert werden.
Aber auch schon vorher gab es Schwierigkeiten bei der Mittelausgabe. Diese musste in eng gespannten Zeiträumen erfolgen und somit mussten Beschaffungen durchgeführt werden, noch bevor ein solider Plan erstellt werden konnte.

Was würden Sie aus Ihren Erfahrungen heraus für ähnlich angelegte Projekte empfehlen?

Remote oder vollständig digitale Praktika sind die Zukunft. Zumindest sollte man immer einen Plan B bereithalten, falls eine Präsenzveranstaltung nicht möglich ist. Hier braucht es also mehr Entwicklungsarbeit und auch Kompetenzen seitens der Lehrenden.
Eine weitere Sache: Bastelsets mit Elektronik sind sehr teuer. Die Auswahl kostet sehr viel Zeit und man sollte ein klares Bild von dem haben, was man am Ende erreichen will. Mehrere Varianten eines Studienobjekts (bspw. eines Roboters) sind in der Projektlaufzeit nicht ohne weiteres umsetzbar.
Positiv wirkt sich der Einsatz von studentischen Hilfskräften aus oder die Beschäftigung am Projekt durch studentische Arbeiten. Diese haben massiv zur Weiterentwicklung der Projektinhalte beigetragen und waren somit ein unverzichtbarer Teil des Projekterfolges.

Weitere „Lessons-Learned“:

Auch als Maschinenbauer sollte man ein Verständnis von Themen der Medieninformatik haben.
Die Toolpalette ist immens und sollte möglichst ausgeschöpft werden. Vorbei sind die Zeiten, bei denen man alle Belange des Maschinenbaustudiums mit CAD erledigen konnte.
OPAL ist genauso mächtig wie jede andere Lernmanagementumgebung. Es gibt keine Beschränkungen, solange weiß, wie Webseiten funktionieren.

Nachnutzungsmöglichkeiten

Aktuell werden alle Projektergebnisse auf den verlinkten OPAL-Seiten dokumentiert. Diese stehen dann unter offener Lizenz für andere Lehrende hochschulübergreifend zur Verfügung. Hierzu soll weiterhin eine studentische Hilfskraft eingesetzt werden, welche sich um die Einstellung der Inhalte im OPAL und auf weiteren Seiten (bspw. Thingiverse, GitHub etc.) kümmern wird. Einer Nachnutzung sollte dementsprechend nichts entgegen stehen. Folgeprojekte sind aktuell nicht geplant, da der Fokus jetzt zunehmend auf der Umsetzung anderer digitaler Veranstaltungsformate liegt.

Weitere Informationen

Projektzeitraum: 01.09.2019 bis 31.12.2019

Generelles

Workshop beim HDS.Forum "Möglichkeiten digitaler Praktika und virtueller Experimente (in der Ingenieurausbildung)"
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/27593867264

Beitrag bei HFD Let's Talk "Möglichkeiten digitaler Praktika und virtueller Experimente"
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/29298950165

Beitrag bei PatternPool.de bzw. LiT+ Abschlussbericht
(Noch kein Link verfügbar, da noch nicht veröffentlicht)

Kontakt

Philipp Wabnitz

Technische Universität Chemnitz

philipp.wabnitz@mb.tu-chemnitz.de

0371/531 33303

https://www.tu-chemnitz.de/mb/MHT