Präsentationskompetenz entwickeln
Neben der fachlichen Kompetenz wird die Fähigkeit erlangt, Lösungskonzepte und Ergebnisse zu präsentieren.
Die Labore am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Hochschule Fulda bieten eine vielfältige und praxisnahe Lernumgebung für Studierende. Mit spezialisierten Einrichtungen in Bereichen wie eingebetteten Systemen, Robotik, Reglungstechnik, Elektrotechnik, Prozessoptimierung an einer Produktionsstraße, Mechatronik und Medizintechnik ermöglichen die Labore den Studierenden, ihr theoretisches Wissen in realen Experimenten anzuwenden. Modernste Ausstattung und erfahrene Dozenten unterstützen sie dabei, ihre Fähigkeiten zu entwickeln und sich auf ihre zukünftigen Karrieren vorzubereiten.
Die Automatisierungstechnik ist naturgemäß eine sehr praktisch orientierte Disziplin, die dennoch einer breiten theoretische Basis bedarf. Das Lehrgebiet nutzt für die praktischen Aufgabenstellungen und die anwendungsorientierte Vermittlung der theoretischen Grundlagen im Wesentlichen das
Für qualitativ hochwertige Lehre und Forschung steht in den Laboren eine hochmoderne Ausstattung zur Verfügung. Sehen Sie selbst.
Raum 33-301, Laboringenieurin Susanne Heistermann
Betreuende Professoren: Prof. Dr.-Ing. Elmar Engels und Prof. Dr. Steven Lambeck
Das Labor für Automatisierungstechnik – kurz AT-Labor – wird aufgrund der fachlichen Nähe vom Lehrgebiet Regelungstechnik und vom Lehrgebiet Automatisierungstechnik genutzt und von Frau Dipl.-Ing. Heistermann als zuständige Laboringenieurin verantwortet. Das Labor ist sehr umfangreich und mit modernsten Hard- und Softwarekomponenten ausgestattet. Ein großer Teil der Laborausstattung wurde in der Zeit seit Oktober 2013 auf die Anforderungen, die sich aus dem Kontext von Industrie 4.0 ergeben, umgerüstet oder neu entwickelt. Dabei wurde seitens Prof. Engels sehr viel Wert darauf gelegt, dass das komplette Labor einen modularen Systemarchitekturentwurf implementiert. Dies gilt sowohl für die Antriebs- und Steuerungskomponenten, für die Didaktiksysteme und natürlich auch die Software-Entwicklungswerkzeuge. Folgerichtig wurden zahlreiche Didaktiksysteme für die Automatisierungstechnik und für die Robotertechnik von Prof. Engels entwickelt, weil dies garantiert, dass Weiterentwicklungen in folgenden Jahren den gesetzten Architekturanforderungen genügen, ohne dabei auf externe Systemanbieter angewiesen zu sein.
Diese unter dem Begriff Digitalisierung der Hochschuldidaktik laufenden Arbeiten hatten bereits zahlreiche nennenswerte Arbeitsergebnisse, bei denen sich auch die wissenschaftlichen Hilfskräfte und Studierenden im Lehrgebiet hervorragend eingebracht haben.
Auszugsweise seien an dieser Stelle folgende Didaktiksysteme genannt:
Für diese Didaktiksysteme werden fast ausschließlich Industriekomponenten eingesetzt, so wie sie die Absolvent*innen später auch in Produktionsanlagen verwenden werden.
Als zentrale Komponente werden Programmiersysteme nach IEC 61131-3 eingesetzt, allerdings sind im Kontext von Industrie 4.0 viele andere Programmiersprachen, -paradigmen, Softwarewerkzeuge und Protokolle erforderlich und werden im AT-Labor entsprechend eingesetzt.
Weitere Didaktiksysteme für die Automatisierungstechnik befinden sich in der Entwicklung und sollen nach Abschluss der Projekte ebenfalls in der Lehre und Forschung eingesetzt werden.
Einige Details zur Ausstattung im AT-Labor finden Sie im Folgenden.
In der Automatisierungstechnik gibt es zahlreiche Kommunikationssysteme, die von der Anbindung an das World-Wide-Web bis hinunter zu Peripheriekomponenten reichen. Im Rahmen von Industrie 4.0 wird vielfach gewünscht, dass selbst zu einfachen Sensoren oder Aktoren eine protokollbasierte Kommunikation möglich ist. Ein einfaches Beispiel dafür ist ein digitaler Positionssensor, bei dem die Schaltschwelle für die Positionserkennung von einer übergeordneten Steuerung konfigurierbar sein soll und diese Konfiguration nicht nur geschrieben, sondern auch rückgelesen werden kann. Ein Kommunikationssystem, das in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat, ist das in der IEC 61131-9 normierte SDCI (Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators). Dieses Kommunikationssystem ist vor allem unter der Bezeichnung IO-Link bekannt geworden.
Technologien der Industrie 4.0 müssen heutzutage Bestandteil moderner Lehrveranstaltungen sein. Speziell für das Wahlpflichtmodul Bussysteme wurde daher von Prof. Engels ein Didaktiksystem entwickelt, das es ermöglicht die Funktionalitäten, das Projektieren, das Programmieren und das Diagnostizieren von IO-Link Topologien anhand unterschiedlicher digitaler und analoger Sensoren und Aktoren zu lehren. Zudem kann es als Basis für die Eigenentwicklungen von IO-Link Devices genutzt werden.
Die Lehre im Bereich der Automatisierungstechnik muss sich stark an praktischen Inhalten orientieren, da Absolvent*innen dieser Vertiefungsrichtung in ihrem späteren Beruf mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit mit realer Anlagentechnik konfrontiert werden. Daher ist es sinnvoll neben den theoretischen Inhalten auch den Umgang mit einer realen Anlage zu erlernen. Dafür stehen an der Hochschule Fulda unterschiedliche Anlagen zur Verfügung. Das Lehrgebiet Automatisierungstechnik nutzt eine auf den ersten Blick überschaubare Anlagengröße. Auf den zweiten Blick bietet die Modellfabrik jedoch zahlreiche Komponenten und Herausforderungen, die die Studierenden mehr als nur ein Semester beschäftigen können.
Die Anlage basiert auf mechanischen Komponenten eines Didaktiksystemherstellers, wurde aber bezüglich Vernetzung und Steuerungstechnik in den letzten Jahren vollständig umgebaut und bietet nun Technologien der Industrie 4.0, die eine breite Nutzung für Lehrinhalte von der Anbindung an Smartphones oder Tablets bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme mit unterschiedlichen Steuerungskomponenten ermöglicht. Studierende arbeiten aktuell daran, einen Digital-Twin zu erstellen, um so die Basis für Aufgabenstellungen rund um virtual Reality oder augmented Reality zu legen.
Die Compact Workstation beinhaltet zahlreiche Sensoren und Aktoren, die den Aufbau diverser Prozessregelstrecken ermöglicht. Dazu zählen beispielsweise Füllstandsregler, Temperaturregler, Druckregler, Durchflussregler mit diversen Störgrößen. Diese Regelstrecken lassen sich darüber hinaus zu komplexen Mehrgrößensystemen kombinieren.
Die Compact Workstation wird regulär im Lehrgebiet Regelungstechnik genutzt. Das Originalsystem wurde jedoch so umgebaut, dass es nun eine offene Schnittstelle für alle analogen und digitalen Sensoren und Aktoren besitzt und damit unabhängig vom übergeordneten Steuerungssystem ist.
Einerseits werden im Lehrgebiet Regelungstechnik Rapid-Control-Prototyping Systeme genutzt, andererseits besitzen die im Lehrgebiet Automatisierungstechnik entwickelten Didaktiksysteme aber ebenfalls eine passende Peripherie, so dass die Compact Workstation auch für Aufgabenstellungen der Prozessautomation genutzt werden. Dafür stehen wiederum andere Rapid-Control-Prototyping Werkzeuge zur Verfügung stehen.
Rund um die Compact Workstation lassen sich so Lehrinhalte diverser Software-Entwicklungswerkzeuge gruppieren und die Theorie praktisch erproben.
Das Labor für Robotertechnik – kurz Robotik-Labor – wird fast ausschließlich vom Lehrgebiet Automatisierungstechnik genutzt, da sich die Ausstattung in erster Linie um die Industrierobotik gruppiert. Das Labor verfügt einerseits über modernste kommerziell erhältliche Industrieroboter, allerdings werden hier auch eigene Roboter entwickelt, die für das von Prof. Engels entwickelte Didaktikkonzept am Markt in der gewünschten Form nicht erhältlich sind. Beispielhaft seien an dieser Stelle einige Roboterkinematiken genannt:
Die Delta-Roboter und der Hexapod wurden von Prof. Engels speziell für die Digitalisierung der Hochschuldidaktik entwickelt. Aufgrund der Eigenentwicklung der Mechaniken und der Nutzung von industriellen Motion-Control Lösungen lassen sich Projekte mit hoher fachlicher Tiefe realisieren. Bei gekauften Robotersystemen sind schnell die Grenzen erreicht, wenn es darum geht Details über kinematische Berechnungen oder Konstruktionsdetails von den Herstellern zu bekommen, da dies üblicherweise vertrauliche Informationen sind. Durch die Eigenentwicklung liegen diese Informationen alle vor und können nach eigenen Vorstellungen variiert werden.
Auch beim Aufbau und der Inbetriebnahme der Eigenentwicklungen haben bereits viele Studierende ihre Fachexpertise im Bereich der Robotik in Form von Projekt- und Abschlussarbeiten sehr praxisnah erweitern und ausbauen können.
Weitere Robotersysteme mit anderen Antriebs- und Steuerungssystemen befinden sich in der Entwicklung und sollen nach Abschluss der Projekte ebenfalls in der Lehre und Forschung eingesetzt werden.
Der Roboter MICHELANGELO – kurz MICO – ist eine Konstruktion mit Delta-Kinematik und besitzt 3 Degree-of-Freedom (DoF = mech. Freiheitsgrade). Sein Antriebskonzept basiert auf Industriekomponenten und ist mit 3D Druck-Verfahren hergestellt und in Betrieb genommen wurden.
Der Roboter wurden von Prof. Dr. Engels entwickelt und beinhaltet verschiedene Industrie 4.0 Technologien. Er ist somit ideal für die nächsten Jahre in Forschung & Lehre vorbereitet. Dadurch, dass es sich um vollständige Eigenentwicklungen des Lehrgebietes handelt, kann er zudem individuell für zukünftige Aufgaben erweitert werden.
Die folgenden Studierenden haben beim Aufbau der Anlagen mitgewirkt: S. Weber, B.Eng.; A. Wiegand, M.Eng.
Der Roboter RAPHAEL – kurz RAPHA – ist ebenfalls eine Konstruktion mit Delta-Kinematik und 3 DoF. Auch sein Antriebskonzept basiert auf Industriekomponenten und ist der weltweit erste Delta-Roboter mit Sercos Schrittmotorantrieben, der mit 3D Druck-Verfahren hergestellt und in Betrieb genommen wurde. Der Roboter wurde so entwickelt, dass er sich nahtlos in das Ausbildungskonzept des Lehrgebiets integriert. Der Aufbau wurde durch den Förderverein des Fachbereichs ET (FET) finanziell unterstützt.
Der Roboter wurden von Prof. Dr. Engels entwickelt und beinhaltet verschiedene Industrie 4.0 Technologien. Er ist somit ideal für die nächsten Jahre in Forschung & Lehre vorbereitet. Dadurch, dass es sich um vollständige Eigenentwicklungen des Lehrgebietes handelt, kann er zudem individuell für zukünftige Aufgaben erweitert werden.
Die folgenden Studierenden haben beim Aufbau der Anlagen mitgewirkt: S. Weber, B.Eng.; A. Wiegand, M.Eng.
Der Roboter LEONARDO – kurz LEO – ist das Flaggschiff der Delta-Roboter Entwicklungen im Lehrgebiet. Seine 4 DoF Delta-Kinematik wird hauptsächlich von NEMA 23 Schrittmotoren angetrieben und besitzt eine flexible Stewart-Plattform, die mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt werden kann. Dazu gehört neben verschiedenen Zeichenwerkzeugen auch ein Pneumatik-Sauger, der es mit der vorhandenen Orientierungsachse ermöglicht, typische Pick&Place Anwendungen durchzuführen. Der Roboterkopf ist so gestaltet, dass er modular auf bis zu 6 DoF erweitert werden kann und damit auch Transportbänder oder Rundtakttische unterstützt.
Der Roboter wurden von Prof. Dr. Engels entwickelt und beinhaltet verschiedene Industrie 4.0 Technologien. Er ist somit ideal für die nächsten Jahre in Forschung & Lehre vorbereitet. Dadurch, dass es sich um vollständige Eigenentwicklungen des Lehrgebietes handelt, kann er zudem individuell für zukünftige Aufgaben erweitert werden.
Die folgenden Studierenden haben beim Aufbau der Anlagen mitgewirkt: S. Weber, B.Eng.; A. Wiegand, M.Eng.
In der Vertiefungsrichtung Automatisierungstechnik und Robotik werden drei Gelenkarmroboter für die Forschung und Lehre genutzt. Die Roboter sind vor allem aufgrund ihrer Größe und des offenen Steuerungssystems interessant. Die beiden Roboter sind grundsätzlich für die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) geeignet, können aber auch sehr leicht in eine Zelle integriert bzw. mit einer Sicherheitsperipherie überwacht werden, wenn die Werkzeuge ein Gefahrenpotential darstellen. Das vergleichsweise geringe Gewicht der Leichtbaukinematik und des zugehörigen Steuerschranks ermöglicht darüber hinaus den Einsatz in verschiedenen Räumen der Hochschule. Insbesondere kann das System dadurch auch im Vorlesungsbetrieb demonstriert werden.
Im Bereich der Forschung zum Thema 3D-Drucken können mit der im Lehrgebiet entwickelten zusätzlichen Hard- und Software die Roboter als 3D-Drucker eingesetzt werden. Die Roboter werden demnach nicht nur für Handlingsaufgaben, sondern auch als komplexe Werkzeugmaschinen eingesetzt.
In der Vertiefungsrichtung Automatisierungstechnik und Robotik werden drei Gelenkarmroboter für die Forschung und Lehre genutzt.
Dieser Gelenkarmroboter ist stationär in einer geschlossenen Zelle montiert. Er zeichnet sich insbesondere durch seine hohe Dynamik und Genauigkeit aus. Ausgestattet mit diversen Schnittstellen lässt sich der Roboter einerseits über das Teach-Pendant steuern und programmieren. Allerdings sind weitere Softwareschnittstellen verfügbar, so dass der Roboter sowohl über die im Lehrgebiet entwickelten Didaktiksysteme als Slave als auch aus Rapid-Control-Prototyping Softwaresystemen kommandiert werden kann.
Grundsätzlich ist der Roboter mit einem pneumatischen Greifer ausgestattet. In verschiedenen Projektarbeiten wurden jedoch auch anwendungsspezifische Greifersysteme entwickelt. Zwei Beispiele sind in den Abbildungen dargestellt. Für das Zeichnen von komplexen Darstellungen wurden Algorithmen entwickelt, die auf Basis einer Bildanalyse mehrere tausend Koordinaten berechnen und den Roboter anschließend automatisiert die Darstellung mit eigens entwickelten Werkzeugen zu Papier bringen.
Die Roboterzelle besitzt darüber hinaus ein modernes, industrielles Bildverarbeitungssystem, sodass neben fest vorgegebenen Bewegungsabläufen auch objektabhängige Applikationen umgesetzt wurden.
Raum 33-026a, Laboringenieur Dipl.-Ing. (FH) Markus Hundertmark
Betreuender Professor: N.N.
Raum 33-026a, Laboringenieur Dipl.-Ing. (FH) Markus Hundertmark
Betreuender Professor: Prof. Dr.-Ing. Ulf Schwalbe
Das Labor stellt Hard- und Software bereit für Lehrveranstaltungen, Abschlussarbeiten und Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf den Gebieten:
-Konstruktion und Fertigung;
-FEM-Analyse;
-CFD-Analyse;
-Materialforschung;
-Robotik;
Im Mechatroniklabor stehen verschiedenste Arten von 3D-Druckern (SLS, FDM,FFF), 3D-Scannern, Werkzeugmaschinen, Cobots und Werkstoffprüfmaschinen zur Verfügung.
Raum 24. -104a, Laboringenieur B. Eng. Marius Schultheis
Betreuender Professor: Prof. Dr.-Ing. Tobias Müller
Das Labor stellt Hard- und Software bereit für Lehrveranstaltungen, Bachelorarbeiten und Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf den Gebieten:
Raum 33-312, Laboringenieur M. Eng. Stefan Möller
Betreuende Professoren: Prof. Dr.-Ing. Daniel Schönherr, Prof. Dr.-Ing. Tobias Sprodowski
Im Labor für eingebettete Systeme können bis zu 20 Studierende gleichzeitig an zehn speziell ausgestatteten Rechnerplätzen arbeiten. Jeder dieser Plätze ist mit der notwendigen Hard- und Software ausgestattet, um optimale Arbeitsbedingungen zu bieten. Insbesondere stehen an jedem Arbeitsplatz zwei Monitore zur Verfügung, was das Programmieren erleichtert und das Pair Programming unterstützt, bei dem zwei Personen zusammen an einem Rechner arbeiten und sich gegenseitig beim Erstellen des Programmcodes unterstützen.
Die technische Ausstattung des Labors umfasst neben den Rechnern auch Netzteile, Oszilloskope und diverse Messtechnik. Diese Geräte ermöglichen es den Studierenden, präzise Messungen durchzuführen und elektronische Schaltungen zu analysieren. Zudem wird im Labor mit Mikrocontrollern auf Basis des STM32 gearbeitet, was den Studierenden ermöglicht, praktische Erfahrungen mit modernen, weit verbreiteten Mikrocontroller-Plattformen zu sammeln.
Ein weiterer Bestandteil des Labors ist ein zur Verfügung stehender Lötplatz. Mit diesen können die Studierenden elektronische Schaltungen von Hand entwickeln und löten, wodurch sie handwerkliche Fähigkeiten im Umgang mit elektronischen Komponenten und Leiterplatten erwerben.
Ein zentraler Aspekt des Labors ist das eigenständige Arbeiten der Studierenden. Sie sollen eigene elektronische Schaltungen aufbauen und die dazugehörige Software programmieren. Dabei steht ihnen die moderne Ausstattung zur Verfügung, um praxisnahe Erfahrungen zu sammeln und ihre technischen Fähigkeiten zu vertiefen.
Darüber hinaus wird im Labor großer Wert auf die Teamarbeit gelegt. Durch gezielte Gruppenarbeiten lernen die Studierenden, effektiv im Team zu arbeiten, was eine wichtige Kompetenz für ihre zukünftige berufliche Laufbahn darstellt. Diese Kombination aus praktischer Arbeit und Teamarbeit fördert sowohl die technischen als auch die sozialen Fähigkeiten der Studierenden.
Im Grundlagenlabor werden Versuche aus den Bereichen Physik, Elektrotechnik, Messtechnik und EMV durchgeführt.
Im Grundlagenlabor sollten die folgende Lernziele erreicht werden:
Raum 33-101, Laboringenieur Dipl. Phys. Bodo Pfisterer
Bertreuender Professor: Prof. Dr. Matthias Friedrich
Das Labor Wirtschaftsingenieurwesen wendet sich an die Studierenden der Studienrichtung Wirtschaftsingenieurwesen (WI). Es stellt Hardware und Software für Modellbildungen und Simulationen im Bereich Produktionsplanung und Logistik bereit.
32.101, Laboringenieur Marco Weß
Betreuender Professor: Prof. Dr. Thies Beinke
Das Praktikum Wirtschaftsingenieurwesen ist im 5. oder 6. Semester vorgesehen und wird jedes Semester angeboten.
Die Studierenden beschäftigen sich unter anderem mit folgenden Themen:
Anwendung finden hauptsächlich zum Einen das Programm „Plant Simulation“, mit dem diskrete Fertigungsabläufe modelliert und simuliert werden können und zum Anderen eine Lernfertigungslinie, mit deren Hilfe Produktionsabläufe unter realistischen Bedingungen erprobt und erforscht werden können.
Der MakerSpace befindet sich im Gebäude 34, Raum 308.
Der Dual-Makerspace, eröffnet im Wintersemester 2021/2022, ist ein innovativer Rückzugsort für Dual Studierende. Dieser Raum ist speziell darauf ausgelegt, die akademische und praktische Ausbildung der Studierenden zu unterstützen.
Der Dual-MakerSpace wird in vielfältiger Weise genutzt. Zum einen dient er als Ort für Lehrveranstaltungen und Seminare, insbesondere für die Vorlesung "Einführung in die Technik", die sich an Duale Erstsemestler richtet. In diesem Kurs erhalten die Studierenden eine grundlegende Einführung in technische Prinzipien und Methoden, die essentiell für ihr weiteres Studium sind.
Darüber hinaus bietet der Duale MakerSpace Raum für technische Workshops und Übungen. Diese praktischen Einheiten ermöglichen es den Studierenden, theoretisches Wissen in die Praxis umzusetzen und ihre technischen Fähigkeiten weiterzuentwickeln. Der Raum ist mit modernen Werkzeugen und Geräten ausgestattet, die für verschiedene Projekte und Experimente genutzt werden können.
Der Dual-MakerSpace ist somit ein zentraler Bestandteil der dualen Ausbildung, der sowohl das Lernen als auch die kreative und praktische Anwendung technischer Kenntnisse fördert.
Hier können Sie sich und ihre Kommilitonen für den MakerSpace (34.308) ankündigen.
Das Team Duales Studium sorgt dafür, dass er aufgeschlossen ist. Bitte beachten Sie, dass der MakerSpace für Lehrveranstaltungen genutzt wird.
Reservierung
Kontakt:
Alessio Cavaterra 0661 9640-5830
Alexandra Pach 0661 9640-5812
Absofort ist mittwochs und freitags von 8 Uhr bis 12 Uhr keine Reservierung mehr möglich, da der MakerSpace belegt ist!