Praktische Abschlussarbeit im Labor für Robotik an der Hochschule Bielefeld

Im Rahmen ihres Bildungsgangs als Techniker:innen Maschinenbau am Richard-von-Weizsäcker-Berufskolleg absolvierten die drei Schüler Marvin, Daniel und Simon ein achtwöchiges Betriebspraktikum, das zugleich als praktische Abschlussarbeit dient. Die Betreuung des Praktikums übernahmen Prof. Dr. Martin Hülse, Professor für Robotik und autonome Systeme, und Andreas Kirsch, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor für Robotik. Das Format ist erfolgreich, so Andreas Kirsch, eine Fortführung mit dem Richard-von-Weizsäcker-Berufskolleg ist angestrebt.

Auftrag der Abschlussarbeit: Automatisierter Ballkreislauf

Titel und Auftrag der Abschlussarbeit lauteten: „Entwicklung und Umsetzung eines automatisierten Ballkreislaufsystems mit einem Industrieroboter“. Konkret bedeutet das: Ein KUKA-Roboter soll selbstständig Bälle aus einem Lager aufnehmen und in einen anderen Anlagenteil befördern. KUKA-Roboter sind hochpräzise, programmierbare Industrieroboter, die wie mechanische Arme funktionieren und in der Produktion eingesetzt werden, um schwere, monotone oder gefährliche Aufgaben zu übernehmen. Die besondere Herausforderung für die Berufsschüler lag in der Wurfbewegung. Die Bälle sollten nicht einfach abgelegt, sondern geworfen werden, um einen funktionalen Demonstrator zu entwickeln, der die Möglichkeiten von Wurfanwendungen in der Industrie verdeutlicht. Das Potenzial solcher Anwendungen ist hoch. Durch gezieltes Werfen können Zykluszeiten reduziert werden, oder wie Daniel es ausdrückt: „Einmal geworfen erspart zwei Roboterfahrten“. Anwendungsbereiche sind beispielsweise das Entfernen von Ausschuss auf Förderbändern oder die Materialweitergabe, überall dort, wo es nicht auf eine präzise Ablage ankommt. Prof. Dr. Hülse weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass die Arbeit der Schüler nicht nur ihre Fähigkeiten zeigt, sondern auch das „Potenzial des Labors wiederspiegelt, kreative Projekte praxisnah umzusetzen.“

Eigenverantwortliches Arbeiten mit hoher Lernkurve

Die Drei konnten ihr schulisches Grundwissen, etwa in Konstruktion und 3D-Druck, direkt einsetzen. Sie konstruierten und druckten Greifbacken, Bälle und Lager selbst und rüsteten den KUKA-Roboter zusätzlich mit Sensorik aus dem Laborbestand aus. Die Umsetzung des Wurfs stellte die größte Herausforderung dar. Da die Oberfläche der Bälle den Wurf massiv beeinflussen, mussten viele Varianten an Bällen erprobt werden. Simon berichtet: „Es war teilweise stressig – man dachte, alles läuft, und dann bleibt der Ball stecken. Dann bedeutet das oft 15 Stunden neue Druckzeit.“ Auch die unterschiedlichen Materialeigenschaften von TPU und PLA wirkten sich auf den Druck und die mechanische Funktion aus. Prof. Dr. Hülse erklärt: „Ein Roboter arbeitet im Zehntelmillimeter-Bereich. Schon kleine Unterschiede an der Oberfläche wirken sich auf das Gesamtsystem aus.“ Alle drei Schüler betonten, dass ihnen die freie Zeiteinteilung an der HSBI besonders gefallen hat. Sie konnten selbständig arbeiten, wurden aber nicht allein gelassen – ein Vertrauensvorschuss, der Marvin positiv in Erinnerung bleibt: „Die Betreuungssituation an der HSBI ist sehr wertschätzend – man bekommt Vertrauen und kann eigene Entscheidungen treffen.“ Das Praktikum eröffnete zudem Perspektiven für ein mögliches Studium. Simon überlegt an der HSBI Elektrotechnik oder Wirtschaftsingenieurwesen zu studieren – passend zu seinen Interessen und zum Projekt. Das zeigt, dass Berufspraktika auch als Einstieg in ein Studium dienen können.

Theorie endlich praktisch anwenden

Für die Schüler war es besonders wertvoll, dass sie die Theorie aus der Schule endlich umsetzen konnten. Anders als bei vielen anderen Betriebspraktika und Abschlussarbeiten blieb das Wissen hier nicht nur theoretisch, sondern wurde in einem funktionierenden Demonstrator sichtbar. Simon hatte den Vorschlag, das Praktikum an der HSBI zu absolvieren, selbst eingebracht, und die Idee wurde von seiner Schule positiv bewertet. Besonders stolz sind die Schüler darauf, dass ihr Demonstrator auch am Tag der offenen Tür der HSBI gezeigt wird. Andreas Kirsch betont: „Es ist ein Projekt, das sich wirklich sehen lassen kann und andere begeistern wird.“ (th/jrf)