Studierende konstruieren Bewegungsmaschine „Hexapod“

André Gezeck, Dominik Decman und Thomas Gutjahr studieren im Bachelorstudiengang „Mechatronik“ an der Fakultät für Technik der Hochschule Pforzheim. Gemeinsam entwickelten sie einen Hexapod (Vordergrund), der mittels Sensorik die jeweilige Dehnbarkeit seiner einzelnen Elemente und damit die auf ihn einwirkenden Kräfte jeweils präzise erfassen kann. (Das Foto entstand vor den Corona-bedingten Kontaktbeschränkungen / Foto: Alexander Hetznecker/Hochschule Pforzheim)

Erfolgreiche Projektarbeit im Bereich der Sensorik im Bachelorstudiengang „Mechatronik“.

(Lesezeit: 4 Minuten)

Von der ersten Idee, über die Konstruktion, bis hin zu Realisierung und Funktionalität – alles, was Dominik Decman, André Gezeck und Thomas Gutjahr innerhalb der vergangenen fünf Semester im Rahmen ihres Bachelorstudiums „Mechatronik“ an der Fakultät für Technik der Hochschule Pforzheim gelernt haben, steckt in dieser Projektarbeit: „Konstruktion und Entwicklung eines Hexapoden zur Kraftmessung in sechs Freiheitsgraden mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen“. Hexapoden sind räumliche Bewegungsmaschinen, die durch sechs Antriebselemente in alle Richtungen beweglich sind. Sie kommen unter anderem zur Bewegung von Lasten in der Robotik, in der Medizintechnik oder als Grundelement in Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Ist es jedoch darüber hinaus auch möglich, mittels Sensorik die jeweilige Dehnbarkeit der einzelnen Elemente und damit die einwirkenden Kräfte jeweils präzise zu erfassen? Diese Frage konnte das Trio angehender Ingenieure im Wintersemester 2020/21 mithilfe einer Kombination aus höherer Mathematik, Sensorik und Mechanik erfolgreich beantworten: „Was die Studierenden hier geleistet haben, ist eine eigene technische Entwicklung von hoher Komplexität, die so in der Industrie anwendbar wäre“, so Professor Dr.-Ing. Alexander Hetznecker, der die Arbeit wissenschaftlich betreute.

„Unsere Idee war es, das Innere des Hexapods mit einem Koordinatensystem zu versehen. Auf Grundlage eines mathematischen Konstrukts, einer Matrix, können einwirkende Kräfte und Momente dann umgerechnet, mithilfe einer Software ausgewertet und dargestellt werden“, so die Studierenden. Ihre Aluminium-Konstruktion bestehend aus zwei Kreisplatten und sechs Beinen bzw. Stäben entstand in der hochschuleigenen Werkstatt für Mechatronik. Abgesehen von Gabelkopf und Gabelgelenk entwickelten die Studierenden sämtliche Elemente selbst. „Die untere Platte kann im Boden verankert, an der oberen kann ein langer Hebelarm angebracht werden. Durch diesen wird die Kraft eingebracht. Zukünftige Dehnungsmessstreifen wandeln die Dehnungen an den sechs Beinen in ein elektrisches Signal um. So können wir genau darstellen, welche Dehnung bei welcher äußeren Kraft auftritt“, so die Studierenden. „Unser Ziel war es, Dehnungen zu erzeugen, die sich in der Größenordnung von einem Promille, also 1 mm pro Meter, bewegen. Um dies zu erreichen braucht es große Kräfte – daher die Idee mit dem Hebelarm von einem Meter Länge.“

Projektarbeit ideale Vorbereitung auf Praxissemester

Die Hauptaufgabe der Projektarbeit sei es gewesen, die Geometrie aus Linien und Kreisen aus dem CAD-Modell schließlich mittels Lagern und Querschnitten in den realen Aufbau zu übertragen. „Etwas von null auf zu konstruieren, zu montieren und dann zu sehen, dass es auch funktioniert – das war eine schöne Erfahrung“, so das Trio. Zugleich war die Projektarbeit auch die ideale Vorbereitung der Studierenden auf ihr darauffolgendes Praxissemester. Das fünfte Semester verbringen die Studierenden der Fakultät für Technik traditionell in der Industrie, um das bis dahin im Studium Erlernte zu festigen und erste Erfahrungen im Beruf zu sammeln. Dominik Decman, 23 Jahre, verbrachte sein Praxissemester bei der Robert Bosch GmbH in Reutlingen, André Gezeck, 21 Jahre, war bei der Neff GmbH in Bretten und Thomas Gutjahr, 23 Jahre, war bei der Bosch Rexroth AG in Schwieberdingen.

Studierende des Bachelorstudiengangs „Mechatronik“ erlernen Grundlagen in Elektronik, Informatik, Mathematik, Mechanik, Software-Entwicklung und Physik. Im Verlaufe ihres Studiums stehen ihnen fachliche Vertiefungen in den Bereichen Dynamik, Sensorik und Aktorik, Steuerungs- und Regelungstechnik, Signalverarbeitung, Software-Engineering, Produktentwicklung oder Betriebswirtschaftslehre zur Auswahl.

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Besim Karadeniz (bka), Jahrgang 1975, ist Autor und Erfinder von PF-BITS seit 2016. Er ist beruflich selbstständiger Web-Berater und -Entwickler. Neben PF-BITS betreut er mehrere weitere Online-Projekte und kann auf einen inzwischen über 25-jährigen Online-Erfahrungsschatz zurückblicken. Neben der technischen Betreuung von PF-BITS schreibt er regelmäßig Artikel und Kolumnen und ist zuständig für den Kontakt zu Partnern und Autoren.