Von der Wiege bis zur Drohne: Studierende entwickeln Quadrocopter
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Fakultät für Technik setzt auf nachhaltige Lehre mit Anwendungsorientierung
Ken Noé (l.) und Marc Schulz (r.) sind stolz auf ihre Drohne. Jedes einzelne Bauteil haben die Absolventen des Bachelorstudiengangs „Maschinenbau“ selbst angefertigt. Auch die dazugehörige Software programmierten die Jungingenieure, die ihre Kenntnisse zwischenzeitlich im Masterstudiengang „Mechatronische Systementwicklung“ weiter vertiefen, eigenständig.Ein Paradebeispiel für nachhaltiges Lernen und Lehren auf dem Pforzheimer Campus: Nahezu über den Zeitraum ihres gesamten Studiums haben zwei Studierende der Fakultät für Technik beständig eine gemeinsame Entwicklung vorangetrieben. Marc Schulz und Ken Noé, Absolventen des Bachelorstudiengangs „Maschinenbau / Produktentwicklung“ und aktuell Studierende des Masterstudiengangs „Mechatronische Systementwicklung“, konzipierten und konstruierten eine Drohne mit besonderen Fähigkeiten: Ihr Flugroboter kann via Elektromagnet Lasten bis zum Vierfachen des Leergewichts transportieren sowie gezielt abfallen lassen. Je mehr Wissen die angehenden Ingenieure sich aneignen konnten, desto professioneller wurden die Arbeitsschritte und desto optimierter schließlich das Ergebnis: „Es begann mit einer Projektarbeit im Bachelorgrundstudium, wurde fortgeführt in einer gemeinsamen Bachelorthesis und kommt nun, wo die beiden parallel zum Masterstudium auch als wissenschaftliche Mitarbeiter der Hochschule tätig sind, sogar zu Lehrzwecken für jüngere Semester zum Einsatz,“ so Professor Dr.-Ing. Peter Heidrich, der die Studierenden im Rahmen ihrer wissenschaftlichen Entwicklung innerhalb der vergangenen drei Jahre betreute.
Elektronik, Regelungs-, Steuerungs- und Displaytechnik, Softwareentwicklung, Informatik, Platinenfertigung, Leichtbau-Konstruktion und additive Fertigung – „Wirklich ausnahmslos alles, was wir über unser gesamtes Studium gelernt haben, steckt in dieser Entwicklung“, so Ken Noé. In ihrer kooperativen Bachelorabschlussarbeit „Entwicklung eines geführten Multicopter-Prüfstands unter Berücksichtigung von effizientem Leichtbau, einer echtzeitfähigen Funkübertragung in der Arduino-Entwicklungsumgebung sowie variabler Nutzlastzuladung zur gezielten Beeinflussung als auch Visualisierung interner PID-Regelvorgänge und anschließender Validierung der Systemeigenschaften“ optimierten der Maschinenbauer und sein Kommilitone Marc Schulz das, was sie im Jahr 2017 als interdisziplinäre Projektarbeit in einer Gruppe mit mehreren Studierenden begonnen hatten.
Die Erstentwicklung des Quadrocopters zu Beginn des Bachelorstudiums (unten) konnte im weiteren Verlauf optimiert werden. Die im Rahmen der Abschlussarbeit entstandene Konstruktion (oben) ist nicht nur optisch ansprechender, sondern leichter und leistungsfähiger.Es galt, die ursprüngliche Drohnen-Konstruktion dahingehend zu verbessern, leichter und montagegerechter zu werden. Bis auf die Antriebe, die Propeller und einige Arduino-Komponenten hat das Duo alles selbst entwickelt. Die neue effiziente, kompakte Konstruktion vereint Ausleger und Grundplatte und entspricht hinsichtlich Verbindungstechniken, Kabelführung und Lötstellen-Sicherung dem neuesten Stand der Technik von Leichtbau-Multicoptern. Auch die dazugehörige kabellose Fernbedienung wurde überarbeitet und neu konstruiert. „Mittels 3-D-Druck-Verfahren haben wir die Gehäuse hergestellt. Um die Drohnensteuerung zu verbessern, mussten wir sowohl die Neigungs- als auch die Höhenregelung implementieren.“
„Es ist den Studierenden unter anderem gelungen, eine Gewichtsreduktion des Multicopters vom Faktor 3 zu erreichen, was einer gigantischen technologischen Leistung entspricht. Da alles, was das Objekt nicht mehr in das Tragen des eigenen Gewichts investiert, die Leistungen und Funktionen an anderer Stelle erhöht und erweitert. Die Herren Noé und Schulz konnten ihr theoretisches Wissen in eine konkrete Anwendung überführen – das ist das Ziel unserer Lehre: Die Absolventen fit für die Herausforderungen des Ingenieurberufs zu machen,“ so Peter Heidrich. „Die Chance, ein mechatronisches System zu entwickeln, war im Hinblick auf das bevorstehende Masterstudium besonders lehrreich und personell gewinnbringend“, so das Duo. Wenn Ken Noé und Marc Schulz die Hochschule im kommenden Jahr mit dem Abschluss Master of Science in mechatronischer Systementwicklung verlassen werden, können kommende Studierendengenerationen ihren Quadrocopter im Labor für Regelungstechnik weiterentwickeln.
Weitere Informationen:
www.hs-pforzheim.de/profile/peterheidrich