Labor für
Automatisierungstechnik
Das Labor
Im Automatisierungslabor werden auf Basis von Ideen der Schülerinnen und Schüler Handlungsergebnisse entwickelt, die die gesamte Produktentwicklung von der Idee bis zur Markteinführung umfassen. In diesem Labor steht neben der Produktidee insbesondere der Produktionsprozess im Fokus.
Durch die Automatisierungsanlage, die an einen realen Fertigungsprozess angelehnt ist, verschmelzen reale und digitale Prozesse zu einem Gesamtsystem.
Neben der fachlichen Expertise, die Anlage zu steuern, wird das Erlangen digitaler Kompetenzen von zentraler Bedeutung sein. Die Schülerinnen und Schüler werden befähigt, verantwortungsvoll mit Technologien zu agieren und technische Probleme eigenständig sowie in Kooperation mit anderen Berufsbereichen zu lösen.
Die cyberphysikalische Anlage in Brakel vernetzt die physikalische Welt der Maschinen, Anlagen und Geräte mit der virtuellen Welt des Internets.
Durch entsprechende Schnittstellen und einen digitalen Zwilling (siehe unten) ist es möglich, dass diese Anlage ortsunabhängig genutzt werden kann. Exemplarisch wird das am Standort in Holzminden geschehen. Der Einsatz eines digitalen Zwillings verbessert nicht nur die Möglichkeiten der Unterrichtsgestaltung, er eröffnet auch die Chance, das Know-how und die Infrastruktur anderer berufsbildender Schulen, u. a. im ländlichen Raum, gewinnbringend zu nutzen.
(Das Video zeigt beispielhaft eine ähnlich aufgebaute cyberphysische Anlage.)
Projekt "Opener"
Das Handlungsprodukt/-ergebnis im Bereich Technik wird eine Handhabungshilfe zum Öffnen von Getränkeflaschen sein. Dabei soll die erforderliche Handkraft reduziert und das Öffnen der Flaschen mit nur einer Hand ermöglicht werden.
Sie soll damit in vielen Bereichen des täglichen Lebens einsetzbar sein und die Barrierefreiheit für Menschen mit körperlichen Einschränkungen erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist auch in diesem Fall interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Schülerinnen und Schülern unterschiedlicher Berufsbereiche erforderlich.
Durch den Einsatz eines CPS-Fertigungssystems sind individuelle Gestaltung, Fertigung und Lagerung mit Versandabwicklung möglich. Unterstützt wird der Produktionsprozess durch einen „digitalen Zwilling“, der genutzt werden kann, um Entwicklungszyklen zu beschleunigen, alternative Produkt- und Lösungskonzepte gemeinsam mit Schülerinnen und Schülern zu entwickeln.
Die Applikation fokussiert beispielhaft die Handlungsfelder:
-
Analyse/Entwicklung technischer Systeme (digitaler Zwilling, AR/VR)
-
Prototypenbau (3D-Druck)
Fertigung mit unterschiedlichen Technologien (CNC Fräsen, CAM-Fertigung, Wasserstrahlschneiden, 3-D Druck und Lasern)
Was ist ein digitaler Zwilling?
Ein digitaler Zwilling ist die digitale Abbildung eines Objekts aus der realen Welt.
Wie wird der digitale Zwilling im Projekt genutzt?
Der digitale Zwilling erlaubt die Simulation und Steuerung der Automatisierungsanlage in Brakel von Holzminden aus. Die Anlage ist ein cyberphysisches System (CPS), das bedeutet, dass Software und Mechanik in einem System zusammengefasst sind und die Komponenten über das Internet miteinander kommunizieren. Durch diese Schnittstellen können auch zusätzliche Standorte auf die Anlage zugreifen.
Wie kann der Prozess beschrieben werden?
Das CPS holt sich seine Aufträge vom Web- und Datenbankserver und meldet auch aktuelle Statusinformationen zurück. So können von beiden Standorten Aufträge erstellt und umgesetzt werden. Durch die verschlüsselte Verbindung VPN (Virtuell Private Network) werden die Daten sicher über das Internet weitergeleitet. Andere Schulen haben so auch die Möglichkeit, einen temporären Remotezugang zu erhalten.
Der digitale Zwilling der Zukunftslabore
Die Rundförderanlage ist ein Teilbereich der Produktionsstrecke. Im digitalen Zwilling sind alle Prozesse veranschaulicht und lassen sich simulieren. Das Video gewährt einen Einblick in diesen Teilbereich.
Die Paletten mit Bauelementen befinden sich im Lager. Sie wurden vorher in das System eingeschleust. Anschließend erfolgt nun die Qualitätskontrolle in unterschiedlichen Stationen wie beispielsweise über eine Waage und ein Kamerasystem.
Am Ende der Förderstrecke sind die Paletten mit den Bauteilen bereit zur Ausschleusung und zur Endmontage.