Bis in die 2000er hinein lag der Fokus Ihrer Vorgänger am Institut für Maschinenbau auf der Entwicklung von Bergbaumaschinen – ist das immer noch so?
Spezielle Anlagen und Maschinen zum Einsatz unter Tage, in der Tiefsee oder anderem für Menschen schwer zugänglichen Terrain sind auch heute Gegenstand unserer Forschung. Wer solche Spezial- und Sondermaschinen einsetzt, stellt komplexe Anforderungen an Funktion und Betrieb. Meine MitarbeiterInnen und ich beschäftigen uns aber nicht mit der Konstruktion der Maschine, sondern mit der integrierten Produktentwicklung von Anfang an. Wir fragen, wie die Mega-Trends Digitalisierung und Elektrifizierung im Spezialmaschinenbau Anwendung finden oder mit welchen Methoden Software für lernende Maschinen integriert werden kann? Außerdem untersuchen wir, wie die Datenübertragung zwischen Mensch und Maschine in herausfordernden Umgebungen funktionieren kann oder, welche Informationen der Nutzer der Maschinen bereitstellen muss, damit das System die richtige Entscheidung trifft.
Wie funktioniert denn eine solche smarte Spezialmaschine?
Aktuell arbeiten wir beispielsweise an einer elektrisch betriebenen Unterwasser-Fräse für Probenentnahmen in der Tiefsee. So ein Gerät muss unter Wasser autonom arbeiten und ständig mit dem Menschen kommunizieren, der es von oben aus kontrolliert. Darum entwickeln wir derzeit ein cyber-physikalisches System, welches die Komponenten in Echtzeit testen kann und die Daten erst dann an die reale Maschine weitergibt. Die Maschine kann also zu einem gewissen Grad Vorhersagen treffen. Ich vergleiche das mit einem Rennauto: Dort läuft während des Rennens im Hintergrund ein Prüfstand mit. Das System meldet dem Fahrer Änderungen der Bedingungen direkt ins Cockpit und warnt vorher vor Herausforderungen auf der Strecke.
Und welche Tools möchten Sie Ihren Studierenden an die Hand geben?
Ich möchte Studierenden dazu befähigen, die richtigen Fragen zu stellen und Methoden und Herangehensweisen zu entwickeln, diese Fragestellungen anzugehen. Zum Beispiel im Bereich Messtechnik: In einem Online-Praktikum haben Studierende ihr eigenes Smartphone als Messgerät entdeckt. Damit können wir die Theorie des Messens und der Visualisierung der Daten ganz angewandt erklären. Mit Methoden aus dem Projekt- und Qualitätsmanagement lernen die Studierenden, komplexe Fragestellungen umzusetzen. Und auch das Thema Nachhaltigkeit ist mir wichtig: Ich möchte vermitteln, dass ein Produkt von A bis Z auch am nachhaltigen Einsatz von Ressourcen gemessen werden sollte – indem diese Aspekte von Anfang an in die Produktentwicklung einbezogen werden.
Außerdem lernen Studierende natürlich auch die aktuellen Ansätze meiner Forschung kennen: Im kommenden Wintersemester plane ich gemeinsam mit KollegInnen aus der Informatik und der Automatisierungstechnik eine Vorlesung zu cyber-physikalischen Systemen bei der Entwicklung von Spezialmaschinen.