Technik in den Laboren der Studienakademie

Das Labor der Elektrotechnik bietet ergänzend zu den Vorlesungen des Studiengangs Elektrotechnik Laborversuche an. Die drei Module „Grundlagen der Elektrotechnik“ bestehen jeweils aus Vorlesung, Klausur und erfolgreicher Durchführung der elektrotechnischen Grundlagenversuche. Diese umfassen Schaltungen im Gleichstrom- und Wechselstrombereich sowie besonderen Aufbauten der Messtechnik.
Anhand von Versuchsanleitungen und betreut von einem Dozenten bauen die Studenten Schaltungen selbständig auf und ermitteln notwendigen Messwerte.

Unter Anwendung von Siemens Sinamics-Umrichtern, der weltweit größten Antriebsfamilie, wurde ein Versuchsstand mit modernem Motormanagement eingerichtet. Er ermöglicht das Untersuchen von geregelten Antrieben sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb.
Die Studenten erhalten einen Einblick in die Anwendung moderner Steuerungssysteme für Antriebe in unter-schiedlichsten Anwendungsgebieten. Die Grundidee dieses Versuchsstandes ist der sog. Mehrmaschinenantrieb. Dabei wird bei geringer Last nur ein Motor genutzt, bei Lasterhöhung eine zweite elektrische Maschine synchron dazu geschaltet.

In diesem Laborbereich sollen die elektrischen Parameter unterschiedlicher Leistungsbaugruppen untersucht werden.
Schwerpunkte hierbei sind das Aufnehmen der Strom- und Spannungsverläufe, die Ermittlung von Kennlinien, die Bestimmung spezifischer Bauteilparameter sowie die Analyse von Netzstörungen und Oberschwingungen.
Mit Hilfe moderner Meßtechnik können eine Vielzahl dieser Aufgabenstellungen direkt mit PCs visualisiert werden.

Mit dem Versuchsplatz „Fertigungsautomatisierung“ lernen die Studenten nicht nur nicht nur die Ablaufprogrammierung der Prozesse mit Standard SPS Komponenten, sondern auch die Einbeziehung der Aspekte der Sicherheitstechnik mit Sicherheitsschnittstellen kennen.
Die Untersuchung des Informationsflusses in komplexen mechatronischen Systemen wird neben der praktischen Verkabelung und Programmierung erlernt und gefestigt.
Die Studenten arbeiten in Zweiergruppen an jeweils einer Station und müssen ihren Arbeitsablauf mit den Vorgängern und Nachfolgern abstimmen. Der Gesamtablauf wird im Ergebnis von einem Leitsystem dargestellt.

Für die Auswahl und den Einsatz elektrischer Maschinen ist es besonders wichtig, das Verhalten der unterschiedlichen Motortypen kennenzulernen.
Hierzu dienen Laborplätze die für die Untersuchung von Gleichstrom-, Wechselstrom-, Drehstrommotoren, sowie Synchronmaschinen ausgestattet sind. Die Studenten ermitteln Leerlauf- und Belastungskennlinien und spezifische Motorparameter.
Das Labor vertieft die in der Vorlesung „Elektrische Maschinen und Antriebe“ erworbenen Kenntnisse durch praktische Übungen. Die Handhabung grundlegender Messtechnik und das Kennenlernen des Betriebsverhaltens elektrischer Maschinen stehen dabei im Vordergrund. Der Aufbau von Messschaltungen wird geübt.

Im Roboterlabor findet der praktische Teil der Ausbildung Automatisierungssysteme und Prozessrechentechnik statt. Ziel der Laborpraktika ist, die Studenten mit modernen Automatisierungsgeräten vertraut zu machen und auf das spätere Berufsleben praxisnah vorzubereiten. Ein Ansatz hierzu ist beispielsweise die Bedienung und Online-Programmierung eines seriellen Kawasaki-Industrieroboters in Kombination mit einer übergeordneten SPS-Steuerung, welches dem Prinzip vieler durch Roboter automatisierter Produktionszellen entspricht.
Neben der seriellen Roboterkinematik beschäftigt sich das Labor auch mit parallel-räumlichen Roboterstrukturen (Delta und Stewart-Gough-Platform), welche im Kleinmodel das mechanische und steuerungstechnische Prinzip dieser anspruchsvollen industriellen Bauformen aufzeigen.

Rohde & Schwarz steht seit fast 80 Jahren für Qualität, Präzision und Innovation auf allen Feldern der drahtlosen Kommunikationstechnologie. Als Hersteller von Mobilfunk- und EMV-Messtechnik sowie von Sende- und Messtechnik für das digitale terrestrische Fernsehen ist Rohde & Schwarz Weltmarktführer.
Gefördert durch EFRE-Mitteln konnten die Fachbereiche Elektrotechnik, Medizintechnik und Wirtschaftsingenieurwesen zwei High-End-Geräte dieser namhaften Firma erwerben. Ein Spektrum- und Signalanalysator vom Typ FSV30 mit einem Frequenzbereich bis 30 GHz und ein Generator vom Typ SMBV100 stehen jetzt für Ausbildung und zur zeitweiligen Nutzung bei Praxispartnern zur Verfügung.

Das Universalprüfgerät wird in den Laborübungen der Studienrichtung "Elektrische Energietechnik" eingesetzt. Es ist in der Lage, beliebige Netzformen und Netzfehler zu simulieren. Umfachreiche Hardwaresimulationen entfallen dadurch. Die Versuchsdurchführung gestaltet sich effektiver und es können damit abnorme Netzzustände simuliert und beobachtet werden.

Dialysetechnik: Die Studierenden befassen sich mit der technischen Realisierung und der Anwendung eines Dialysegerätes zur Nierenersatztherapie.
Im Laborversuch wird die Hämodialyse im Doppelnadel- und Einzelnadelverfahren am Phantom simuliert. Kenntnisse über das physikalische Prinzip der Hämodialyse, die gerätespezifische Messtechnik und sicherheitstechnische Einrichtungen werden vertieft.

Patientenüberwachung (Monitoring): Ziel dieses Laborversuches ist der Erwerb von grundlegenden Kenntnissen über die apparative Überwachung von Vitalparametern im Bereich der Intensivmedizin.
Die funktionalen Eigenschaften einer vernetzten Überwachungsanlage werden am Beispiel eines Systems der Firma Philips betrachtet.
Kenntnisse über die Anwendung von Monitoren und Zentralstationen, deren Vernetzung (auch über WLAN) und das Alarm-Management werden vermittelt.

Herzreiztechnik: Die Herzreiztechnik bietet heute ein breites Spektrum an Therapiemaßnahmen zur Behandlung der unterschiedlichsten Krankheitsbilder. Die beiden grundlegenden Verfahren der Herzreiztechnik, Defibrillation und Schrittmachertherapie, werden im Laborversuch untersucht.
Die Studierenden vertiefen ihre Kenntnisse über die technische Umsetzung und die Signalform eines Defibrillationsimpulses sowie den Umgang mit einem Herzschrittmacherprogrammiergerät. Sie lernen die Einstellmöglichkeiten an einem implantierbaren Herzschrittmacher der Firma BIOTRONIK kennen.

Bildarchivierungs- und -kommunikationssystem (PACS): Die Studierenden lernen am System der Firma Chili die Befundung und Archivierung von medizinischen Bildern mit Hilfe des DICOM-Workflow kennen. Im Labor vorhandene Röntgenanlagen und das Ultraschallgerät sind in das Netzwerk eingebunden. Die Kenntnisse über die Anwendung von IT-Netzwerken und Datenbanken in Kliniken werden gefestigt.

Röntgencomputertomografie: Die Studierenden vertiefen in diesem Laborversuch an einem Vollschutz-Röntgengerät ihre Kenntnisse über die Wirkungsweise eines Computertomografen und über die Prinzipien der Bildrekonstruktion aus Projektionen. Das Grundprinzip der transversalen Tomografie - Rotation des Quelle-Detektor-Systems um das Untersuchungsobjekt - wird im Laborversuch durch eine Rotation des Objektes ersetzt.

Das mobile C-Bogengerät ergänzt die Ausstattung mit Röntgentechnik. Mit dem System Philips Vectra BV, das in medizinischen Einrichtungen im Bereich der orthopädisch-chirurgischen Diagnostik und der Interventionsradiologie eingesetzt wird, lernen die Studierenden Durchleuchtungsuntersuchungen kennen. Ein Laborversuch zum Kontrastmitteleinsatz mit einer Einbeziehung von Robotertechnik ist in Vorbereitung.

Am digitalen Tisch-Wand-Röntgensystem PRS 500 F basic können Phantomaufnahmen und Materialuntersuchungen vorgenommen werden. Die in den Radiologieabteilungen von Krankenhäusern durchzuführenden Konstanzprüfungen können trainiert werden. Experimente zur Strahlenausbreitung und zur Wirksamkeit von Abschirmungen sowie Dosis- und Dosisleistungsmessungen sind ebenfalls möglich.

Das Ultraschallgerät LOGIC F8 der Firma GE ist mit drei Ultraschallköpfen ausgestattet. Im Laborversuch lernen die Studierenden den praktischen Umgang mit dem System an Phantomen (statisches Prüfphantom, Flussphantom) kennen. Die Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Geräteparametern und Bildqualität im B-Bild-Verfahren  und im Ultraschall-Dopplerverfahren werden gefestigt.

Das Beatmungsgerät EVITA XL der Firma Dräger gehört oftmals zur Ausstattung intensivmedizinischer Stationen. Die Studierenden lernen die Funktionsweise des Gerätes, typische Beatmungsmuster und die Sicherheitseinrichtungen des Gerätes kennen.
Das Beatmungsgerät ist auf einer Deckenversorgungseinheit (DVE) installiert, die alle notwendigen Medien, u.a. Druckluft und medizinischem Sauerstoff, bereitstellt.

Moderne technikgestützte Methoden gehören zu den praktischen Grundlagen der Chirurgie. Dies sind vor allem die Anwendung von hochfrequenten elektrischen Strömen sowie von Lasern im Operationssaal.

In der HF-Chirurgie wird hochfrequente elektrische Energie auf biologisches Gewebe angewendet zum Schneiden, Blutstillen, Zerstören oder Versiegeln. Dazu wird HF-Wechselstrom im Bereich von mind. 200 kHz  über ein Instrument auf das Körpergewebe übertragen.

Lehrinhalte aus dem Modulen Anatomie und Physiologie, Medizinische Gerätetechnik, OP-Technik/Intensivmedizinische Technik und Medizinische Messtechnik werden durch praktische Übungen und Messungen im Laborversuch gefestigt. Durch Einbindung der Geräte in das vorhandene Krankenhausinformationssystem ist es auch möglich, übliche Protokolle der Datenübertragung im Krankenhaus zu demonstrieren.

An diesem Gerät werden die im Unterricht konstruierten Bolzen/Wellen programmiert und gedreht. Der Student soll an dieser Maschine seine Kenntnisse über die Programmierung von CNC-Maschinen anwenden. 

An diesem Gerät werden die Werkzeuge für die CNC-Drehmaschine vermessen. Dieses dient dazu, um den Studenten die Vorgänge beim Bestücken von Werkzeugrevolvern zu zeigen.

Die Studierenden vertiefen die theoretischen Kenntnisse zu Grundlagen der konstruktiven Entwicklung von Produkten und deren Fertigung. An verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. der konventionellen Drehmaschine, werden Kenntnisse zum Fertigungsprozess von Metallteilen vermittelt.

Die Studierenden vertiefen die theoretischen Kenntnisse zu Grundlagen der konstruktiven Entwicklung von Produkten und deren Fertigung. An verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. der Tischbohrmaschine, werden Kenntnisse zum Fertigungsprozess von Metallteilen vermittelt.

Die Studierenden vertiefen die theoretischen Kenntnisse zu Grundlagen der konstruktiven Entwicklung von Produkten und deren Fertigung. An verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. der Vertikalbandsäge, werden Kenntnisse zum Fertigungsprozess von Metallteilen vermittelt.

Die Studierenden vertiefen die theoretischen Kenntnisse zu Grundlagen der konstruktiven Entwicklung von Produkten und deren Fertigung. An verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. der Flachschleifmaschine, werden Kenntnisse zum Fertigungsprozess von Metallteilen vermittelt.

Die Studierenden vertiefen die theoretischen Kenntnisse zu Grundlagen der konstruktiven Entwicklung von Produkten und deren Fertigung. An verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. der Schwenkbiegemaschine, werden Kenntnisse zum Fertigungsprozess von Metallteilen vermittelt.

Die Studierenden vertiefen die theoretischen Kenntnisse zu Grundlagen der konstruktiven Entwicklung von Produkten und deren Fertigung. An verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. der Tafelschere, werden Kenntnisse zum Fertigungsprozess von Metallteilen vermittelt.

Dieses Gerät wird im Messlabor zum Vermessen von Bauteilen genutzt. Im Praktikum wird dieses Gerät genutzt, um den Studenten eine Einführung in 3D-Messtechnik zu geben. Dabei wird ein Demoblock vermessen und diese Messung muss von den Studenten ausgewertet werden.

Das Gerät ermöglicht ein automatisches Vermessen von Bauteilen. Die Messungen können je nach Bedarf mittels tasten oder optisch erfolgen. An diesem Gerät werden im Rahmen des Messlabors die Unterschiede zwischen konventionellen und automatischen Messvorgängen gezeigt.

Die Zugmaschine findet ihren Einsatz in der Kunststoff Werkstoffprüfung. Mit dieser Zugmaschine wird den Studenten, durch das Zerreißen von Kunststoffproben, die Erstellung von Spannungsdehnungskurven gezeigt.

Das Wissen über die chemische Zusammensetzung eines Werkstoffes ist für die Verarbeitung und Anwendung von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Die quantitative chemische Analyse stellt da eine genaue, aber sehr zeit- und arbeitsaufwändige Methode dar. Darum hat sich die Metallspektroskopie als Analyseverfahren zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung von Werkstoffen in der Praxis durchgesetzt.

Die Studierenden lernen einen mobilen Spektrometer und dessen Einsatzgebiete kennen und ermitteln die chemischen Zusammensetzung verschiedener Materialproben sowie deren Zuordnung in die entsprechende Materialnorm.

Die Studenten setzen nach der Theorie über die Schweißtechnik ihr erworbenes Wissen in einen Praktikum ein. Dafür stehen Maschinen für die Schweißverfahren WIK, MIK, MAG und E-Hand zur Verfügung. Denn Studenten sollen damit die Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren gezeigt werden.

Im Labor Gießen wenden die Studierenden ihr Wissen aus der Vorlesung zu den gießtechnischen Besonderheiten bei der technologischen Umsetzung des Urformens an. Mit der Durchführung der Urformpraktika können die Studierenden Bauteile fertigungsgerecht für die Ausführung in Sand-, Fein- und Kokillenguss auslegen und entsprechend fertigen.

Die vollelektrisch angetriebene Spritzgussmaschine Sumitomo DEMAG IntElect 75 steht für die Untersuchung von verschiedenen Kunststoff-Parametern und Spritzgusswerkzeugen bereit. Ebenso können moderne Verfahren der Prozessleittechnik und Betriebsdatenerfassung angewendet werden. Weitere Kunststoff-Technologien können beispielsweise mit der RIM-Anlage MDM6 von Tartler oder der Vakuumgießanlage MCP 5/01 zur Herstellung von Prototypen erprobt werden.
Der Nutzung von additiven Fertigungsverfahren dient der 3D-Drucker Stratasys F370.

Mit der Laseranlage kann das Beschriften von verschiedenen Materialien mit Laser sowie das Trennen und Fügen von Werkstoffen demonstriert werden.

Kompaktes System zur rationellen Verarbeitung flüssiger Kunstharze aus Polyurethanharz oder Epoxidharz mit einem Ausstoß von bis zu 3,5 l/min bei MV 100:100 (abhängig von Viskositäten, Mischungsverhältnis und Schlauchlängen).

Im Studium wird das RIM-Verfahren für die Herstellung von Prototypenteilen eingesetzt.

Studierende können den Einsatz und die Programmierung von Robotertechnik anhand der Roboter UR3 und UR5 von Universal Robots kennenlernen. Neben der konventionellen Programmierung wird den Studierenden auch das Anlernen der Roboter über TracePens der Firma Wandelbots vermittelt. Mit dieser No-Code-Robotik-Plattform wird die industrielle Automatisierung auf die nächste Stufe gebracht. Das ermöglicht unseren Praxispartnern, Roboter auf die einfachste Art und Weise variabel zu betreiben und ständig zu verbessern. 

Einsatz für professionelle Rapid-Prototyping-Lösungen von der Konzeptüberprüfung über die Designvalidierung bis hin zur Funktionsprüfung
- Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)