Her mit der Praxis! Stäubli-Roboter im HTL-Lehrunterricht

Der Stäubli-Roboter TX2-60L inklusive des dazugehörigen Schutzraumes steht neuerdings der HTL Spengergasse in Wien für die Lehre zur Verfügung.

Es läutet zum Unterricht. Die knapp 2.600 Schüler machen sich auf den Weg in ihre Klassen. Eine Gruppe von Schülern hat nur ein Ziel: Das Praxislabor im Tiefgeschoß. Dort befindet sich seit Herbst 2021 ein Industrieroboter der Marke Stäubli – der TX2-60L. Dieser Sechsachser zeichnet sich dadurch aus, dass er sich perfekt jeder Produktionsumgebung anpasst, selbst in sensiblen Arbeitsbereichen ist er sehr gut einsatzfähig. Die neue Generation der TX2-Roboter eröffnet neue Automatisierungslösungen, die zur Produktivitätssteigerung in vielen Einsatzbereichen führen. Ihre Tragkraft beträgt maximal 3,7 kg und die Reichweite liegt bei 920 mm. Zum Einsatz kommen sie bei Standardapplikationen sowie bei MRK-Einsätzen.

Florian Woisetschläger ist Lehrer und Projektbetreuer an der Ausbildungsstätte und war viele Jahre zuvor selbst in der Industrie tätig. Auf die Frage, was an dem Roboterarbeitsplatz genau gelehrt wird, geht Woisetschläger ins Detail: „Wir haben seit einiger Zeit einen Roboterarbeitsplatz an unserer Schule für die gezielte praxistaugliche Ausbildung zur Verfügung. Im Rahmen einer bereits stattgefundenen Diplomarbeit sollte als sogenanntes Erstprojekt Anfang dieses Jahres die aus drei Schülern bestehende Arbeitsgruppe eine robotergestützte Montage eines Getriebes umsetzen. Dabei sollte ein Teil des Getriebes mit Unterstützung durch eine Augmented-Reality-Montageanleitung manuell montiert werden. Die manuell vormontierten Komponenten wurden im Anschluss in der Roboterzelle durch den Roboter zusammengefügt. Der Montagearbeitsplatz für die manuelle Montage sollte dabei über ein Handlager mit RFID-Bestandteilüberwachung verfügen.“

Dort kommt er für Schüler und deren gezielte Ausbildung zum Einsatz.

Florian Woisetschläger MSc.
Lehrer und Projektbetreuer an der HTL Spengergasse

„Wir bieten den Schülern die Möglichkeit, sich industrienah ausbilden zu lassen. Augmented Reality und Robotik gehören dazu, wie am Beispiel der Aufgabenstellung der Diplomanden, die erstmals mit dem Stäubli-Roboter in Berührung kamen, gezeigt wurde.“

Studierende mit Ideen für die Praxis

Die Schüler haben inzwischen zu arbeiten begonnen. Die Aufgabenstellung für die Projektteilnehmer ist dabei von Anfang an eindeutig. Anfangs werden ein Projektstrukturplan sowie ein Meilensteinplan angefertigt, um die Ziele zu definieren. Jeder Schüler der Arbeitsgruppe wird üblicherweise zu Beginn eines Projekts mit einer eigenen Aufgabenstellung betraut.

Im Fall der Schüler Paul Rezner, Manuel Skumantz und Maximilian Eichberger, die zu Beginn des Jahres die Ersten waren, die mit dem Stäubli-Roboter arbeiten durften, waren die Arbeitsschritte klar definiert. „Zu unseren Aufgaben gehörte es, zunächst ein Gesamtkonzept des Projektes zu erstellen“, heißt es aus der Gruppe. „Dann sollten wir die Fertigung des Getriebes in mehrfacher Ausführung durchführen, das Konzept sowie die Detailplanungen zur angeforderten Bestandüberwachung des Handlagers für die Montageteile erstellen und auch die Montageanleitung für die manuelle Montage für die HoloLens2 kreieren“, erklärt das Team.

„Zudem zählte die montagegerechte Gestaltung der Roboterzelle, sprich die Konstruktion und der Bau sowie die Konstruktion und Fertigung eines Greiferwechselsystems für den Roboter und die in diesem Zusammenhang durchzuführende Roboterprogrammierung zu den Anforderungen an die Diplomanden.“ Entscheidend dabei: „Im zentralen Element setzen wir auf den Stäubli-Roboter bzw. die Roboteranwendung und begleiten diese durch neue Technologien wie AR und ein bestandüberwachtes Teilelager samt RFID-System. Später wollen wir zudem eine Verbindung zum ERP-System schaffen, um in weiterer Folge auch hier einen Automatisierungsprozess durchzuführen.“ Der Projektbetreuer setzt gezielt auf Praxisausbildung und ist weiters davon überzeugt, dass auch fächer- bzw. themenübergreifendes Arbeiten den Studierenden im späteren Arbeitsumfeld hilft.

Industrie 4.0 im Schuleinsatz

Die Arbeitsplatzbeschreibung für den neuen Industrie 4.0-Montagearbeitsplatz der HTL Spengergasse schaut grundsätzlich so aus, dass im Laborunterricht mit Schülergruppen von immer acht bis zehn Schülern gearbeitet werden kann. Das zentrale Element ist und bleibt der Stäubli TX2-60L-Roboter in einer praxisrelevanten Applikation. Für die Programmierung des Roboters stehen zehn Computerarbeitsplätze zur Verfügung, die ein individuelles Arbeiten mit Simulationen der Bewegungsabläufe in der neuen Stäubli Robotics Suite (SRS 2022) ermöglichen. Auch Anwender ohne große Roboterprogrammierkenntnisse können sehr schnell den Umgang mit der Software erlernen. Die von den Schülern erstellten Programme werden anschließend zur CS9-Robotersteuerung transferiert.

„Parallel werden von den Schülern Montagesequenzen für die Vor- und Fertigmontage in PTC Creo Illustrate erstellt und anschließend mit Hilfe von PTC Vuforia Studio eine Augmented Reality Experience für Smartphone, Tablet und HoloLens2 erzeugt. Die interaktive AR-Experience erlaubt ein schrittweises Abspielen des Montagevorgangs“, so Woisetschläger. Die für die Vor- und Fertigmontage benötigten Einzelteile befinden sich in einem bestandüberwachten Regal. Der OPC-UA-fähige Reader des Siemens RFID-Systems soll künftig einen Minimumbestand an das ERP-System kommunizieren und einen Bedarf auslösen. Dank der bundesweiten Arbeitsgruppe „Digitale Produktentwicklung“ werden moderne Technologien rund um das Thema Industrie 4.0 an den HTL-Standorten gefördert.

Ausbildung steht im Fokus

Die HTL Spengergasse bietet aufgrund ihrer Ausstattung sehr erfolgreich umfassende IT- und technische Ausbildungen an, wodurch sich auch die hohen Anmeldezahlen und die gute Vernetzung zu lokalen Unternehmen begründen. Auch die sehr guten Kontakte in die Industrie, wie etwa im vorliegenden Fall zu Stäubli, machen sich für die Lehre bezahlt. Davon ist auch OStR. Prof. DI Christian Spanner, Leiter der Versuchsanstalt Textil & Informatik sowie Werkstätten- und Laborleiter, überzeugt. Er ergänzt: „Unsere Schüler sind beim Erstkontakt mit dem Roboter im Schnitt zwischen 16 bis 19 Jahre alt und oft erstmals mit praxisbezogener, komplexer Technik konfrontiert. Wir möchten ihnen den bestmöglichen Weg ebnen, um nach der Ausbildung selbst entscheiden zu können, welchen Weg sie weiter gehen möchten; entweder an einer Hochschule zum Studieren oder einen Beruf ergreifen, in dem sie ihr Können bereits gezielt einbringen.“

Basiswissen und Praxisbezug

Prof. Spanner betont: „Wir geben den Schülern den Freiraum, sich selbst in der Praxis ausleben zu können und vermitteln ihnen hierfür das Basiswissen. Wir erklären dabei die Anwendung und bestimmen, was schlussendlich „passieren“ soll. In der Gruppe starten wir dann mit einfachen Programmierungen, frei nach dem Motto 'Probieren geht über Studieren'“ und er fügt hinzu: „Man muss Schüler zwar individuell beurteilen können, dennoch setzen wir auf Teamarbeit. Die Schüler arbeiten dabei ganz von allein miteinander, das ist eine gewisse Eigendynamik, die in den Gruppen während der Ausbildung entsteht. Wichtig dabei ist auch, dass jeder die Zeit bekommen soll, die er oder sie braucht, um sich auszuprobieren.“

Und auch David Kittl, Regionalverkaufsleiter bei Stäubli Robotics in Österreich, betont: „Wir unterstützen von Seiten Stäublis gezielt Ausbildungsstätten, um in der Praxisausbildung mit der am Arbeitsmarkt geforderten Technik in Berührung zu kommen. Der Erstkontakt zwischen dem Menschen und der Maschine bzw. in diesem Fall einem Roboter ist während der HTL-Ausbildung sehr sinnvoll. Nur so lernen die künftigen Arbeitskräfte, was es heißt, Industrie 4.0 zu fördern, nämlich indem sie es erleben.“

Abschließend versammeln sich die Schüler sowie die anwesende Arbeitsgruppe um die ehemals Studierenden Paul Rezner, Manuel Skumantz und Maximilian Eichberger um den Stäubli-Roboter und beobachten die programmierte Handlung. Es funktioniert alles. Christian Spanner und sein Kollege Florian Woisetschläger sind sich einig, der Weg der HTL in Richtung industrienaher Ausbildung ist der einzig richtige, um jungen Menschen den Spaß an der Arbeit mitzugeben. Die anwenderorientierte Praxis spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Infos zum Anwender

Die HTBLVA Wien 5 Spengergasse ist eine berufsbildende Höhere Technische Bundeslehr- und Versuchsanstalt in Wien und wird zu den fünf größten Technischen und Gewerblichen Lehranstalten in Österreich gezählt. Sie umfasst 2.600 Schüler und 280 Lehrende. Etwa zwei Drittel der Schüler werden in den Abteilungen für Informatik unterrichtet. Daneben gibt es mit den Abteilungen „Biomedizin und Gesundheitstechnik“, „Design“ und „Wirtschaftsingenieure“ unterschiedliche Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten für Jugendliche und Erwachsene.