Digitale Technologien M.Eng.

Kenntnisse aus dem Studium hands on anwenden – das zeichnet das Pflichtmodul „Interdisziplinäres Projekt“ im Masterstudiengang Digitale Technologien aus! Hierzu werden von den Lehrende in jedem Semester verschiedene Projektthemen aus zwei oder mehr Kompetenzgebieten angeboten. Die Studierenden wenden die im Laufe des Studiums erarbeiteten Kenntnisse dann an einer dieser realen praxisorientierten Aufgabenstellungen an.

Die Studierenden lernen dabei die Erwartungen der Berufspraxis kennen: Sie konzipieren Bearbeitungsprozesse, entwickeln systematisch einen Lösungsweg, setzen Methoden und Instrumente kompetent ein, vernetzen sich in Teams und kommunizieren wesentliche Prozessschritte und Ergebnisse – sowohl intern als auch extern. Von der Aufgabenstellung bis zur Realisierung arbeiten sie ein komplexes praxisorientiertes Projekt aus.

Die Ergebnisse der vergangenen Jahre überzeugen! Auf dieser Seite stellen wir Ihnen eine Auswahl realisierter Projekte vor.

Rehkitze werden von ihren Müttern oft im hohen Gras versteckt, um sie vor Raubtieren zu schützen. Diese jungen Rehe haben einen natürlichen Instinkt sich bei Gefahr still zu verhalten, statt zu fliehen.

Dies führt jedoch zu einem tragischen Problem: Wenn Landwirte mit Mähwerken die Wiese mähen, erkennen sie die gut getarnten Kitze oft nicht rechtzeitig, was zu tödlichen Unfällen führt.

Obwohl es bereits Methoden gibt, um die Rehkitze vor dem Mähen zu finden, wie der Einsatz von Drohnen mit Wärmebildkameras der speziell ausgebildeten Suchhunden, sind diese Lösungen in der Regel sehr kostspielig und aufwändig.

• Deutschland ist der größte Milchproduzent in der EU (fast jeder vierte landwirtschaftliche Betrieb ist auf Milchproduktion spezialisiert)
• Milchviehwirtschaft ist für die deutsche Landwirtschaft entscheidend
• Tierwohl-Indikatoren helfen den Betrieben, ihre Herden ?effektiver zu verwalten und zu optimieren
• Durch effektive Digitalisierung in der Kälberaufzucht können Produktivität gesteigert und das Tierwohl verbessert werden

• Handgerät für Kälberbetriebe, das für die allgemeine Gesundheitsbewertung eingesetzt wird
• Untersuchung der Benutzerfreundlichkeit in Zusammenarbeit mit Kälberbetrieben
• Weiterentwicklung von dem Gerät "Vital Control" der Firma Urban
• Formulierung von Verbesserungen des Gerätes und Handlungsempfehlungen
• Entwicklung von Tutorials zum Umgang mit dem Gerät

Um die Produktionssteuerung effizienter zu gestalten, wurde der Ablauf mit einer App digitalisiert. Die App wird von dem Logistiker verwendet, dieser scannt die jeweiligen QR-Codes auf den Kanbankarten, um den Standort sowie den Füllstand anzupassen. Dadurch wird eine Live-Verfolgung ermöglicht und ein Handlungsbedarf identifiziert. Der Logistiker wird über den Handlungsbedarf informiert und kann sofort reagieren.

Etwa 22% der in Deutschland freigesetzten Treibhausgasemissionen sind auf den dominierenden Wirtschaftszweig des Landes zurückzuführen, nämlich die Herstellung und den Betrieb von Kraft- und Nutzfahrzeugen mit konventionellen, fossilen Antriebssystemen.

Um die nationalen Klimaziele sowie die angestrebte Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 zu erreichen, hat der Gesetzgeber ein Verbot für die Neuanschaffung von Fahrzeugen mit fossilen Antriebstechnologien vorgesehen.

Jedoch ist die Anschaffung von Fahrzeugen mit kimaneutralen Antriebssystemen mit erheblichen finanziellen Aufwendungen verbunden und für einen Großteil der deutschen Bevölkerung nicht umsetzbar.

Die Elektriizierung der hochschuleigenen Piaggio-APE soll exemplarisch demonstrieren, wie Klimaneutralität auch durch die Umrüstung bestehender Fahrzeuge mit fossilen Antriebssystemen erreicht werden kann.

Becherwerke sind unverzichtbare Fördersysteme für den Vertikaltransport von Schüttgütern wie Hackschnitzel oder geschredderte Kunststoffe. Sie bestehen aus umlaufenden Ketten oder Gurten mit Bechern, die das Schüttgut am unteren Ende aufnehmen und oben durch Fliehkraft entleeren.

Die Effizienz eines Becherwerks hängt maßgeblich von der gleichmäßigen Befüllung und vollständigen Entleerung der Becher ab. Schüttgüter mit variablen Schüttguteigenschaften (z.B. Schüttdichte, Partikelgrößenverteilung, etc.) stellen hierbei eine besondere Herausforderung dar. Insbesondere im Bereich der Recyclingwirtschaft werden vermehrt solche Stoffe eingesetzt (z.B. Holzhackschnitzel, Plastikabfälle, etc.).

Moderne Messtechnik und automatisierte Auswertungen der Massenströme und Entleerungstrajektorien sind entscheidend für die Optimierung. Hierbei wird eine präzise Anpassung wichtiger Anlagenparameter ermöglicht, so dass die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit erhöht werden kann.

• Integration einer High-Speed-Kamera zur automatischen visuellen Beobachtung der Abwurftrajektorien am Becherwerkskopf. Hierbei ist eine optimale Positionierung des Sensors und die Montage von entsprechenden Beleuchtungseinheiten zu beachten.
• Automatisierte Aufnahme von Bildsequenzen zur Darstellung des Abwurfverhaltens der Schüttgutpartikel. Anschließende automatische Bildsegmentierung auf Basis eines Convolutional-Neural-Network (CNN) der U-Net Architektur.
• Weiterentwicklung und Validierung der bereits existierenden Software zur Realisierung einer teilautomatisierten Versuchsdurchführung.
• Mechanische Optimierung des bestehenden Modellbecherwerks, insbesondere des Antriebs.

In diesem Projekt beschäftigten sich die Studierenden mit den Möglichkeiten des Physical Computing auf Basis von Arduino. Diese Plattform bietet mit ihren zahlreichen Sensoren einen einfachen und kostengünstigen Einstieg in die Welt der Micro-Computer und entsprechender Anwendungen. In diesem Zusammenhang haben die Studierenden ein eigenes Konzept für einen digitale Bierdeckel erstellt und umgesetzt.
Die Aufgaben umfassten neben Konzeption und Entwurf vor allem die physikalische und programmatische Umsetzung des digitalen Produkts durch 3D-Druck, Sensorik und Programmierung sowie der Erstellung entsprechender Kommunikationsmedien.

Beer Mate ist ein smarter Bierdeckel, der es der Servicekraft erleichtert, den Überblick über alle Bestellungen zu behalten sowie Wege und Zeit einzusparen. Durch die geringere Notwendigkeit der Präsenz einer Servicekraft bei den Gästen kann somit das Bestellvolumen pro Servicekraft erhöht werden. Der Gast hat den Vorteil, nicht mehr von der Servicekraft übersehen zu werden und nicht darauf warten zu müssen, bis jemand an den Tisch kommt, um die Bestellung aufzunehmen. Beer Mate ist aber nicht nur ein Effizienzgewinn, sondern es macht auch einfach Spaß, ihn zu bedienen.

Per Knopfdruck kann zwischen drei verschiedenen Biersorten gewählt werden: Soester Hell, Soester Dunkel oder alkoholfreies Radler. Einfach den Knopf drücken, die Bestellsequenz abwarten und schon ist die Servicekraft benachrichtigt. Zudem kann bei speziellen Wünschen oder Fragen die Bedienung gerufen werden und bei besonders großem Durst das automatische Nachbestellen aktiviert werden. In diesem Modus erkennt der Beer Mate, wenn ein Glas leer ist und bestellt automatisch das zuletzt gewählte Getränk nach. Natürlich kann jeder Vorgang durch das Drücken einer beliebigen Taste abgebrochen werden. Ruft die Bar eine Happy Hour aus, so informiert der Beer Mate durch ein nicht zu übersehendes Lichter-Spektakel den Gast darüber. Sobald es Zeit ist zu gehen, kann durch das Umdrehen des Beer Mates der Bezahlwunsch geäußert werden.

Der Beer Mate wurde im Studiengang Digitale Technologien im Rahmen des interdisziplinären Projekts „Physical Computing“ entwickelt. Die Studierenden haben das gesamte Sommersemester an dem Projekt gearbeitet und alle Teilaspekte eingebracht, die nötig waren, um einen vollständig funktionsfähigen Prototypen zu entwickeln: Scrum zum agilen Projektmanagement, Produktdesign und CAD-Konzeption, technische Konzeption der Elektronik, Programmierung in C++ auf einem Arduino Nano, UX Design zur Bedienung des Produkts sowie Marketing und Grafikdesign.

In der bestehende Aquaponik-Anlage für die kombinierte Pflanzen- und Fischzucht auf der Kokerei Hansa werden in einem Stoffkreislauf über ein Sensornetzwerk verschiedene Werte wie z.B. Temperatur, Luftfeuchte und Wasserwerte aufgezeichnet.
Beim Aquaponik-Projekt ist eine Software für die Steuerung, Überwachung und Organisation der Anlage entwickelt worden. Hierzu wurden entsprechende Nutzerszenarien und Funktionen entwickelt und in das System implementiert. Weiterhin wurden verschiedene Sensoren angeschlossen und ein eigenes Interface mit Touchscreen-Steuerung entwickelt und eingebaut.

Eine stillgelegte Industrieflächen nachhaltig für die Landwirtschaft nutzbar machen und energetisch optimieren? Dieses Vorhaben wird mit der Aquaponik-Anlage, einem kombinierten Kreislaufsystem aus Fisch- und Pflanzenzucht, auf der Kokerei Hansa in Dortmund verfolgt. Die Anlage soll im Jahr 2027 auf der Internationale Gartenbauausstellung (IGA) vorgestellt werden.

• Das Problem: Zur energetischen Analyse sowie der Betriebssicherheit der Anlage müssen verschiedenste Sensoren erfasst und überwacht werden.

• Das Ziel: Ziel des studentischen Projektes war daher die Konzeption und Entwicklung einer nutzerzentrierten Steuerungs- und Monitoring-Software, mit der alle Messwerte digital abrufbar sind.

Jeder Teilbereich der Aquaponik-Anlage hat in Bezug auf Sensorik und Messwerte seine eigenen Schwerpunkte, die bei der Entwicklung des Prototypen berücksichtigt werden mussten. Zusätzlich musste der Prototyp sehr nah an der tatsächlichen Funktionalität der vorgegebenen Hardware entwickelt werden.

Der geforderte Prototyp wurde letztlich schon auf der Hardware implementiert und bietet dem Anlagenbetreiber ein umfassendes Monitoring der gesamten Anlage. So können zum einen Messwerte erfasst und ausgewertet werden und zum anderen wird die Betriebssicherheit durch das mitbedachte Frühwarnsystem sichergestellt.

Beim Projekt „Wettermaschienen“ haben sich die Studierenden mit der Fragestellung beschäftigt, wie Wetterdaten und -veränderungen visualisiert bzw. sichtbar gemacht werden können.
Hierzu haben die Projektteilnehmer statistische Wetterdaten aus dem Projekt „Bürgerwolke“ in Soest in einen physischen Prototypen überführt, welcher Informationen z.B. wie Temperatur oder Windgeschwindigkeit thematisiert und darstellt.
Die Anwendung ermöglicht eine anschauliche und interaktive Darstellung von Wetterdaten, mit einem besonderen Augenmerk auf Nachhaltigkeit und Sensibilisierung für regionale Wetterveränderungen am Beispiel der Stadt Soest und deren Auswirkungen.

Das Wetter in Soest auf einen Blick - Die einfachste Wetterkarte der Welt

Der Weather Canvas ist weit mehr als nur eine gewöhnliche Wetterkarte. Die Wetterkarte fungiert als Verbindung zur Natur und liefert hochpräzise Wetterdaten mit benutzerfreundlicher Handhabung. Das klare Design schafft ein erlebbares Format für historische Wetterinformationen von Soest und ermutigt dazu, die Entwicklung des Wetters über die Zeit zu erkunden.

• Digitale Anzeige (Tag/Jahr)
• Analog steuerbar
• Für Groß und Klein nutzbar
• Temperaturanzeige durch LED

• Hands-On-Erlebnis
  Erlebbare Erfahrung durch die Interaktion mit den verschiedenen Wetterbedingungen
• Entdecken und Lernen
  Förderung des Verständnisses für allgemeine sowie spezifische Wetterphänomene
• Einfache Handhabung
  Kunstvollen Darstellungen mit präzisen Details und einfacher Handhabung

In diesem Projekt sollte ein autonom arbeitender Agrar-Roboter zur Feldbearbeitung entwickelt werden. Dieses Fahrzeug soll über eine Aufnahme standardisierter Maschinen aus der Landwirtschaft ausgerüstet sein, über elektrischen Vierradantrieb und idealerweise über Vierradlenkung verfügen. Die Schlagkraft und Wirtschaftlichkeit erreicht das Fahrzeug durch seinen nahezu unterbrechungsfreien Betrieb, so dass mit kleinen Maschinengrößen gearbeitet und damit der Bodendruck und die Bodenverdichtung reduziert werden kann.

• Das Ziel: Eine geringere Bodenverdichtung

• Die Lösung: Der ARobS-Feldmeister 100, ein autonom fahrender Agrar-Roboter

• Vollelektrischer Fahrantrieb anstatt Diesel-Motoren
• Bis zu 8 km pro Stunde
• Einzelradlenkung, die Fahrzeugdrehung von 180 Grad auf der Stelle ermöglicht
• Mit dem konzipierten Hubwerk (der Kategorie 2) können gängige Maschinen bis 600 kg über eine drei-Punkt-Aufnahme an den Roboter angekuppelt werden
• Seitliche Verschiebung erlaubt den Einsatz unterschiedlicher Arbeitsbreiten bei festgelegten Arbeitsspuren
• Die vorgegebenen Fahrspuren werden auf Basis von GPS und mit Kameraunterstützung gemäß der hinterlegten Felddaten nacheinander abgefahren
• Radar- und Lidar-Sensoren sowie Kamerasysteme sorgen für nötige Sicherheit und erfüllen Auflage für autonomen Fahrbetrieb.
• Die Roboter-Bedienung erfolgt über Tablet: Arbeitsmodus auswählen (z.B. Pflug, Sähmaschine, Hacke etc.) & Arbeitsmaschine einschalten
• Über Steuerungs-App können der Bearbeitungsfortschritt überwacht und die Maschinendaten eingesehen werden