Robotern und Fahrzeugen innovative Fähigkeiten einhauchen

Wie können intelligente Maschinen geplant, entwickelt und optimiert werden? Rund um diese Frage vertiefen Ingenieurinnen und Ingenieure mit Bachelorabschluss ihr Wissen im neuen englischsprachigen Masterstudiengang Mechatronics der Hochschule Bochum. Aktuell befindet er sich in der Akkreditierung, zum Wintersemester 2026/27 soll der Studiengang am Campus Velbert/Heiligenhaus starten. „Durch die englischsprachige Lehre werden die Studierenden gezielt auf Führungsaufgaben in international agierenden Unternehmen vorbereitet“, sagt Dr. Markus Lemmen, Professor für Regelungs- und Fahrzeugsystemtechnik und gibt Einblicke ins Studium.

Welches Potenzial für die Zukunft steckt in der Mechatronik?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Die Mechatronik verbindet die Wissenschaften Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik miteinander und ist ein häufig unterschätztes Fachgebiet. Obwohl es genau die Verbindung der drei Wissensgebiete braucht, um moderne, intelligente Maschinen wie Roboter, Elektroautos oder smarte Produktionsanlagen zu entwickeln. Bei der Mechatronik geht es zunächst um die Überlegung, welche neuen Funktionen man bei einem Produkt haben möchte um sich im nächsten Schritt damit zu beschäftigen, wie diese neuen Funktionen entwickelt werden können. Wir gehen in der Mechatronik immer vom Nutzen, von der Funktionalität aus. Wir haben in irgendeiner Form ein Endprodukt und schauen uns an, was mit den Werkzeugen der Mechatronik zusätzlich erreicht werden kann. Das ganzheitlich mechatronische Denken, das die Studierenden im Masterstudium vertiefen, geht also von der Lösung, nicht von den Werkzeugen aus. Es gibt nur wenige Produkte in Deutschland, in denen nicht mechatronische Gedanken drinstecken und die trotzdem wettbewerbsfähig sind. Für moderne, international konkurrenzfähige Produkte und Fertigungstechniken, braucht es alle drei Wissenschaften und die vereint die Mechatronik. Insofern ist die Mechatronik sehr zukunftsweisend.

Warum wurde der neue Masterstudiengang Mechatronics konzipiert?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Wir reagieren mit dem Studiengang bereits heute auf einen Bedarf der Industrie, der in wenigen Jahren sichtbar sein wird. Dann wird eine Verrentungswelle an Ingenieurinnen und Ingenieuren der Babyboomer-Generation auf die Industrie zukommen und damit einhergehend ein hoher Bedarf an neuen Fachkräften. Der regionale Nachwuchs wird diesen Bedarf voraussichtlich nicht allein decken können. Der neue englischsprachige Masterstudiengang Mechatronics ist ein ergänzendes Angebot zu unseren deutschsprachigen Studiengängen. Er bietet internationalen Bacheloringenieurinnen und -ingenieuren die Chance, in vier Semestern ihr Wissen zu vertiefen und auf dem hiesigem Arbeitsmarkt Fuß zu fassen. Über zwei Semester hinweg werden die internationalen Studierenden parallel zum Fachwissen auch Deutschkenntnisse erwerben, um so die Eingliederung in Gesellschaft und Arbeitsmarkt zu erleichtern. Ebenso geben wir mit dem neuen Studienangebot unseren deutschen Studierenden die Möglichkeit, sich international zu bewähren. Im fachspezifischen Kontext erweitern sie mit dem Master Mechatronics auch ihre Englischkenntnisse, was ihnen zum Beispiel die Kommunikation in internationalen Teams erleichtert.

Worauf legt das Masterstudium inhaltliche Schwerpunkte?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Das Masterstudium legt einen Fokus auf autonome Robotik und automatisiertes Fahren. Beides sind Zukunftstechnologien für die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie. Die Studierenden lernen ingenieurwissenschaftliche Werkzeuge kennen um autonome Roboter und automatisierte Funktionen in Fahrzeugen planen, entwickeln und weiterentwickeln zu können. Im Sektor des automatisierten Fahrens können das unterstützende Fahrerassistenzsysteme sein, in der Robotik beschäftigen sich die Studierenden auch mit Servicerobotern wie sie in der Pflege eingesetzt werden, um Medizin von A nach B zu fahren oder Industrierobotern, die in Fertigungshallen zum Einsatz kommen, um in der Produktion die Effizienz weiter zu erhöhen.

Hinsichtlich beider Schwerpunkte: Was lernen die Studierenden in den Modulen?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Die Studierenden lernen autonome, mobile Systeme und Roboter kennen, die sich in ihrer Umgebung eigenständig bewegen und agieren. Die Basis dafür sind Sensoren, die diese Systeme und Roboter benötigen um ihre Position zu bestimmen, sich in der Umgebung zu orientieren, Hindernisse zu erkennen oder Aufgaben etwa in der Logistik oder Produktion auszuführen. Die Studierenden erwerben Kompetenzen über verschiedene Sensor-, Lokalisierungs- und Navigationstechnologien in der Robotik und im automatisierten Fahren. Sie lernen zu unterscheiden, welche Sensoren beispielsweise ein humanoider Roboter benötigt, welche hingegen ein autonomes Transportfahrzeug und wie anhand einer Sensordatenfusion, also einer Verknüpfung der Daten aus mehreren Sensoren, Systeme wie Roboter oder das Fahrzeug noch verlässlicher die jeweilige Umgebung erkennen. In dem Zusammenhang vertiefen die Studierenden auch ihr Wissen in der Regelungstechnik, die Sensoren und Aktoren in autonomen Robotern und autonomen Fahrzeugen ansteuert. Die Regelungstechnik verarbeitet die Sensordaten und schickt Signale an die Aktoren, die schließlich Aktionen ausführen, zum Beispiel den Motor zu starten oder nach einem Bauteil zu greifen. Es kann also nicht einfach ein Arm angesteuert werden, der sich bewegen soll, es müssen immer einzelne Aktoren in ihm angesteuert werden, um etwas in Bewegung zu bringen. Die Studierenden werden sich auch mit verschiedenen elektrischen Antrieben beschäftigen. In die Schulter eines Roboters kann vielleicht ein großer Motor eingebaut werden, das Fingergelenk eines Roboters schafft diese Traglast aber nicht, hier wird ein Motor mit weniger Gewicht gesucht. Die Studierenden lernen geeignete Motoren für die Entwicklung von elektrischen Antriebssystemen auszuwählen, befassen sich mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung, Künstlicher Intelligenz und gewinnen umfassende Einblicke wie Software für mechatronische Systeme entwickelt werden kann, sie beschäftigen sich also auch mit dem Programmieren. Bei den Lehrinhalten achten wir gezielt auf eine Angleichung des Niveaus, denn wir erwarten eine heterogene Studierendenschaft, da auch international nicht alle Studiengänge die gleichen Inhalte vermitteln. 

Wie praxisnah ist das Masterstudium?

Prof. Dr. Markus Lemmen: In allen Modulen werden die Lerninhalte praxisnah vermittelt, wir diskutieren in unseren Laboreinrichtungen real existierende Fragestellungen und das hardwarenah. Die Studierenden werden für ein autonom fahrendes Fahrzeug selbst Funktionen entwickeln und in Betrieb nehmen, Systeme wie Roboter bei uns bauen, programmieren und optimieren. Wir haben verschiedene Roboter an der Hochschule, die in die Lehre eingebunden werden, darunter isoliert arbeitende Industrieroboter aber auch Cobots, also kollaborative Roboter, die mit Menschen agieren und mit ihnen an einem Arbeitsplatz zusammenarbeiten können. Darüber hinaus besitzen wir eine kleine Flotte autonomer Fahrzeuge, anhand derer in Kleingruppen neue automatisierte Funktionen entwickelt werden können. Ein zentraler Bestandteil des Studiums ist ein einjähriges Laborpraktikum im zweiten und dritten Semester. 

An welchen Fragestellungen arbeiten die Studierenden im Laborpraktikum?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Das sind sehr viele und sehr unterschiedliche, beispielsweise: Wie können kollaborative Roboterarme auf einer mobilen Plattform montiert und mit Energie versorgt werden? Und mit welchen Software-, Navigations- und Sicherheitskomponenten wird daraus ein einsatzfähiger mobiler Serviceroboter? Oder mit Blick auf die Bildverarbeitung: Wie kann aus einer ausgekippten Kiste mit vielen Bauteilen, also einem bunten, wilden Haufen, ein spezifisches Teil durch ein Kamerasystem erkannt und von einem Roboter präzise herausgegriffen werden? Dort geht es um Aspekte wie Bauteilerkennung und Lokalisierung. Eine andere Fragestellung könnte sich mit der Lokalisierung durchs Setzen von Landmarken befassen, was in der Robotik und autonomen Navigation zur Bestimmung der eigenen Position benutzt wird. Zum Beispiel dient eine Straßensäule oder ein Straßenschild einem Fahrzeug als Landmarke, um sich auf einer Strecke zurechtzufinden. Was ist aber, wenn plötzlich Menschen an der Strecke stehen und die Landmarke, die Orientierung geben soll, verdeckt ist? Ein und dieselbe Kurve sieht für das Fahrzeug auf einmal anders aus. Die Studierenden befassen sich zum Beispiel auch mit den Auswirkungen hochdynamischer Umgebungen auf autonome Systeme.

Was sollten Studieninteressierte mitbringen?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Das Masterstudium richtet sich an Studieninteressierte, die erfolgreich ein ingenieurwissenschaftliches Bachelorstudium abgeschlossen haben und ein Grundverständnis der Mathematik mitbringen. Im Berufsfeld der Mechatronik arbeiten die Absolventinnen und Absolventen an immer wieder neuen Projekten; und ganz gleich ob sie die Entwicklung neuer Produkte oder die Automatisierung von Prozessen verfolgen, was Studieninteressierte auf jeden Fall im Gepäck haben sollten, ist kreatives Denken. In der Mechatronik geht es immer darum, Lösungen für neue Aufgaben und Funktionen zu finden und für das Erarbeiten dieser Lösungen braucht es Kreativität. Darüber hinaus finde ich Neugier und Wissbegier, das vorhandene Wissen vertiefen zu wollen, sehr wichtig. Denn wenn ich als Studierender von dem Studium überzeugt bin, ist genau diese Überzeugung die nötige Motivation fürs Studium. 

Wie ist das Studium gestaltet?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Wir haben das Studium bewusst so gestaltet, dass es an ein bis zwei Werktagen pro Woche keine Lehrveranstaltungen gibt. Teilweise werden darüber hinaus hybride Lehrveranstaltungen angeboten. Die Flexibilität ermöglicht den Studierenden zum Beispiel bereits eine berufliche Tätigkeit während des Masterstudiums.

Wie sind die Zukunftsaussichten für Absolvent*innen? In welchen Bereichen können sie nach dem Masterstudium tätig sein?

Prof. Dr. Markus Lemmen: Die Absolventinnen und Absolventen können national wie international tätig sein, zum Beispiel in der Automobil- sowie Elektroindustrie, im Maschinen- und Anlagenbau oder in der Automatisierungstechnik. Weitere Branchen mit sehr guten Berufsaussichten sind die Medizintechnik, Energieversorgung, Luft- und Raumfahrt sowie Robotik. Dort arbeiten sie als Entwicklungsingenieur*in oder Systementwickler*in, können aber auch einer Tätigkeit im Qualitätsmanagement, in der Prozessoptimierung, im Projektmanagement oder in der Projektleitung nachgehen. Der Studiengang bereitet auch auf eine Karriere in Forschungseinrichtungen vor. In einer Welt, in der Digitalisierung und Automatisierung zunehmen, steigt der Bedarf an Fachkräften, die zum einen Maschinen verstehen, die zum anderen für diese Maschinen aber auch die elektronische Steuerung und Software programmieren können. Daher bietet die Mechatronik hohe Zukunftssicherheit.

Das Interview führte Daniela Schaefer, Online-Redakteurin.