Spannende Einblicke in die Fakultät Engineering

Das Projekt, das aktuell im Studiengang Maschinenbau von einem studentischen Team unter der Leitung von Prof. Dr. Fabian Graefe umgesetzt wird, hat zum Ziel, einen großformatigen 3D-Drucker zu entwickeln, zu bauen und erfolgreich in Betrieb zu nehmen. Fast jede Schule verfügt inzwischen über einen eigenen 3D-Drucker, der auch von den Schülern genutzt wird. Um darüber hinaus ein weiterreichendes Verständnis für die technischen Erfordernisse und Spezifikationen zu vermitteln, begleiten die Schülerinnen und Schüler der drei beteiligten Gymnasien aus Ebingen, Tailfingen und Mössingen den kompletten Prozess von der Konzeption bis zur Inbetriebnahme. „Man lernt einfach mehr, wenn man einen 3D-Drucker selber zusammenbaut“, so die einhellige Einschätzung der vier Maschinenbaustudenten, die die Schüler im Rahmen einer Projektarbeit betreuen.

Zum ersten Termin Mitte Dezember standen wesentliche Vorarbeiten auf dem Programm. Die Schüler durften sich im hochschuleigenen „FabLab“ anhand zweier 3D-Drucker mit deren Funktionsweise und den Materialien vertraut machen, die zum Drucken verwendet werden. Die qualifizierten Anmerkungen der Schüler ließen die Studierenden aufhorchen. Auf Nachfrage gaben sie an, schon Erfahrung mit dem Thema gesammelt zu haben – im Rahmen einer Schülerfirma am Progymnasium Tailfingen und dank einer Veranstaltung der Technologiewerkstatt. Welch breites Spektrum an Möglichkeiten der 3D-Druck für die Fertigung verschiedenster Objekte mitbringt, veranschaulichten die Studenten in einer ansprechenden Präsentation. Mit allerlei Ideen ausgestattet, wie man Konstruktionen mittels 3D-Druck umsetzen kann, starteten die Schüler danach in die Konzeptionsphase. In Kleingruppen, die jeweils von einem Studenten betreut wurden, sammelten sie alle Begrifflichkeiten und Aspekte, die ihnen zum Thema 3D-Druck bekannt waren. Die Komponenten wurden anschließend nach Themenfeldern geclustert und in einem großen Mindmap zusammengeführt. Auf dieser Grundlage erstellten die Schüler eine Anforderungsliste, die alle Komponenten und Spezifikationen berücksichtigen sollte, die für einen funktionsfähigen 3D-Drucker benötigt werden. Diese Aufstellung wird die Grundlage für das nächste Projekttreffen im Februar sein, bei dem der Startschuss für die Konstruktion fällt.

Der Besuch der Schüler an der Hochschule fand im Rahmen eines Projekts statt, bei dem die teilnehmenden Schüler den humanoiden Roboter Alpha1Pro kennengelernt und mit Hilfe einer App gesteuert haben. Die nötigen Kenntnisse dafür wurden den Schülern von 3 Studentinnen des Studiengangs WIW vermittelt. Die Studentinnen hatten im Rahmen einer Projektarbeit einen Workshop zur Einführung der Schüler in die Thematik humanoide Roboter ausgearbeitet und diesen mit den Schülern an 2 Tagen mit jeweils 3 Stunden an der Sichelschule in Balingen durchgeführt. Nun folgte der Gegenbesuch der Schüler an der Hochschule in Albstadt.

Umgesetzt wurde diese Kooperation zwischen Schule und Hochschule vom Bildungsträger Berufliche Bildung gGmbH (BBQ) Balingen, der von der Agentur für Arbeit, dem Verband der Metall- und Elektroindustrie Baden-Württemberg, der Südwestmetall und der Wissenswerkstatt Balingen gefördert wird.

Der Wunsch der Hochschule, Jugendliche für technische Themen und Fragestellungen zu begeistern, wurde bei der Zusammenarbeit mit dem Gymnasium erfüllt: „Es war richtig toll, mal eine Vorstellung davon zu bekommen, wie solche Sachen eigentlich funktionieren“, sagt die 16-jährige Katharina. Sie hat mit Begeisterung an dem Projekt teilgenommen, das im Zuge des regulären MINT-Unterrichts stattfand und durch freiwillige Veranstaltungen wie Exkursionen ergänzt wurde.

Am Anfang stand ein Vortrag der Maschinenbaustudentin Petra Schumacher, die ihr Praxissemester in einer Firma absolviert hat, die Windparks plant. Außerdem besichtigte die Schülergruppe einen großen Windpark bei Melchingen und warf einen intensiven Blick ins Labor an der Hochschule in Albstadt. „Dort konnten wir uns mit Studierenden unterhalten, das war sehr interessant“, sagt Katharina.

Dann ging es in die heiße Phase der Umsetzung. Die acht Schülerinnen und Schüler stellten an der Hochschule unter fachkundiger Anleitung einen Windradflügel in Leichtbauweise her und informierten sich über gängige Leichtbauverfahren und moderne Faserverbundkunststoffe. Betreut wurde die Gruppe von den Professoren Klaus Bellendir und Hans-Joachim Illgner sowie Michail Schlosser (akademischer Mitarbeiter) und Robert Kalla. Prof. Dr.-Ing. Klaus Bellendir, der mit seinem Labor „leichtSinn“ auf verschiedene Leichtbauverfahren mit Faserverbundkunststoffen spezialisiert ist, konnte den optimalen Rahmen für das ambitionierte Projekt bieten.

Um dem Windradflügel die gewünschten Eigenschaften (geringe Masse bei hoher Steifigkeit) zu geben, arbeiteten die Schüler mit verschiedenen Faserlagen. Zunächst gaben sie Grundierwachs in die Negativform, auf das anschließend fünf Lagen Glas- und Carbonfasergewebe aufgebracht wurden. Um überschüssiges Harz auszupressen, wurde der Flügel zum Schluss vakuumiert. Die Entformung des Flügels konnte erst nach 24 Stunden erfolgen. Bis zur endgültigen Aushärtung vergingen weitere sechs Tage.

„Uns ist es wichtig, dass die Schüler einen Eindruck davon bekommen, wie man so etwas macht und wie viel Know-how dahintersteckt“, sagt Prof. Dr. Hans-Joachim Illgner, Dekan der Fakultät Engineering. Das Projekt mit dem Gymnasium sei „ein typisches Beispiel für technische Systemplanung“ gewesen und insofern sehr realitätsnah.

Reinhard Fritsch, der die Schüler am Gymnasium Ebingen unterrichtet, bezeichnet die Zusammenarbeit mit der Hochschule als „extrem wertvoll. Es ist wichtig, den Schülern solche Exkursionen und Projekte anzubieten“. Auf diese Weise könnten sie sehen, was man mit Wissenschaft alles machen kann. „Wir bilden am Gymnasium ja zur Studierfähigkeit aus“, sagt Fritsch. „Solche Projekte sind die Brücke von der Schule zur Hochschule.“ Auch Oberstudiendirektor Dr. Christian Schenk, Schulleiter des Gymnasiums Ebingen, lobt die Zusammenarbeit: „Technik auf hohem Niveau angewandt sehen – genau das motiviert gute Schüler, über den Tellerrand hinauszublicken“, sagt er.

Die acht Schülerinnen und Schüler stellten an der Hochschule unter fachkundiger Anleitung einen Windradflügel in Leichtbauweise her und informierten sich über gängige Leichtbauverfahren und moderne Faserverbundkunststoffe. Betreut wurde die Gruppe von den Professoren Klaus Bellendir und Hans-Joachim Illgner sowie Michail Schlosser (akademischer Mitarbeiter) und Robert Kalla. Prof. Dr.-Ing. Klaus Bellendir, der mit seinem Labor „leichtSinn“ auf verschiedene Leichtbauverfahren mit Faserverbundkunststoffen spezialisiert ist, konnte den optimalen Rahmen für das ambitionierte Projekt bieten.

Um dem Windradflügel die gewünschten Eigenschaften (geringe Masse bei hoher Steifigkeit) zu geben, arbeiteten die Schüler mit verschiedenen Faserlagen. Zunächst gaben sie Grundierwachs in die Negativform, auf das anschließend fünf Lagen Glas- und Carbonfasergewebe aufgebracht wurden. Um überschüssiges Harz auszupressen, wurde der Flügel zum Schluss vakuumiert. Die Entformung des Flügels konnte erst nach 24 Stunden erfolgen. Bis zur endgültigen Aushärtung vergingen weitere sechs Tage.

Dabei setzten sich die Schüler unter anderem mit der Greenscreen-Technologie und der Livestream-Übertragung auseinander.

Es ist unglaublich, was man alles einstellen kann und welche komplexen Funktionen so ein Programm bietet, berichteten die Schüler. Nach der Erstellung einzelner Komponenten eines Tesarollers stand die Zusammenfügung der einzelnen Komponenten des Rollentrainers mit der Software auf dem Programm. Werkzeugmachermeister Bernd Braun sorgte zusammen mit Industriemechaniker Michael Matheis dafür, dass anhand der technischen Zeichnungen der Rollentrainer in den Werkstätten der Hochschule gebaut werden konnte.