Mechanischer Antrieb
FB Mechatronik: O.Scharnefski


Mechatronikprojekt der HGS, Klasse E1Me (2006/07)

Mechanischer Antrieb


Hier lernst Du, wie eine Mechanik zu einem anspruchsvollen Antrieb gebaut wird.

Inhalte der Seite:






(1) Auftrag

(2) Blockfunktionsbild

(3) Wirkprinzipien

(4) Umsetzungen

(5) Stückliste

(6) Projektplan

(7) Lernziele

(8) Gruppenbildung und Präsentation

(9) Präsentation

(10) Erfahrungen

(11) Pressemeldungen


(1) Auftrag (Lastenheft):

  1. Der Antrieb muss rein mechanisch sein, es dürfen keine elektrisch / chemischen Energiespeicher oder -wandler verwendet werden.


  2. Das Fahrzeug muss sich aus eigener Kraft bewegen, d.h. es darf sich nicht an einem Gegenstand abstoßen oder von dort angestoßen werden.


  3. Der Energieträger darf von außen auf das Fahrzeug gebracht und durch einen Mechanismus freigesetzt oder umgesetzt werden.



    Im Unterricht werden nach und nach verschiedene Arbeitsaufträge an die Gruppen gegeben und von ihnen bearbeitet:

    Aufgabe 1:

    Erstellen Sie in den Projektgruppen aus Ihren Ideenvorschlägen zwei Umsetzungsausarbeitungen mit verschiedenen technischen Prinzipien.
    Der erste und der zweite Vorschlag beinhalten sauber ausgeführte Skizzen mit Richtungs-, Wirkungspfeilen sich bewegender Baugruppen oder Bauelemente inkl. Beschreibung des Wirkungsmechanismus.

    In einer späteren Phase folgen für den ersten Vorschlag die technischen Zeichnungen entweder mit CAD oder von Hand und die reale Umsetzung der Idee.
    Der zweite Vorschlag bildet „Plan B“, falls der erste Vorschlag wider Erwarten nicht umsetzbar sein sollte.

    Es ist sinnvoll und nutzbringend, die Gedanken dabei schriftlich zu fixieren, um bei der Dokumentation darauf zurückgreifen zu können.

    Aufgabe 2:

    Entwerfen Sie im Team ein Konzept / Struktur zur Präsentation am Ende des Projekts nach den Leitfragen:
      Wer, Wann, Wie, Warum?

    Rahmenbedingungen zur Präsentation:

    Jede Gruppe präsentiert 10 Minuten mit frei wählbaren Medien (Plakate, Power-Point, Folie,…). Denken Sie daran, dass Sie als Gruppe im Vordergrund stehen und nicht das Präsentationsmedium, dieses unterstützt Sie nur.

    Die Gestaltung kann durchaus unerwartet sein, z.B. als Rollenspiel einer Teamsitzung, d.h. nicht nur an den „gewöhnlichen“ Vortrag denken!


(2) Blockfunktionsbild:





(3) Wirkprinzipien:

    Die Schüler erarbeiten im Unterricht in Gruppenarbeit projektrelevantes zu den Themen Energie und Leistung.


Energieformen


Energieumwandlung


Mechanische Leistung


Energieerhaltung


Kräfteparalellogramm


Federhärte


(4) Umsetzungen:

    Einige Wirkprinzipen sind sofort in Lösungsvorschläge umgesetzt und dokumentiert worden:


Federprinzip





Beschleunigung durch umgelenkte Zugkraft







Beschleunigung durch kombiniertes Feder-Massenspiel







Zahnräder aus PA





Abgestimmte Zahnstange, an Zahnrad-Modul angepasst



Räder mit optimiertem Reibverhalten



Piero beim Fertigen an der Drehmaschine






Eric an der Fräsmaschine





(5) Stückliste:

    Die Stücklisten wurden pro Team individuell nach DIN 6771-2 erstellt und in der jeweiligen Dokumentation hinterlegt.


(6) Projektplan:


Vier-Phasen-Management


(7) Lernziele:

  1. Mechanische Konstruktionen zielgerichtet planen


  2. Ressourcenschonende Umsetzung der Ideen


  3. Dokumentation durch Skizzen, Zeichnungen, Bilder und Text


  4. Erfassen physikalischer Gesetzmäßigkeiten


  5. Teamarbeit

(8) Gruppenbildung und Präsentation:

    Die Präsentation findet am Mi., 11.07.07 im Präsentationsraum der Hohentwiel-Gewerbeschule um 14:00 Uhr statt. Dauer: ca. 90 Min.


(9) Präsentation:

    Die Präsentationen waren kurzweilig und zeugten von hoher Medien- und Sozialkompetenz der Schüler:


Vorbereitungen





Es geht los, "Excellence" ist gefordert







Vorstellung der Teammitglieder







Auf die Planung wurde Wert gelegt





... auch bei dieser Gruppe



Präsentationsvariante als Teamsitzung



Ausgeklügelte Funktionsbeschreibungen





Reale Testfahrten im Präsentationsraum





Gefilmte Testfahrten, um die Reichweite
des Fahrzeugs zu dokumentieren



Lösung mit Vierradantrieb und





... ausgeklügelter Lagerkozeption





Lösung mit anspruchsvollem Druckluftmotor



Aerodynamik, Design und Funktion in Vollendung





Das Tüftlerstück mit komplexem Antriebssystem





Geniale Lösung: einfach und wirkungsvoll



Verschiedene Vertreter der Teams nach den Präsentationen:
So strahlen "Winner-typen"




(10) Erfahrungen:

    Die folgenden geschilderten Erfahrungen beziehen sich einerseits auf die Technik (TE) als auch auf das Projektmanagement (PM):

  1. (TE) Passungen müssen genau aufeinander abgestimmt sein und gewählt werden, um unerwünschtes Spiel oder andererseits Klemmen von Wellen in Lagern zu verhindern

  2. (TE) Die Realisierung einer technischen Lösung hängt sehr stark von den zur Verfügung stehenden Werkzeugmaschinen ab

  3. (TE) Tiefe Durchbohrungen können durch Bohrungen von zwei Seiten gemacht werden, allerdings müssen die Bohrstellen genau angerissen und gekörnt sowie der Bohrer exakt geschliffen sein

  4. (TE) Federn als Energiespeicher sind schwer zu beschaffen, sie können jedoch aus mehreren Federn in "Reihen- und Parallelschaltung" hergestellt werden

  5. (TE) Spezielle Teile, z.B. Zahnstangen sind nur als Meterware erhältlich, d.h. es ist manchmal besser, Teile selbst zu fräsen

  6. (PM) In ein Projekt muss sehr viel Planungsarbeit investiert werden, um in der Fertigung nicht immer von vorne anfangen zu müssen

  7. (PM) Trotz sorgfältiger Planung können Probleme auftreten

  8. (PM) Terminpläne müssen eingehalten werden, da ein Vorgang in den anderen greift und es sonst zu starken Verzögerungen kommt

  9. (PM) Um gute Teamarbeit leisten zu können muss die Kommunikation untereinander stimmen

  10. (PM) Durch die unterschiedlichen Ausbildungsbetriebe lernten wir verschiedene Organisationsformen und Maschinentypen kennen


    Von Lehrerseite kann den Schülern ein grosses Lob ausgesprochen werden, da sie sehr gut miteinander arbeiteten, die Vorgaben erfüllten, nicht aufgaben und in der Planungsphase immer wieder neue Ideen aufgriffen.

    Die Schüler beschäftigten sich mit verschiedensten Werkstoffen - Stahl, Aluminium, Kupferlegierungen, Kunststoffen und Elastomeren/Gummi. Unterschiedliche Fertigungsverfahren mit den enstprechenden Werkzeugen und Fügeverfahren wurden genutzt. Eigeninitiative zeigten die Schüler bei der Wahl von Lagerungen mit deren Eigenschaften und Montage sowie bei Berechnungen von Getrieben.

    Mehr kann von einem ersten Ausbildungsjahr im umfassenden Lernfeldgedanken nicht verlangt werden und so haben sich die Azubis die folgenden Pressemeldungen verdient:



(11) Pressemeldungen:


    Südkurier vom Mi., 25.07.2007:

    (Klick für Artikel zum Download in HQ-bmp:)


    Wochenblatt vom Mi., 01.08.2007:

    (Klick für Artikel zum Download in HQ-bmp:)



Fragen? Email an mich: o.scharnefski@t-online.de



Weiterhin viel Spaß mit Antrieben!
O.Scharnefski
last update: 08.08.2007


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