SANTO steht für Schüler- Akademie für Naturwissenschaften und Technik in der Oberstufe.
Das Projekt Santo wird am HSG regelmäßig als Seminar angeboten. Im Mittelpunkt steht die Arbeitswelt von Ingenieuren und Naturwissenschaftlern. Durch Praktika in regionalen Unternehmen und an der TH Aschaffenburg können praxisnahe Einblicke in die naturwissenschaftlich-technische Ausbildung, Studium und Beruf ermöglicht werden.
In ein Unternehmen hineinschnuppern: praktische Arbeit am Pneumatik-Stand im Mainsite-Ausbildungszentrum.
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IHK Aschaffenburg - Schüler-Akademie für Naturwissenschaften und Technik
Ziehen, schlagen, verdrehen …
… ist ja eigentlich in der Schule verboten …
… aber nicht an der Technischen Hochschule - wenn es um Werkstoffe geht!
Prüflabore leisten wichtige Arbeit, indem sie Materialien vorab auf ihre Stabilität und ihre Zuverlässigkeit testen. Beispielsweise muss im Fahrzeugbau garantiert sein, dass sämtliche Bauteile nicht schon bei der Belastung durch das erstbeste Schlagloch brüchig werden oder gar reißen. Darüber hinaus sind Fahrzeugteile jahreszeitlich bedingt teilweise sehr hohen oder sehr tiefen Außentemperaturen ausgesetzt. Auch das beeinflusst die Belastbarkeit. Materialeigenschaften müssen genau bekannt sein, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu garantieren.
Experten auf dem Gebiet „Mechanische Werkstoffprüfung“ sind Timo Schreck und Wolfgang Ruppert von der Technischen Hochschule Aschaffenburg. Das P-Seminar SANTO durfte im November unter ihrer fachkundigen Anleitung Hochschulluft schnuppern und in die Rolle von Laboringenieuren schlüpfen.
In Kleingruppen aufgeteilt wurden selbstständig verschiedene Versuche durchgeführt. Nach je einer kurzen Anleitung zu den Versuchsgeräten und einer Sicherheitseinweisung gab’s einiges zu tun für das P-Seminar.
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Beim Torsionstest wurde der Winkel gemessen, bei dem es bei Verdrehung der Proben unter verschiedenen Bedingungen zu einem Bruch kommt. |
An der Zugprüfmaschine konnte die plastische und elastische Deformation von Materialien untersucht werden: ziehen bis es reißt! |
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| Beim Kerbschlagbiegeversuch war nicht nur der Name beeindruckend;), sondern auch die Versuchsergebnisse bei schlagartiger Belastung! | Hier die verformte Metallplatte in Vergrößerung |
Beim Falltest wurde die Zähigkeit von Metallen auf den Prüfstand gestellt: Metallproben „zerstören“ und die Restenergie messen: Der Energieerhaltungssatz der Schulphysik spielt also auch der Hochschule noch eine zentrale Rolle.
Unser Dank geht an Timo Schreck und Wolfgang Ruppert für den sehr kurzweiligen und erkenntnisreichen Einblick in ihre Arbeit und ihr Labor. Herzlichen Dank auch an Melanie Hartmann für die Organisation des Nachmittags und die anschließende Campusführung über das Gelände der TH.
Praktikum "Schweißen" bei Linde
Wie war unser dreitägiges Praktikum bei Linde?
Einer der Hauptbestandteile des P-Seminars SANTO (Schüler-Akademie für Naturwissenschaften und Technik in der Oberstufe) im Leitfach Physik ist ein mehrtägiges Praktikum in einem technischen Betrieb.
Zusammen mit zwei weiteren Schülern des HSG besuchte ich in diesem Rahmen das Praktikum "Schweißen" bei der Firma Linde Material Handling GmbH, welche mit über 2000 Mitarbeitern am Standort Aschaffenburg-Nilkheim zu den größten Arbeitgebern der Region gehört.
Die Linde Material Handling GmbH ist mit einem jährlichen Umsatz von ca. 3,5 Milliarden Euro der weltweit zweitgrößte Hersteller von Gabelstaplern und Lagertechnikgeräten. 1904 gründeten Hugo Güldner, Carl von Linde und Georg von Krauss die Güldner-Motoren-Gesellschaft, welche 1929 in Linde umbenannt wurde. Ab 1960 produzierte das Unternehmen Gabelstapler mit dem revolutionären hydrostatischen Antrieb. 2006 wurde Linde Material Handling, bis dahin ein Unternehmensbereich von Linde, als eigenständige GmbH in die neu gegründete Kion Group ausgegliedert.
Das Praktikum
Unser Praktikum mit dem Thema "Schweißtechnik" dauerte drei Tage und war in verschiedene Abschnitte gegliedert. Am ersten Tag erfolgte ein Theorieteil zum Schweißen, in welchem die verschieden Schweißarten und Allgemeines zum Thema erklärt wurden. Bei Linde wird ausschließlich mit dem "Schutzgas-Schweißen" gearbeitet, welches sich durch seine Sicherheit und Zuverlässigkeit auszeichnet. Hierbei werden die zu verbindenden Bauteile durch die Wärmeenergie eines durch das Schweißgerät erzeugten Lichtbogens an den Fugen aufgeschmolzen und durch das Erstarren der Schmelze fest miteinander verbunden. Die Aufgabe des Schutzgases dabei ist es, die Schweißnaht vor der Umgebungsluft zu schützen und damit unerwünschte chemische Verbindungen und Reaktionen zu vermeiden.
Unerlässlich beim Schweißen ist die richtige Schutzkleidung. Dazu gehören Handschuhe, Schürze, Beinschoner, Sicherheitsschuhe und, am Allerwichtigsten, ein Schweißhelm, welcher die Augen vor dem sehr hellen, beim Schweißen entstehenden Licht schützt.
Am zweiten Tag stand die Praxis im Vordergrund. Jeder durfte sich an verschieden Werkstücken ausprobieren und bekam wertvolle Tipps vom Ausbilder und von Azubis. Die vorher erlernte Theorie konnte nun direkt umgesetzt werden.
Beim Schweißen ist es am wichtigsten, eine ruhige Hand zu haben, um eine saubere Schweißnaht zu erzeugen. Diese und viele weitere Fähigkeiten konnten im Praxisteil fleißig geübt werden.
Der dritte Tag war der Werkstoffprüfung gewidmet. Im Labor untersuchten wir die Qualität unserer angefertigten Schweißnähte. Hierfür wurden diese erst bearbeitet und geschliffen, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Danach konnten diese unter einem Mikroskop vermessen werden, da eine Schweißnaht bestimmte Ausmaße haben muss, um qualitativ hochwertig zu sein. Anschließend wurde die Härte der Schweißnaht geprüft, indem mit einer harten Diamantspitze viel Druck auf die Naht ausgeübt wurde.
Zwischen den einzelnen Praktikumsblöcken führte uns der Ausbilder immer wieder über das gesamte Gelände und zeigte uns Teile der Gabelstapler-Produktion. Dadurch bekamen wir einen Überblick über die Firma und die einzelnen Abschnitte einer Fahrzeugproduktion.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese drei Tage sehr eindrucksvoll waren, da man viel über das Handwerk des Schweißens, aber auch über den Betrieb selbst lernen konnte.
Michael Fulda
Bewerbungstraining mit Herrn Weber
von Henrik Koops (Q11)
Am Montag, den 18.10.2021, besuchte Herr Weber die P-Seminare von Herrn Stück, Herrn Wilke und Herrn Ruft, um den Schüler*innen Tipps für das Schreiben von Bewerbungen zu geben.
Holger Weber arbeitet mit lokalen Unternehmen (bzw. deren Azubis) zusammen und kennt somit die bei Bewerber*innen verbreiten Fehler. Um die Berufsmöglichkeiten verschiedener Unternehmen vorzustellen, hat er außerdem das „TATENdrang-Magazin“ ins Leben gerufen, das jetzt auch digital unter https://zukunftsguide.de existiert. Vielen Schüler*innen ist er auch wegen seiner Vorträge über Cybersecurity bekannt, die schon am HSG gehalten wurden.
Er erklärte den Zuhörer*innen anhand von anschaulichen Beispielen, was es für die Firmen heißt, „ideale Bewerber“ zu suchen. Deshalb reicht es zum Beispiel nicht, die gestellten Anforderungen (z. B. Teamfähigkeit und Leistungsbereitschaft) Wort für Wort im Bewerbungsanschreiben zu wiederholen. Besser und glaubhafter ist das Nennen von Alltagsbeispielen, die die angeforderten Eigenschaften beweisen (z. B. Fußball als Team-/Leistungssportart).
Dann wurden die Schüler*innen noch von Herrn Weber bei den Standards der Formatierung und der äußeren Form auf den neusten Stand gebracht, da die Schulbücher beim Thema „Bewerbung“ oft nicht mehr aktuell sind.
Die Aufgabe für die Schüler*innen ist in den kommenden Wochen das Schreiben einer möglichst guten Bewerbung, zu der Herr Weber dann Verbesserungsvorschläge geben kann.
Alle Tipps zum Schreiben von Bewerbungen können unter TATENdrang Zukunftsguide für Schüler*innen am Bayerischen Untermain - Tipps rund um die Bewerbung als Übungs-Workbook downgeloadet werden.
Falls eine Ausbildungs-/Studienmöglichkeit bei einem lokalen Unternehmen gesucht wird, kann man hier schauen: TATENdrang Zukunftsguide für Schüler:innen am Bayerischen Untermain – Unternehmen.
3D-Druck Otto-Motor - P-Seminar baut ein 3D-Modell
von Maximilian Müller (Q12)
Der Benzinmotor ist fast jedem Menschen auf der Welt bekannt, deshalb ist dieser auch in 90% der Kraftfahrzeuge(PKW). Im Bereich der Nutzfahrzeuge(LKW, Busse) ist der Anteil des Benzinmotors im Gegensatz zum Drehmomentstarken Diesel-Selbstzündermotor verschwindend gering.
Der Aufbau und die Funktion eines Viertakt-Ottomotors soll in diesem Artikel durch ein im P-Seminar “Santo” gefertigtes 3D-Modell dargestellt werden.
Das 3D-Modell entstand aus insgesamt 35 verbauten Teilen, dadurch sollte ein höchstmöglicher Detailgrad des Modells erzielt werden, außerdem kann der Motor noch durch eine kleine Kurbel bewegt werden.
Die Basis des Motors stellt der Motorblock dar, er beherbergt die Kolben mit Pleuel sowie die Kurbelwelle. Auf dem Motorblock befindet sich der Zylinderkopf, der die Einlass- sowie die Auslassventile beinhaltet, außerdem befinden sich im Zylinderkopf in modernen Motoren eine oder mehrere Nockenwellen, die die Ventile bewegen. Die Steuerung der Nockenwellen erfolgt entweder über Zahnräder, Zahnriemen oder Steuerketten.
Bei dem 3D-Modell handelt es sich um einen DOHC-Motor (heißt er besitzt 2 Nockenwellen -> Double Overhead Camshaft = Doppelte Überkopf Nockenwellen) und wird durch Riemen gesteuert.
Doch besichtigen wir auch die einzelnen Vorgänge in einem Viertakt-Otto(=Benzin)motor:
Es gibt insgesamt 4 Takte (deshalb auch Viertaktmotor):
1.Takt: Das Ansaugen:
Das Einlassventil wird geöffnet und gleichzeitig bewegt sich der Kolben nach unten, dadurch wird das Luft-Kraftstoffgemisch (idealstes Verhältnis: 14: 1 -> also 14 Teile Luft mit 1 Teil Kraftstoff vermischt) in den Brennraum eingesaugt.
2.Takt: Die Verdichtung:
Das Einlassventil wird geschlossen, somit sind beide Ventile geschlossen und der Kolben bewegt sich wieder nach oben, dadurch wird das Gemisch auf den kleinstmöglichen Raum verdichtet.
3.Takt: Arbeitstakt:
In diesem Takt wird das Gemisch durch einen elektronisch erzeugten Funken der Zündkerze entzündet und der Kolben wird durch die Explosion des Gemisches nach unten getrieben.
4.Takt: Gaswechsel-Takt:
Das von der Explosion übrig gebliebene Abgas wird durch das nun geöffnete Auslassventil durch wieder eine Aufwärtsbewegung des Kolbens aus dem Brennraum heraus befördert.
Danach startet der Ablauf wieder beim 1. Takt und das Gemisch wird wieder angesaugt.
Ottomotoren werden schon seit ungefähr einem Jahrhundert durch diese Arbeitsweise betrieben, doch durch Weiterentwicklungen wurden zum Beispiel Vergaser längst gegen wesentlich effizientere Einspritzsysteme getauscht. Dadurch ist der Verbrennungsmotor über den Lauf der Zeit sehr viel effizienter und sparsamer geworden, ebenso wurde durch Einsatz von Katalysatoren der Schadstoffausstoß um ein Vielfaches reduziert. Auch konnte die Leistung durch Turbolader wesentlich gesteigert werden, auch bei nicht bei massig mehr Verbrauch an Kraftstoff.
Physik hautnah vor Ort erlebt
von Luise Volmer
Mit einem Besuch der TH Aschaffenburg ging das P-Seminar Santo letzten Donnerstag in eine neue Runde. Zwar war es, formell gesehen, bereits die zweite Veranstaltung, allerdings war die erste "nur" virtuell. So waren wir sehr gespannt, was uns nun erwarten würde.
Begrüßt wurden wir von Christian, der uns erklärte, welche Perspektiven die Technische Hochschule Aschaffenburg bietet. Nach diesem kleinen Einblick in die Kurse der TH durften wir in 4er und 5er Gruppen mit jeweils einem Führer durch die TH gehen und uns verschiedene interessante Arbeitsräume ansehen.
Zuerst kamen wir zu einem Labor für Biologie. Die TH legt sehr viel Wert auf fachübergreifende Arbeiten, deshalb wurden wir dort von einem Biologen und einem Ingenieur begrüßt. Der Biologe forscht gerade für seine Doktorarbeit an der Neurologie schizophrener Personen. Zwar nicht ganz zu dem Thema passend, aber doch sehr eindrucksvoll, präsentierte er danach unter einem Mikroskop Herzzellen - und wenn man genau hinschaute, konnte man sehen, wie diese kontraktierten. Nicht minder interessant war der Vortrag des Ingenieurs, der sich für seine Bachelorarbeit mit 3D-Drucken beschäftigte und versuchte, diese für medizinische Zwecke zu verwenden. Seine Bachelorarbeit dreht sich vor allem um die Aufgabe, Silikon verarbeiten zu können. Dabei spritzte er in das Silikon ein Hydrogel mitsamt Zellen, die nun einfacher untersucht werden können. Der große Traum dabei ist, dass man eines Tages Gewebe für Menschen mit z. B. schweren Verletzungen einfach mit einem 3D-Drucker ausdrucken kann. Der Traum ist gar nicht mehr so weit von der Realität entfernt – bereits jetzt kann man Gewebe für Menschen mit schweren Verbrennungen ausdrucken, wenn auch nicht hier in Aschaffenburg.
Als Nächstes wurden wir zum Labor für elektrische Antriebe geführt. Hier werden elektrische Motoren auf den Prüfstand gestellt. Zum Beispiel werden hier Stromsensoren gemessen, die Temperatur einer Batterie überprüft, wenn diese gerade Strom liefert oder das Verhalten von Wellen gemessen, wenn zwei Maschinen an einer Stange angeschlossen sind – vergleichbar mit der Achse eines Autos. Die Wellen werden dabei mit einem Mikrofon gemessen und dann erforscht. Das gößte Projekt war jedoch ein Prüfstand für richtige Elektromotoren und Batterien, mit dem man genau festellen kann, wie lange man welche Leistung bei welcher Temperatur mit welchem Motor erzeugen kann. Auch ein namhafter Gabelstaplerhersteller aus unserer Umgebung soll dort Tests durchführen lassen. Hmmm. Wer wohl?
Als Letztes durften wir uns noch das Verkehrssystemlabor anschauen. Hier sollen mit Hilfe von maschinellem Lernen Computer dazu gebracht werden zu erkennen, welche Absichten Verkehrsteilnehmer, besonders Fußgänger, haben, um so die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Das Labor bekam auch den Zuschlag zu der Initiative "Kooperative Fahrzeugsicherheit (Ko-FAS)", bei der die Kreuzung vor der TH mit Laserscannern und hochauflösenden Kameras präpariert wurde, um so Daten zu sammeln. Mit all diesen Kameras kann der globale Standpunkt eines Autos oder Fußgängers sehr genau bestimmt werden, wodurch das Intentionserkennungssystem verbessert werden kann. Bei Gefahr werden Autofahrer mit einem Signal gewarnt. So soll die Sicherheit auf Kreuzungen erhöht und Unfälle vermieden werden. Zwar hat das Testen des Systems 2013 gut funktioniert, wie uns in einem Video gezeigt wurde, doch liegt das Einführen des Programms auf allen Kreuzungen und in allen Autos Deutschlands natürlich (noch) in ferner Zukunft.
Alles in allem kann man sagen, dass wir einen sehr interessanten Nachmittag bei der TH Aschaffenburg verbracht haben, der uns ganz sicher in unserer Berufsfindung weitergeholfen und Perspektiven aufgezeigt hat. Vielen Dank an Maja Wengerter, die alles organisiert hat, sowie an alle Personen der TH, die wir in ihren Laboren gestört haben.
Praktikum in Zeiten von Corona
von Pascal Weisenberger
Durch Corona fällt alles aus! Diese Weisheit mussten wir auch in unserem P-Seminar erkennen, denn unser geplanten Praktika wurden wie die meisten Veranstaltungen aufgrund der Pandemiebeschränkungen abgesagt. Dass wir aber trotzdem nicht ganz auf ein Praktikum verzichten mussten, verdanken wir dem Walter-Reis-Institut, das für uns, die Betroffenen, einen kleinen Workshop organisiert hat.
So machten sich sechs Teilnehmer des P-Seminars SANTO noch im Ferienmodus drei Tage vor Schulbeginn auf den Weg nach Obernburg (eine Person war noch im Urlaub) in das Walter-Reis-Institut. Dort wurden wir, natürlich mit Abstand und Mundschutz, empfangen und bekamen einen kurzen Überblick, was uns im Workshop erwartet.
Die Aufgabe bestand darin, ein LED-Backlight-Panel zu erstellen. Dafür bekamen wir zuerst die Aufgabe, ein Teil des Gestells am Computer mit einer Zeichensoftware am Computer erstellen, wobei uns Schritt für Schritt erklärt wurde, wie das Programm funktioniert und wir vorzugeben haben.
Die im Computer skizzierte Grafik überspielten wir dann mithilfe eines Laserschneiders, welcher Holzbretter millimetergenau ausschneiden kann, sodass wir ein perfekt genormtes Bauteil erhielten.
Danach galt es, das ausgeschnittene Holzstück mit den restlichen Bestandteilen, die uns zur Verfügung gestellt wurden, zusammenzukleben.
Während das Gestell trocknete machten wir uns an die Elektronik des Panels. Dafür bekamen wir einen kurzen Exkurs in Elektrotechnik und mussten die Kabel zwischen LED-Streifen und Netzstecker verlöten, wobei uns die zwei Referenten genauestens erklärten, was wir zu machen hatten, ohne dass wir uns am Lötkolben verbrennen oder die Lötstelle wieder bricht.
Schnell noch das gelötete Kabel am Rest angebracht, war unser LED-Board zusammengebaut. Allerdings mussten wir feststellen, dass es beim Anschließen am Strom immer noch nicht leuchtete, da der mit dem LED-Streifen verbundene Minicomputer noch nicht wusste, dass er die LEDs erst anschalten sollte. Und selbst wenn, hätten wir noch nicht die Farben ändern oder ein bestimmtes Muster erzeugen lassen können. Demzufolge mussten wir also das Board noch am Computer programmieren.
Die Referenten gaben uns also eine Einführung im C-Programmieren, sodass es uns möglich war, die LEDs nun doch zum Leuchten zu bringen.
Nach einem halben Tag hatten wir es dann geschafft und unser LED-Board war fertiggestellt.
Somit konnten wir ein vollfunktionsfähiges LED-Panel mit nach Hause nehmen und uns nach sechswöchiger Abstinenz anhand eines spannenden Workshops wieder an das Schulleben, das drei Tage später begann, gewöhnen.
Bewerbungstraining am HSG
von Peter Koch
Worauf muss ich bei der Bewerbung achten?
Am 26.10.2020 trafen sich die Q11 P-Seminare von Herrn Koch und Herrn Stück, um einen besonderen Gast zu treffen. Herr Holger Weber, der einigen bereits aufgrund seiner Vorträge zur Cybersicherheit bekannt sein dürfte, kam um den Schülern beizubringen, wie man eine richtige Bewerbung schreibt. Begonnen hat der Vortrag anschaulich mit einem Vergleich zwischen “dem perfekten Mann” und “dem perfekten KFZ-Mechaniker”, mit besonderem Fokus auf den Eigenschaften dieser. Nachdem Herr Weber selbst einige Tipps gegeben hatte, wurde Herr Boris Scherf von der PSI in Aschaffenburg per Videokonferenz zugeschaltet.
per Video-Konferenz zugeschaltet: Herr Scherf (HR-Mangager)
Dieser hat als HR-Manager des Unternehmens ständig mit Bewerbungen zu tun, er weiß also worauf es ankommt. Herr Scherf ging dann noch einmal auf Bewerbungen und was für sie relevant ist, sowie auf das richtige Verhalten beim Vorstellungsgespräch ein. Daraufhin beantwortete er auch die Fragen, die von den Schülern und Lehrern gestellt wurden. Am 16.10 kam Herr Weber, dann erneut an unsere Schule, um die Bewerbungen der Schüler anzuschauen und ihnen Tipps zu geben. Wenn ihr weitere Informationen wollt, könnt ihr Herr Weber und sein Team auch auf Instagram unter tatendrang_ausbildung_studium erreichen.
Lennard Schüßler
Herr Stück und Herr Koch bedanken sich bei Herrn Weber (von rechts nach links;)
SANTO - was issń des?
von Marielene Link und Matthias Daniel
Es handelt sich hierbei um die Schüler-Akademie für Naturwissenschaften und Technik in der Oberstufe, die den Rahmen für unser P-Seminar im allwissenden Fach Physik bildet.
In unserem Seminar hatte jeder Schüler die Möglichkeit, im Frühjahr 2019 ein Praktikum in einer regionalen Firma mit naturwissenschaftlichem Schwerpunkt zu absolvieren. Das Spektrum an zur Auswahl stehenden Bereichen war breit gefächert: vom Programmieren von Arduinos (Microcontroller) bis hin zum Erstellen von pneumatischen Schaltungen. Wo wir auch schon bei unserem Aufgabenbereich wären.
Die Mainsite ermöglichte uns Zweien, einen Einblick in die VPS (Verbindungsprogrammierte Steuerung) und SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) zu gewinnen. Dabei erstellten wir Schaltungen mit Wegeventilen zur indirekten Ansteuerung von Zylindern mithilfe von Druckluft. Dies wurde im Laufe des Praktikums durch die elektrische Pneumatik erweitert: Die Ventile wurden nun nicht mehr durch Druckluft, sondern durch die elektrostatischen Kräfte von Magnetfeldern geschaltet. Diese magischen Felder erzeugt das Ventil, indem elektrischer Strom durch eine in den Ventilen eingebaute Spule fließt.
Weiterhin befassten wir uns am letzten Tag noch mit der Programmierung einer pneumatischen Biegevorrichtung via „STEP 7“. Durch die Programmierung von einigen Abläufen konnte die Biegung eines Metallstücks durch Knopfdruck ganz automatisiert ablaufen. Das Ergebnis kann sich sehen lassen:
Was bringt einem das jetzt aber alles?
Anwendungen dieser sogenannten Automatisierungstechnik findet man heutzutage überall und begegnet uns immer wieder im Alltag: Egal ob beim Öffnen von Bustüren, bei Fließbandarbeiten in jeglichen Industriebereichen oder sogar im medizinischen Sektor bei der Verwendung von Blutdruckmessgeräten - um einmal nur ein paar wenige Beispiele zu nennen!