„Maschinenbau“ im Technikunterricht: Projekt „Fliegendes Pferd“

Der Maschinen- und Anlagenbau ist nach der Automobilindustrie der zweitgrößte Industriezweig und mit mehr als 1 Millionen Arbeitnehmern größter Arbeitgeber in Deutschland.

Im Technikunterricht allgemein bildender Schulen sollen Schülerinnen und Schüler einen Einblick in den Maschinenbau erhalten. Maschinen und ganze Produktionsanlagen sind oft sehr komplex aufgebaut und in ihrer Funktion deswegen kaum durchschaubar für Laien.

In diesem Unterrichtsprojekt wird eine ganz einfache „Maschine“ aus wenigen Bauteilen hergestellt. Wie im richtigen Maschinenbau üblich werden dabei auch Normteile wie Schrauben verwendet und die „Maschine“ lässt sich demontieren.

Die „Maschine“ wird durch eine Handkurbel mit Kurbelscheibe angetrieben und wandelt die Drehbewegung in eine Schub-Kurvenbewegung um.

Kurbelgetriebe sind mechanische Systeme, die eine rotierende Bewegung in eine geradlinige Bewegung umwandeln. Sie bestehen typischerweise aus einer Kurbel, die an einer Welle befestigt ist, und einer Stange oder einem Hebel, der mit der Kurbel verbunden ist. Wenn die Kurbel rotiert, erzeugt sie eine auf- und abgehende Bewegung in der Stange.

Diese Art von Getriebe wird häufig in verschiedenen Maschinen und Mechanismen eingesetzt, um Bewegung und Kraft effizient zu übertragen. Kurbelgetriebe finden Anwendung in Dampfmaschinen, Verbrennungsmotoren und vielen anderen mechanischen Systemen.

Der Kurbelhub bezieht sich auf die maximale Verschiebung oder den maximalen Abstand, den die Kurbel einer Kurbelwelle in einem mechanischen System zurücklegt. In einem Kurbelgetriebe ist die Kurbel für die rotierende Bewegung verantwortlich, und der Hub ist die geradlinige Bewegung, die durch diese Rotation erzeugt wird.

Hinweise zur Unterrichtsplanung

Je nach Ausstattung der Schule mit Computern / Ipads wird die Unterrichtsplanung unterschiedlich ausfallen.

Ideal wäre eine Verbindung von Technischem Zeichnen und Werkarbeit. Zuerst die Planung durch CAD und dann der Bau des Prototyps.

Viele Differenzierungsmöglichkeiten für selbständiges oder angeleitetes Arbeiten sind denkbar. Mein Vorschlag für die Umsetzung im Unterricht:

Den Schülern wird die fertige „Maschine“ in der Computeranimation
(oder als Modell) vorgestellt.
Die verschiedenen Maschinenelemente werden dabei benannt:

Kurbelwelle, Hebel und ihre technische Umsetzung mit den hier verwendeten Materialien
Information: Schrauben M3 Bohrung für lose Führung bzw. festen Sitz
Aufgabenstellung mit Arbeitsblatt 1
Differenzierung für schwache Schüler durch Hilfen auf Arbeitsblatt 2
Differenzierung durch Druckvorlage mit größeren Teilen für einfacheres Arbeiten
besonders motivierte Schüler mit Bastelgeschick können das Pferd mit beweglichen Teilen bauen