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W²-Lifting – Leichtbau-Windrad

Das Gewinnermodell

„Selbstständiges Arbeiten und vor allem der Praxisbezug machen das Projekt aus. Konstruktionslehre und Methodik aus den Vorlesungen konnten wir gut gebrauchen. Gelernt habe ich, dass Zeitmanagement und die Aufgabenverteilung im Team ganz wichtige Komponenten sind.“ (Tamara Guler, PTM) 

„Wir fanden die Arbeit mit Papier sehr interessant. Super war die gestalterische Freiheit, mit der wir Gelerntes in die Praxis umsetzen konnten. Geholfen hat uns die gute Betreuung durch die Professoren und Mitarbeiter. Unser Fazit: Zeit ist ein knappes Gut!“ (Theo Michel, PE; Boris Tomi, PTM; Kevin Kern, PE) 

„Das Projekt hat viel Spaß gemacht. Gelernt habe ich, dass man mit strukturiertem Arbeiten, dem Erstellen von Konzepten und der Kommunikation im Team viele Problemstellungen lösen kann.“ (Sören Wiskandt, PE) 

„Es war zwar anstrengend, aber dennoch eine super Erfahrung. Das Projekt war sehr interessant und ich fand es toll schon ingenieurmäßig Konzepte zu erstellen, die dann auch tatsächlich praktisch umgesetzt werden können. Super Erfahrung war auch die Teamfindung. Zum Schluss haben wir uns als tolles Team gefunden.“ (Tobias Schauerhammer, PTM) 

„Super Team - super Zusammenarbeit! Habe aber auch gelernt, dass die Vorstellung und Idee, die man im Kopf hat, nicht immer etwas mit der Realität zu hat.“ (Lissy Mile, PE) 

„Das Erstsemesterprojekt war ein super Einstieg ins erste Semester: Ideen sammeln, planen und basteln. Ich bin überrascht, dass ich bereits zu Anfang schon ingenieurmäßig arbeiten werden. Hat Spaß gemacht.“ (Johannes Becker, PTM) 

„Ich fand es toll, dass die Vorlesungsinhalte schon in praktische Aufgaben umgesetzt werden können. Die Aufgabenstellung war technisch anspruchsvoll. Ich nehme mit, dass man immer einen zeitlichen Puffer einbauen muss und dass Teamarbeit sehr wichtig ist.“ (Juliane Paul, PE) 

„Ich fand es toll, gleich im ersten Semester mit einer komplexen technischen Aufgabe betraut zu werden. Die Recherchearbeit hat richtig Spaß gemacht. Für die zukünftigen Projekte weiß ich jetzt vorauf es ankommt: Zeitmanagement und die Aufgabenfelder klar zuordnen.“ (Anna-Lena Maier, PTM) 

Federleicht und doch stabiler und effizienter – Leichtbautechnologien

Immer größer, immer leistungsfähiger, immer wirtschaftlicher, dieser enorme Fortschritt wäre ohne die technischen Errungenschaften nicht denkbar. Aber er wirft auch Fragen auf: Wie leben wir morgen? Wie entwickeln sich Wirtschaft und Lebensqualität? Und was macht das Klima? Viele Fragen, die ein Thema berühren: den Umgang mit Rohstoffen und Energie. Einen wichtigen Beitrag um den Problemen von Rohstoffknappheit und Umweltbelastungen wirksam begegnen zu können, leistet hierbei der Leichtbau. Als Effizienztechnologie gewinnt er seit Jahren einen immer höheren Stellenwert. Umso wichtiger erscheint es, dass wir unseren Studierenden mit dem nötigen Know-how ausstatten, damit sie diesen Herausforderungen entgegentreten können. Deshalb werden unsere Studierende mit realitätsnahen Projektarbeiten in jedem Semester betraut. Die Erstsemester der Maschinenbau Bachelor-Studiengänge standen im Rahmen des Erstsemesterprojektes in diesem Semester vor der Aufgabe, ein Windrad in Leichtbauweise zu konzipieren, zu konstruieren und zu bauen. Der traditionelle Wettbewerb fand am 13. Januar 2017 statt.

Aufgabenstellung
Fünfzehn Erstsemesterteams der Bachelorstudiengänge Maschinenbau/ Produktentwicklung und Maschinenbau/ Produktionstechnik und -management beschäftigten sich in den letzten Wochen mit der Konzeption, Entwicklung und Herstellung eines Leichtbau-Windrades, welches einen gegebenen Luftstrom möglichst effizient in eine Hubbewegung einer Masse umwandelt.

Der Wettbewerb soll zeigen, mittels welcher Konstruktion eine an einem Seil hängende Hubmasse angehoben werden kann. Dabei wird das Windrad durch einen definierten Luftstrom angetrieben. Dazu musste von den Studierenden-Teams ein Leichtbau-Windrad konzipiert und gebaut werden, das den definierten Luftstrom in eine möglichst große mechanische Leistung umwandeln kann. Als Baumaterial sollte zu 70% Papier verbaut werden und es waren keine bereits fertigen Baugruppen erlaubt. Die Kosten durften 100 Euro nicht übersteigen. Die Studierenden hatten vier Monate Zeit durch Kreativität, methodisches Konzipieren und Geschick einen Lösungsweg zu finden und diesen umzusetzen.

Entwicklung eines „W²-Liftung – Leichtbau-Windrades“
Ein Standfuß, ein Windrad mit Lagerungsblock und Hubmechanik – das waren die Komponenten aus denen das gesamte Windrad bestehen musste. Das Windrad musste frei, d. h. ohne Befestigung wie Kleben, oder Verschrauben, sicher stehen und eine ausreichende Stabilität garantieren. Nicht ganz einfach in der Leichtbauweise zu realisieren – eine große Herausforderung an die Erstsemester. Um die maximale Gewichteinsparung zu erreichen, musste in der Entwurfsphase eine detaillierte Analyse der Kräfte erstellt werden, damit das Bauteil nicht überdimensioniert wird und nicht an Stabilität einbüßt. Dazu mussten die Studierenden ein Lasten- und Pflichtheft führen. Die Vorgabe, dass Papier das Hauptbaumaterial ist, entführte die Erstsemester in den konstruktiven Leichtbau. Es mussten konstruktive Maßnahmen gefunden werden, die die gleichmäßige Ausnutzung des Materialvolumens ermöglichten. In der Fertigungsphase stellte sich u. a. die Frage, nach der Wahl eines geeigneten Fügeverfahrens. So durchliefen unsere Erstsemester bereits zu einem frühen Zeitpunkt ihres Studiums die wichtigen Phasen: Planung, Konstruktion und Fertigung.

Der Wettbewerb
Betreut wurde das Erstsemester-Projekt von den Professoren Gerd Eberhardt, Norbert Jost, Peter Kohmann und vor allem von Dr.-Ing Andreas Baum. Zum Ende eines jeden Semesters stellt der Wettbewerb des Erstsemesterprojekts traditionell ein Highlight im Maschinenbaustudium an der Hochschule Pforzheim dar, das im Anschluss auch gebührend gefeiert werden darf.

Erstsemesterprojekt

Was sich hinter dem „Erstsemesterprojektwettbewerb“ verbirgt? Realitätsnahe Projektstudien sind eine Besonderheit unserer Ausbildung und das von Beginn an. Ein ausgeprägtes ingenieurwissenschaftliches Verständnis von technischen Problemstellungen ist eine Schlüsselkompetenz im Maschinenbau. Dazu gehören Kompetenzen wie Konzeption, Konstruktion, Projekt- und Zeitplanung sowie Erfahrung in der Teamarbeit. In kleinen Teams erarbeiten die Studierenden selbstständig vollständige Prozessketten: von der Produktidee über Konstruktion und Fertigung bis hin zur Markteinführung. Die Aufgabenstellungen werden dabei immer umfassender und zum Ende des Studiums werden komplexe Fallstudien zur Produktentwicklung, Produktionsplanung oder Systementwicklungen interdisziplinär entwickelt. Dem Erstsemesterprojekt kommt unter diesen Projektarbeiten zusätzliche Bedeutung zu. Hier steht das gegenseitige Kennenlernen der Maschinenbau-Newies im Vordergrund, die sich kreativ in kleinen Gruppen einer Aufgabe annehmen und ihre Lösungsvorschläge in Form eines Wettbewerbs zu Semesterende vorstellen. Ganz automatisch werden dabei erste Erfahrungen in der Konstruktion oder auch Projekt- und Zeitplanung gewonnen. Durch das Erstsemesterprojekt im Fachbereich Maschinenbau tauchen die Erstsemesterstudierende schon zu Beginn ihres Studiums spielerisch und mit viel Spaß tief in die Ingenieurswelt ein. Mit Spannung erwarten wir weitere tolle Ideen – spätestens zum Ende des Sommersemesters 2017.