Angewandte Forschung: günstiges Messgerät für den Unterricht entwickelt

Ein erster Probedruck des Gehäuses für das Leitfähigkeitsmessgerät entsteht. (© Michael Thalken/Eifeler Presse Agentur/epa)
Städtisches Johannes-Sturmius-Gymnasium: Mikroprozessorprogrammierung, Bau von Leiterplatten und Gehäuseerstellung am 3D-Drucker: Am JSG in Schleiden machen Schülerinnen und Schüler der freien Wirtschaft Konkurrenz – Lehrer Stefan Marenbachs Herz schlägt für Technik und Naturwissenschaft

 

Als Mitte November in Frankfurt die „Formnext 2018“ zu Ende ging, fiel das Resümee der Messe-Veranstalter eindeutig aus: Der 3D-Druck hat endgültig die Phase der Herstellung von Musterbauteilen hinter sich gelassen und ist dabei, integraler Bestandteil automatisierter Fertigungsprozesse zu werden. Die Techniker von morgen sollten also am besten schon heute mit dem Verfahren und den Möglichkeiten des 3D-Drucks vertraut sein. Am Städtischen Johannes-Sturmius-Gymnasium (JSG) in Schleiden ist 3D-Druck längst keine Zukunftsmusik mehr. Dort schätzt man sich glücklich, im Besitz eines 3D-Druckers und der entsprechenden Software zu sein.

Aber noch viel glücklicher ist man an der Schule über den stellvertretenden Schulleiter Stefan Marenbach, der nicht nur für die MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) brennt, sondern auch ein wahrer „Technikfreak“ ist und die Schülerinnen und Schülern daher mit der Hightech nicht allein lässt. In seiner Technik-AG werden Nägel mit Köpfen gemacht, oder besser Schrauben mit Muttern, die als „ein“ Werkstück aus dem 3D-Drucker kommen und danach so perfekt zusammenpassen, dass sich die Mutter auf der Schraube sogar drehen und festziehen lässt.

Stefan Marenbach auf einer Stippvisite bei den drei Damen vom Platinenbau. (© Michael Thalken/Eifeler Presse Agentur/epa)

Doch die Schrauben waren quasi nur ein Vorspiel, um den 3D-Drucker kennenzulernen. Kaum wusste man, wie’s geht, enzwickelte Marenbachs Technik-AG auch schon ein erstes ernstzunehmendes Projekt: Man möchte ein Leitfähigkeitsmessgerät herstellen, das automatisiert die Leitfähigkeit verschiedener Materialien messen kann und unter anderem im Physikunterricht zum Einsatz kommen soll. Herzstück des Geräts ist ein Mikroprozessor. Gearbeitet wird in drei Gruppen: In der einen kümmert man sich um die Mikroprozessorprogrammierung, in der zweiten Gruppe werden Leiterplatten montiert, und in der dritten Gruppe wird ein Gehäuse entworfen, das schließlich passgenau am 3D-Drucker ausgedruckt werden und die Elektronik enthalten und schützen soll.

„Man kann sich vorstellen, dass dieses besondere Kursformat die Schülerinnen und Schüler sehr motiviert und eine große Faszination für die Technik hervorruft“, berichtete Stefan Marenbach. Besonders froh zeigte er sich darüber, dass die Bürgerstiftung Schleiden der Schule nicht nur den 3D-Drucker samt Software zur Verfügung gestellt hat, sondern auch die Mikroprozessor-Entwicklungsumgebung. So kann der komplette Herstellungsprozess des Leitfähigkeitsmessgeräts an der Schule stattfinden. Von der Idee über die Entwicklung bis hin zur Realisierung und Produktion ist daher alles in Schülerhand.

„So, wie wir dieses Gerät bauen, gibt es das nicht auf dem Markt zu kaufen“, berichtete einer der Schüler und hatte auch gleich noch eine Vermarktungsidee: „Wir könnten das Gerät zu einem erschwinglichen Preis herstellen, so dass es für den Physikunterricht in der siebten Klasse genutzt werden kann.“ Diese Geräte seien normalerweise sehr teuer und erst ab 200 Euro zu haben. Ein ganzer Klassensatz sprenge jedes Budget. „Wir haben uns daher als Aufgabe gesetzt, ein solches Gerät deutlich günstiger zu bauen. Wir rechnen mit einem Herstellerpreis von zehn Euro. Und ich bin sehr zuversichtlich, dass wir das auch schaffen werden“, war sich der junge Mann sicher.

Das erste Gehäuse hat den Drucker verlassen, doch es muss noch ein wenig nachgebessert werden. Stefan Marenbach (links) ist mit dem ersten Ergebnis allerdings schon sehr zufrieden. (© Michael Thalken/Eifeler Presse Agentur/epa)

Doch nicht nur junge Männer begeistern sich am JSG für moderne Technik. Die Platinen-Architektur des neuen Leitfähigkeitsmessgeräts beispielsweise ist ganz in Frauenhand. Drei Schülerinnen arbeiten dabei mit Hilfe von virtuellen 3D-Modellen am Computer, um die Mikroprozessorplatine so kompakt wie möglich aufzubauen. „Das ist das Besondere an unserer Schule, dass man hier nicht nur rumsitzt, während der Lehrer alles erklärt, sondern, dass man Dinge auch eigenständig entwickeln darf“, freute sich eine der technikaffinen Schülerinnen.

„So eine Technik-AG steht und fällt mit dem zuständigen Lehrer“, sagte Schulleiter Georg Jöbkes. „Wir sind daher froh, dass wir mit Stefan Marenbach jemanden gefunden haben, der sich weit über den Unterricht hinaus um diese Dinge kümmert, sich mit Herz, Verstand und Leidenschaft einbringt und seine Faszination an unsere Schülerinnen und Schüler weitervermittelt.“

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