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Basisinformationen

24.09.2020

DISCOVER INDUSTRY: DIE MOBILE INDUSTRIEWELT

Von der Idee bis zum fertigen Produkt: DISCOVER INDUSTRY weckt Begeisterung für MINT-Berufe und zeigt, wie Ingenieurinnen und Ingenieure heute arbeiten.

 

Baden-Württemberg ist ein europaweit führendes Hightech-Land. Neben der Automobilwirtschaft und dem Maschinen- und Anlagenbau boomen Branchen wie Medizintechnik oder Umwelttechnologie. Ob „Global Player“ oder „Hidden Champion“ – sie alle brauchen qualifizierten Fachkräftenachwuchs, vor allem Ingenieurinnen und Ingenieure. DISCOVER INDUSTRY – ZUKUNFT MIT DRIVE lädt mit einer mobilen Industriewelt Schülerinnen und Schüler zu einer Entdeckungsreise in den industriellen Produktent­stehungsprozess ein.

Im Inneren des Ausstellungsfahrzeugs können die Jugendlichen Einblicke in das Denken und Arbeiten von Ingenieuren gewinnen, erfahren aber auch, welche Perspektiven die wertschöpfende Industrie auch für Informatikerinnen und Informatiker bietet: Zu Beginn des 90-minütigen Workshops gehen sie an einem Touchtable mit jungen Coaches auf Streifzug durch die Geschichte der industriellen Entwicklung. Videoclips, Soundfiles und interaktive Elemente zeigen, wie der gesellschaftliche und technische Fortschritt eine immer effizientere industrielle Serienproduktion ermöglichte. Anschließend versetzen sich die Jugendlichen in die Rolle eines Start-up-Gründers, der ein neues Produkt auf den Markt bringen möchte. Um sich die passenden Fachkräfte dafür an Bord zu holen, erkunden sie an fünf Arbeitsstationen wichtige Meilensteine der industriellen Produktentstehung. Dabei erleben sie, welche technischen und naturwissenschaftlichen Fächer für die Station wichtig sind und welche Berufe am jeweiligen Produktionsschritt mitarbeiten. Ihre Ergebnisse halten sie auf einer Mindmap auf einem Tablet fest.

Arbeitsstation 1: 3D-Scanner und CAD-Zeichnungen

Bevor ein Produkt in die Fertigung geht, wird in der Regel zunächst eine CAD-Zeichnung als Entwurf am Computer angefertigt. Oder es werden beim sogenannten „Reverse Engineering“ alte Bauteile, für die es keine digitalen Daten gibt, eingescannt und am Rechner weiterbearbeitet. An der ersten Arbeitsstation können die Schülerinnen und Schüler deshalb mithilfe eines 3D-Scanners unterschiedliche Objekte in ein digitales Modell umwandeln. Der Scanvorgang wird dabei live am Bildschirm verfolgt und überprüft. Fertige Bauteile können mit den CAD-Daten verglichen werden, um Fehler in der Produktion aufzuspüren. So wird nicht nur die Bedeutung von Mathematik oder Optik deutlich, sondern auch, wofür man digitale Modelle in der Industrie braucht.

Arbeitsstation 2: Spannungsoptik und Windkanal

Warum sind Sportwagen windschnittiger als Laster? Und warum können runde Formen Spannungen besser aushalten als eckige? An Arbeitsstation 2 prüfen die Jugendlichen Werkstoffe und deren physikalische Eigenschaften. Was „windschnittig“ bedeutet, testen die Schülerinnen und Schüler anhand aerodynamischer Versuche mit Automodellen im Miniatur-Windkanal. An Plexiglasmodellen wird das Spannungsverhalten bei mechanischer Belastung untersucht, ähnlich wie Ingenieurinnen und Ingenieure es bei der Entwicklung neuer Produkte tun. Viele solcher Tests werden heute am Computer simuliert. Daher vergleichen die Jugendlichen auch hier anschließend die Ergebnisse des realen Versuchs mit einer Simulation am Computer. Ziel ist es, die Modelle so stabil wie nötig, aber so materialsparend wie möglich zu konstruieren.

Arbeitsstation 3: Robotik

Koordinatensysteme werden nicht nur in der Mathematik gebraucht, sondern auch bei der Programmierung von Industrierobotern. Denn bevor diese loslegen können, benötigen sie genaue Anweisungen. An Arbeitsstation 3 programmieren die Schülerinnen und Schüler einen kleinen Industrieroboter und lotsen ihn in möglichst kurzer Zeit mittels Koordinateneingabe zu vorgegebenen Markierungen. Je nach Klassenstufe arbeiten die Jugendlichen mit einem zweidimensionalen oder einem dreidimensionalen Koordinatensystem.

Arbeitsstation 4: Intelligente Produktion

In der „Smart Factory“ kennt das intelligente Produkt seine Auftrags- und Fertigungsdaten und bestimmt seinen Weg durch die Produktion selbst. Maschinen erfassen diese Informationen, zum Beispiel mithilfe von RFID-Chips (aus dem Englischen: radio-frequency identification, also Identifizierung mit elektromagnetischen Wellen), kombinieren sie mit vorliegenden Datensätzen und setzen entsprechende Aktionen in Gang. Der menschliche Bediener wird schließlich vom System informiert, wie die Montage zu erfolgen hat. In der Fertigung der Zukunft interagieren Produkt, Maschine und Mensch voll vernetzt miteinander. So sind individuell konfigurierte Produkte zum Preis von Massenware möglich. An Arbeitsstation 4 können die Schülerinnen und Schüler testen, wie eine Befüllungsanlage mit den RFID-Chips auf verschiedenen Dosen „kommuniziert“ und sie individuell befüllt. Ältere Schüler erstellen selbst eine Logikschaltung, um das durch einen RFID-Chip konfigurierte Behältnis durch die Anlage zu steuern.

 

Arbeitsstation 5: Logistik und Materialfluss

Um in Fabriken Produkte und Waren effizient zu produzieren und reibungslos auszuliefern, müssen alle Materialien, Einzelteile und Produkte zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein. An Arbeitsstation 5 entdecken die Schülerinnen und Schüler, wie komplex eine intelligente Lagerhaltung und flexible Materialflusssysteme sind. An einem Miniaturlager simulieren sie Lagerlogistik in Echtzeit: Vorgegebene Wareneingänge müssen verstaut und wieder ausgegeben werden. Die Waren müssen durchdacht platziert werden, sodass sie hinterher möglichst schnell wieder das Lager verlassen können. Dabei ist Kombinationsgabe gefragt. Die Jugendlichen lernen hier spielerisch die Herausforderungen kennen, vor der Ingenieure in der Industrie stehen, die komplexe Algorithmen zur Steuerung autonomer Schwarmroboter in der Lagerhaltung entwickeln.

Exponate geben Einblick in die Bedeutung der Industrie

Die fünf Arbeitsstationen aus dem Produktentstehungsprozess werden durch vier Exponatwände ergänzt.

An Exponatwand 1 erkunden die Jugendlichen wechselnde Innovationen junger Start-ups „Made in Baden-Württemberg“, die zeigen, wie kreativ MINT-Berufe sein können. Mit einer Augmented-Reality-App erfahren die Schülerinnen und Schüler mehr über die Erfindungen. Außerdem können sie ein interaktives Quiz mit Fragen zu Erfindungen und Patenten aus Baden-Württemberg lösen.

Exponatwand 2 zeigt verschiedene Exponate und Werkstoffe, beispielsweise einen 3D-Drucker, mit dem kleine Gegenstände während der Workshops gedruckt werden können, oder Hightech-Fasern, die unter einer Lupenlinse darauf warten, mit dem Smartphone 20-fach vergrößert zu werden.

Exponatwand 3 illustriert, wie viel MINT-Disziplinen in alltäglichen Produkten wie einem Endoskop, einer VR-Brille, einem induktiven Ladegerät für Smartphones oder einem nachhaltigen Smartphone, dessen Einzelteile ersetzt werden können, stecken.

An Exponatwand 4 können die Schülerinnen und Schüler digitale Assistenten testen. Bei einem Knobelspiel zur kollisionsfreien Demontage treten sie gegen einen intelligenten Algorithmus an. Eine smarte Datenbrille zeigt ihnen in einer Werkerführung eine Montageanleitung an, hilft, die nötigen Bauteile zu identifizieren und prüft diese auf Vollständigkeit. Beide Assistenzsysteme erleichtern Montageprozesse.

Ein großer Touchtable zeigt in der Mitte des Ausstellungsfahrzeugs mit Bildern und Animationen, wie sich die Arbeitsbedingungen und Fertigungsprozesse von der ersten industriellen Revolution bis hin zur künftigen Industrie 4.0 verändert haben und noch verändern werden. Das Obergeschoss bietet Raum für Workshops zu den Themen „Wieviel MINT steckt drin?“ und „Faszination technischer Berufe“. Im ersten Workshop programmieren jüngere Schülerinnen und Schüler unter Anwendung mathematischer Grundformen und -regeln eine Handy-App oder konstruieren mit einem CAD-Programm einen Fidget-Spinner, der mit einem 3D-Drucker ausgedruckt wird. Wie Vorbilder aus der Natur Antworten und Lösungen auf technische Fragestellungen geben können, wird bei einer Aufgabe zur „Bionik“ deutlich: Mit verschiedenen Materialien muss es den Jugendlichen gelingen, einen Robotergreifarm zu bauen, der nach bionischen Prinzipien entwickelt wurde und besonders beweglich ist. Der Workshop „Faszination technischer Berufe“ zeigt älteren Jugendlichen, wie Ingenieurinnen und Ingenieure denken und arbeiten und wie es konkret zum Beruf geht.

Am Ende des Rundgangs tragen die Schülerinnen und Schüler gemeinsam mit den Coaches die individuellen Ergebnisse der einzelnen Start-ups zusammen. Ihre Antworten können sie als Ausdruck mitnehmen.

Technische Daten der mobilen Erlebniswelt DISCOVER INDUSTRY:
DISCOVER INDUSTRY im Fahrzustand
Fahrzeuglänge: 16,50 m
Fahrzeugbreite: 2,55 m
Fahrzeughöhe: 4,00 m

DISCOVER INDUSTRY im Ausstellungszustand
Fahrzeuglänge: 16,50 m
Fahrzeugbreite: 7,50 m
Fahrzeughöhe: 6,20 m

Innenraum der mobilen Erlebniswelt
Grundfläche Erdgeschoss: ca. 55 m²
Grundfläche Obergeschoss: ca. 55 m²

Gewicht, Strombedarf und Stellfläche
Gesamtgewicht: 40,00 t
Fremdstrom (nötige externe Stromversorgung): 32 A CEE, 400 V, 22 kW
max. Zuleitung im Fahrzeug: 100 m
Mindeststellfläche: 19 x 12 m

Hinweis für Rollstuhlfahrer:
Durch die Mobilität der Kampagne sind technische Grenzen gesetzt, weshalb der Zugang in das Ausstellungsfahrzeug für Rollstuhlfahrer ohne Fremdhilfe nicht möglich ist. Die projektbegleitenden Coaches sind vor Ort sehr gerne behilflich.


Basisinformation

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