Projektarbeit Hydraulikheber - Galerie Pasquay · 2013. 10. 29. · 32 1 Zylinderschraube mit...

Projektarbeit Hydraulikheber

J. M. L. Pasquay hydheb.pdf Seite 1 von 16

Projektarbeit Hydraulikheber - eine Dokumentation -

Auszug aus dem Lehrplan für die sechsstufige Realschule, Informationstechnologie Jahrgangsstufe 9: IT 9.5 Projektarbeit (ca. 20 Std.) Die Schüler planen, verwirklichen und dokumentieren ein Projekt mithilfe informati-onstechnischer Mittel und Arbeitstechniken. Dabei festigen und erweitern sie ihre bisher erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten und wenden sie kreativ an. Planung und Durchführung eines Projekts

• Projektinitiative: Themenwahl • Analyse und Erstellen eines Grobkonzepts: Aufgabenstellung, Projektplanung,

Terminplanung, • Arbeitsteilung, grafische Darstellung des Projektablaufs • Entwurf und Entscheidung: Informationsbeschaffung und Zusammenfassung • Realisierung: z. B. Bild- und Textbeschaffung aus dem Internet, eigene

Recherchen, Bildbearbeitung, • Erstellen von Diagrammen, Aufbereitung multimedialer Komponenten, Einsatz

eines Programmierwerkzeugs oder Simulationstools, Grafikprogramm • Zusammenfassen der Ergebnisse und Reflexion: ggf. Überarbeitung der Pro-

jektplanung und Arbeitsteilung • Implementierung: Erstellung und Vernetzung der Objekte • Präsentation der Ergebnisse • Nutzung, Dokumentation und Pflege des Projektes



1. Planung Projektinitiative Themenwahl Im ersten Halbjahr erwarben die Schüler das Grundwissen über die Darstellung und Konstruktion von Drehkörpern mit der Hand und mit CAD-Programmen. Die Fertigkeiten und Fähigkeiten sollen bei der Durchführung eines Projektes mit in-formationstechnischen Mitteln angewendet werden. Die Physiksammlung bietet eine Vielzahl von Objekten, die aus Drehkörpern zu-sammengesetzt sind. Die Schüler wählten den Hydraulikheber, vielleicht wegen des geheimnisvollen Innenlebens, dem sie auf die Spur kommen wollten. Analyse und Erstellen eines Grobkonzepts Aufgabenstellung

• Kennenlernen der Form und Funktion • Darstellung, Zusammenbau, Materialzuweisung und Animation mit einem

CAD-Programm • Präsentation mit den erlernten informationstechnischen Mitteln als Mappe und

als Webseite Projektplanung Eine so komplexe Aufgabe kann nur in arbeitsteiliger Gruppenarbeit erfolgen. Es müssen sehr viele Teile in der Materialbibliothek abgelegt werden. Sonderaufgaben wie das Anlegen eines Albums mit digitalen Fotos, Recherchen zu physikalischen Gesetzmäßigkeiten und Funktion von Messschiebern, Umgang mit Datenbanken und Tabellenkalkulation kommen dazu. Terminplanung Fertigung der Gesamtzeichnung 2 Schulstunden Zerlegen und verteilen der Einzelteile 2 Schulstunden Erstellen der Stückliste, Analyse der Normteile 2 Schulstunden Zeichnung der Einzelteile 2 Schulstunden Erfüllen der Sonderaufgaben 2 Schulstunden Anlegen der Projektmappe 2 Schulstunden CAD-Konstruktion der Einzelteile für die Materialbibliothek 2 Schulstunden Zusammenbau mit 3D-Abhängigkeiten 2 Schulstunden Simulation des Bewegungsablaufes 2 Schulstunden Erstellen der Präsentation 2 Schulstunden Arbeitsteilung Es werden fünf Gruppen zu je drei Schülern mit folgenden Aufgaben gebildet:

• Zeichnung von fünf Einzelteilen • Eintrag von acht Teilen in die Stückliste • Beitrag von einer Baugruppe von mindestens fünf Teilen zur Materialbibliothek • Übernahme einer Sonderaufgabe

Jeder Schüler kann dann für seine Aufgaben auf alle Materialien zugreifen. • Erstellen der eigenen Projektmappe • Präsentation einer Funktionssimulation



Grafische Darstellung des Projektablaufs Team I Fertigung der Gesamtzeich-nung

Team II Fertigung der Gesamtzeich-nung

Team III Fertigung der Gesamtzeich-nung

Team IV Fertigung der Gesamtzeich-nung

Team V Fertigung der Gesamtzeich-nung

Team I Zerlegen in Einzelteile

Team II Zerlegen in Einzelteile

Team III Zerlegen in Einzelteile

Team IV Zerlegen in Einzelteile

Team V Zerlegen in Einzelteile

Team I Erstellen der Stückliste, Ana-lyse der Norm-teile

Team II Erstellen der Stückliste, Ana-lyse der Norm-teile

Team III Erstellen der Stückliste, Ana-lyse der Norm-teile

Team IV Erstellen der Stückliste, Ana-lyse der Norm-teile

Team V Erstellen der Stückliste, Ana-lyse der Norm-teile

Team I Erfüllen der Sonderaufga-ben

Team II Erfüllen der Sonderaufga-ben

Team III Erfüllen der Sonderaufga-ben

Team IV Erfüllen der Sonderaufga-ben

Team V Erfüllen der Sonderaufga-ben

Team I CAD-Konstruktion der Einzelteile

Team II CAD-Konstruktion der Einzelteile

Team III CAD-Konstruktion der Einzelteile

Team IV CAD-Konstruktion der Einzelteile

Team V CAD-Konstruktion der Einzelteile

Team I Zeichnung der Einzelteile

Team II Zeichnung der Einzelteile

Team III Zeichnung der Einzelteile

Team IV Zeichnung der Einzelteile

Team V Zeichnung der Einzelteile

Gemeinsamer Pool für alle Mitschüler



2. Möglichkeiten der Darstellung Die einfachste Möglichkeit war die fotografische Darstellung mittels digitaler Schul-kamera.



3. Gesamtzeichnung Um eine maßstabsgetreue Darstellung zu erhalten, musste zunächst der Umgang mit einem Messschieber erlernt werden. Die notwendigen Informationen wurden im In-ternet gefunden. Man konnte hier sogar den Gebrauch der Noniusskala üben. Nach dem Auftrag eine Gesamtzeichnung zu erstellen bildeten sich Dreiergruppen heraus: Ein Schüler maß, einer skizzierte das Ergebnis, der dritte fertigte die Zeich-nung an.

Die Zeichnung dient in erster Linie derFörderung des Vorstellungsvermö-gens der Schüler. Das Raumbild einer derart komplexenAufgabe würde jedoch Schüler dieserJahrgangsstufe überfordern. Es wird auch nicht mehr so Wert aufeine normgerechte Zeichnung gelegt,da diese bei der Arbeit mit CAD oh-nehin als Nebenprodukt entsteht.



4. Werkzeug Vor dem Zerlegen war eine weitere Sonderaufgabe zu erfüllen. Zunächst musste eru-iert werden welche Werkzeuge überhaupt benötigt wurden. Dann wurden sie von einer Schülergruppe mitgebracht.



5. Zerlegen der Hydraulikheber

Ein mit großer Spannung erwarteter Au-genblick war das Zerlegen des Hydraulik-hebers. Wir entschlossen uns, diese Arbeit doch imWerkraum durchzuführen, da wir keine Zei-chenkartons mit Fettflecken haben wollten. Zunächst wurde über einer Kunststoffwanneaus dem ehemaligen Fotolabor die Ölab-lassschraube gelöst und das Hydraulikölabgelassen. Die Schüler jeden Teams montierten dann„ihre“ Teile ab und säuberten sie vom restli-chen Öl. Da unser CAD-Programm über eine Daten-bank zum Einfügen von 3D-Normteilen ver-fügt, wurden die gerade gelösten Schrau-ben, Muttern und sonstigen Normteile ver-messen und die dazugehörige Bezeichnungim Normenbuch nachgeschlagen und no-tiert, um in die Stückliste aufgenommenwerden zu können, die noch anzufertigenwar.

Als Hausaufgabe musste sich jeder Schülerüberlegen wie der Hydraulikheber funktio-niert, und das Prinzip in einer schemati-schen Skizze darstellen.



6. Die Funktion des Hydraulikhebers

Sonderaufgabe: Berechnung mit Variablen (Tabellenkalkulation)

Hebelgesetz

;22

33 Faa

F =⋅

Druck in kommunizierenden Gefäßen

;12

12 FAAF =⋅

Kombination der beiden Formeln

;12

1

2

33 F

AA

aa

F =⋅⋅



7. Die Einzelteile

Bevor eine Stückliste erstellt werden konnte wurden die Einzelteile zunächst wieder fotografisch festgehalten und auf unseren gemeinsamen Ordner „Album“ abgelegt. Die Aufgabe eines Schülers war es nun, die Einzelteile zu nummerieren. Jedes Team überlegte sich möglichst schlüssige Bezeichnungen für „seine“ Teile und ergänzte die Stückliste im Ordner „Vorlagen“. Auch DIN-Bezeichnungen oder Roh-maße wurden eingetragen. Nachdem eine echte Multiuserfunktion bei MS-Word nicht möglich ist, wurde die Da-tei abwechselnd bearbeitet.



8. Die Stückliste

1 1 Grundplatte □ 75 x 75 x 30 2 1 Zylinderring Ø 55 Ø 30 x 2 3 1 Zylinderrohr Ø 55 Ø 60 x 114 4 1 Zylinderkopf Ø 60 x 14 5 1 Zylinderdichtung 6 6 Gewindestange 7 1 Teleskoprohr außen Ø 30 Ø 25 x 114 8 1 Teleskoprohr innen Ø 20 Ø 16 x 114 9 1 Teleskopring Ø 24,8 x 22

10 1 Stöpsel Ø 20 x 18 11 1 Ventildeckel Ø 20 x 8 12 1 Konus Ø 14 x 85 13 1 Ventilhebel □ 8 x 62 x 20 14 1 Pumpengehäuse □ 30 x 75 x 55 15 1 Pumpengehäusedichtung 16 1 Pumpenkolben Ø 12 x 95 17 1 Kolbendichtung 18 1 Pumpendeckel □ 30 x 30 x 8 19 1 Pumpenhebel □ 15 x 15 x 150 20 1 Hebellager □ 5 x 15 x 90 21 1 Riegel □ 5 x 12 x 30 22 1 Mutter 23 1 Zylinderstift 5m6 x 26 24 2 Senkkopfschraube M3 x 16 25 2 Stahlfeder DIN 17 223 – 1 A 0,5 26 1 Dichtung 27 2 Kugel Ø 8 DIN 5401 28 6 Mutter M6 DIN EN 24032 29 6 Beilagscheibe 30 5 Zylinderschraube mit Innensechskant M6 x 40 DIN EN ISO 4762 31 1 Beilagscheibe 32 1 Zylinderschraube mit Außensechskant M4 x 10 DIN EN ISO 4762 33 2 Splint 34 4 Sicherung 35 4 Beilagscheibe 36 3 Schraube M4 x 16 DIN EN ISO 4762 37 1 Splint 38 1 Flache Sechskantmutter M16 DIN EN 24035

Datum Name

Bearb. Gepr. Norm

Hydraulikheber

Blatt

Bl.

Zust. Änderung Datum Nam. Urspr. Ers. für: Ers. durh



9. Zeichnerische Darstellung der Einzelteile Dasselbe Vorgehen wie bei der Gesamtzeichnung erfolgte jetzt in gleicher gruppen-teiliger Arbeit für die Einzelteile. Die Schüler brachten ihre eigenen Messschieber mit, um Wartezeiten zu vermeiden.

Eine besonders originelle Art Maß zu nehmen entwickelte ein Schüler mit der Frottagetechnik: Er rieb die Flächen (wie ein Geldstück) durch und ersparte sich somit eine Freihandskizze.



10. Präsentation in Form von Projektmappen Die bisherigen Arbeiten sollten nun gesammelt und als Projektmappe zur Zwischen-benotung präsentiert werden. Ein Termin zur Abgabe wurde festgesetzt. Den Bewertungsbogen erhielten die Schüler schon vorher:

Beurteilung der Projektmappe Hydraulikheber Schuljahr 2001 / 2002

Klasse: 9a

Name: Name 2

Note: ______Team 5 : Name 1, Name 2, Name 3: Teil 10, Teil 11, Teil 13, Teil 14, Teil 15,

Sehr gut 5 4 3 2 1 0 ungenügend

Deckblatt ___

Aufbau und Inhaltsangabe ___

Gesamtzeichnung ___

Freihandskizzen ___

Zeichnung der Einzelteile ___

Sonderbeiträge ___ ___ ___

Jedem Team stehen insgesamt fünfzehn Punkte zu, die es auf

die einzelnen Mitglieder je nach Leistung verteilt. ___

Gesamtpunkte ______

Prozent Punkte Note 100-93 35-33 1 92-77 32-28 2 76-61 27-22 3 60-45 21-16 4 44-20 15-8 5 19-0 7-0 6



11. Umwandlung in digitale Daten Jeder Schüler konstruierte nun in seinem Team vorbereitete Teile mit dem CAD-Programm.

Teil 2: Zylinderring Teil 21: Riegel

Teil 11: Ventildeckel Teil 18: Pumpendeckel Teil 19: Pumpen-

hebel

Teil 1: Grundplatte Teil 14: Pumpengehäuse Teil 16: Pumpen-

kolben

Teil 12: Konus Teil 20: Hebellager

Teil 13: Ventilhebel



Teil 4: Zylinderkopf Teil 10: Stöpsel

Teil 3: Zylinderrohr Teil 7: Teleskoprohr außen Teil 8: Teleskoprohr innen

Teil 9: Teleskopring

Es ergab sich nun auch für die Schüler die Notwendigkeit Schnittdarstellungen zu verwenden.



12. Virtueller Zusammenbau Jetzt konnten unserer Materialbibliothek die Einzelteile und der Datenbank des CAD-Programms die 3D-Normteile (Schrauben, Muttern ...) entnommen werden. Dann baute jeder Schüler den Hydraulikheber durch Hinzufügen von 3D-Abhängigkeiten zusammen.



13. Simulation Da wir eine Vielfalt an Materialzuweisung und Bewegungssimulation haben wollten, installierten sich die Schüler das kostenlose Programm G-MAX. Norbert Forster hat auf seiner Webseite der Uni Erlangen hervorragende Rezepte nach denen die Schüler arbeiteten: Wir wollten Daten aus unserem CAD-Programm in G-MAX verwenden und ordneten deshalb den Objekten jeweils eine eigene Farbe zu, die später in G-MAX getrennt weiter verarbeitet werden konnte. Wir wählten unter "Datei" - "Exportieren..." zunächst das 3DS-Format. Dieses Format exportiert auch alle Lichter und Kameras, die wir in CAD bereits erstellt hatten. Beim Import in MAX unter "Datei" - "Importieren" hatten wir die Möglichkeit, die Ob-jekte in eine bestehende Szene zu integrieren, oder eine neue Szene zu erstellen. Wir aktivierten "convert units", damit wir später die Objekte nicht lange su-chen/skalieren mussten, weil sie zu klein für die Szene sind. (Inches sind 25,4 mal größer als unsere TZ/CAD-Millimeter.) 14. Präsentation Das Ergebnis war überwältigend. Bei der Präsentation vor der Klasse nahm das Fachsimpeln kein Ende mehr. Jetzt müssen wir noch entscheiden, welche Arbeit in unserer Schulhomepage zu se-hen sein wird.

Projektarbeit Hydraulikheber - Galerie Pasquay · 2013. 10. 29. · 32 1 Zylinderschraube mit...

Documents

Transcript of Projektarbeit Hydraulikheber - Galerie Pasquay · 2013. 10. 29. · 32 1 Zylinderschraube mit...