Berufsübergreifende Projekte

Berufsübergreifendes Projekt 3. Lehrjahr

Im Frühling 2020 starteten wir mit dem Projekt Mendecino Solarmotor

Wir gliederten die einzelnen Arbeitsschritte in Teilabschnitte nach der IPERKA-Methode.

Auftrag

Der Solarmotor musste folgende Bedingungen erfüllen:

- Magnetlagerung

- Drehrichtung muss gändert werden können

- Hohe Drehzahl

- Zeitvorganbe 40-60 Std

- Dokumentation erstellen von der Planung bis zum fertigen Produkt

Für diesen Auftrag bekamen wir dolgendes Material zur Verfügung gestellt.

- Solarzellen, Magnete und Kupferdraht

Informieren / Planen

"Planung ersetzt den Zufall durch Irrtum", gemäss diesem Zitat von Albert Einstein wollten wir durch intensives Planen den Grundstein für ein erfolgreiches Projekt legen.

Entscheiden

Realisieren

Kontrollieren

Auswerten

Das Modell 

Das Projekt Transit Planetenmodell wurde im Auftrag von Prof. Dr. Willy Benz durch die Polymechanikerlernenden Lorenz Tschumi und Sebastian Aellig realisert.

Das Transit Planetenmodell soll die Funktionsweise des Satelliten Cheops (Teleskop) auf einfache Art aufzeigen. Dabei wird die sogenannte Transitmethode angewendet. Sie vermisst präzise den Durchmesser von ausgewählten Exoplaneten. Damit lässt sich zusammen mit der Masse des Himmelskörpers die Dichte des Planeten bestimmen. Diese Dichte wiederum verrät, ob der Planet aus Stein, Eis oder Gas besteht und wie seine Atmosphäre beschaffen ist. All dies sind unentbehrliche Kriterien, um mehr über Lebensfreundlichkeit oder -feindlichkeit eines Himmelskörpers zu erfahren.

•  Transitmethode

•  Wie findet man ferne Planeten?

Das Video simuliert die Teleskopaufnahmen des um die Erde kreisenden Satelliten Cheops zu Exoplaneten mit der Umlaufbahn um einen Stern.

• Video

«CHEOPS» ist die erste Kleinmission der Europäischen Weltraumorganisation ESA und wird gemeinsam mit der Schweiz durchgeführt. Die Universität Bern nimmt dabei eine führende Rolle ein: Im Auftrag des Swiss Space Office (SSO) koordiniert sie die Mission, und Astrophysiker Willy Benz fungiert als «Principal Investigator».

Die Universität Bern ist bei der «CHEOPS»-Mission der ESA sowohl für die Koordination als auch für die technische und wissenschaftliche Durchführung verantwortlich. Dies umfasst die Entwicklung des wissenschaftlichen Instruments von «CHEOPS», den Aufbau von dessen «Träger», dem Bodensegment, sowie die wissenschaftliche Auswertung der Mission.

«CHEOPS» ist ein kleiner Satellit, der rund 250 Kilogramm wiegt und ein Teleskop von 30 Zentimeter Durchmesser und eineinhalb Meter Länge trägt, das am CSH der Uni Bern zusammengebaut wird. Er soll bereits 2017 in eine erdnahe Umlaufbahn geschossen werden, wo er in 800 Kilometer Höhe über dreieinhalb Jahre rund 700 helle Sterne ausserhalb unseres Sonnensystems untersucht und ihre Planeten charakterisiert.

Modell

Im Auftrag von Prof. Dr. Willy Benz erstellten die Polymechaniker-Lernenden zwei Cheopsausstellungsmodelle im Massstab 1:2.

Mit viel Motivation stellten sich die Lernenden der Herausforderung. Viele Einzelteile konnten mit CNC- oder konventionellen Maschinen hergestellt werden. Die komplizierten und dünnwandigen Teile wurden aus Zeitgründen mit einem 3D-Printer hergestellt. Für den optischen Effekt mussten die Teile entsprechend beschichtet oder mit Folien abgedeckt werden.

• Uni Press
• Homepage Cheops
• Zu den Fotos

Was ist der Dopplereffekt

Wenn ein Krankenwagen mit Blaulicht und Sirene an uns vorbeifährt, können wir beobachten (oder besser hören), dass sich die Tonhöhe der Sirene oder auch des Motors beim Vorbeifahren ändert: Kommt der Wagen auf uns zu, hört sich die Sirene höher an, als wenn sich der Wagen von uns entfernt. Der Grund ist einfach: Nähert sich der Wagen uns, werden die Schallwellen der Sirene "zusammengedrückt", was zu einem höheren Ton führt. Entfernt sich dagegen der Wagen von uns, werden die Schallwellen gestreckt, was einen tieferen Ton verursacht. Die Änderung der Tonhöhe ist also nur ein Beobachtungseffekt. Für den Fahrer hört sich seine Sirene die ganze Zeit gleich an.

Herstellung des Dopplereffekter

Im Auftrag von Urs Lauterburg  konstruierten und fertigten die PM-Lernenden 10 Dopplereffektermodelle für die Studenten des physikalischen Unterrichts.

• Video

Die Verwendung

Dieses Projekt wurde ausschliesslich für den Unterricht der Physikstudierenden entwickelt. Mit diesem Fallversuch zeigen die Dozierenden den Studierenden die Zusammenhänge zwischen Beschleunigung, Geschwindigkeit und der zurückgelegten Strecke auf.

Diese Zusammenhänge wurden schon früher von Galileo Galilei entdeckt.

„Die zurückgelegte Strecke ist direkt proportional zum Quadrat der dazu benötigten Zeit“

Entwicklung und Konstruktion

Kai Bachofner (PM-Lernender, 4.Lehrjahr) war für die Konstruktion zuständig. Seine Aufgabe war es, die Wünsche des Auftragsgebers, wie Genauigkeit, Grösse und Gewicht, zu verwirklichen. Für die Entwicklung und Konstruktion der Fallrinne benötigte er mit langen Unterbrüchen für Abklärungen ca. vier Monate. Mit der Bestellung des Rohmaterials, welches mit Wasserstrahl und 5mm Materialzugabe zugeschnitten wurde, war die Aufgabe abgeschlossen.

Fertigung und Montage

Für die Produktion waren Daniel Kunz, Gerhard Reubi (PM-Lernende, 2. Lehrjahr), Christian Märki (PM-Lernender, 3. Lehrjahr) Kai Bachofner und Olivier Högger (PM-Lernende, 4. Lehrjahr) zuständig.

Sehr viel Zeit wurde für das Fräsen der beiden Bahnen in Anspruch genommen. Die Schwierigkeit bestand darin, dass die Teile grösser waren als der Verfahrweg der Maschine. So mussten die Teile in drei bis vier Aufspannungen genau ausgerichtet werden, um eine übergangslose Bearbeitung zu erhalten, welches für das Abrollen der Kugel in der Rinne von grosser Wichtigkeit ist.

• Zu den Fotos

Olivier Högger