Eine Rakete entwickeln und fliegen lassen

Ein Jahr lang haben Teilnehmer an der Schüler-Ingenieur-Akademie an einer eigenen Rakete gebaut. Jetzt fand die Abschlussveranstaltung statt.

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Die Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) ist ein Kooperationsprojekt zwischen dem Pfullinger Friedrich-Schiller-Gymnasium, dem HAP Grieshaber Gymnasium im BZN Reutlingen, der Robert Bosch GmbH, dem Verband der Metall- und Elektroindustrie Baden-Württemberg, Südwestmetall, der Agentur für Arbeit und der Fakultät Technik der Hochschule Reutlingen. Ein Jahr lang bauten die Schüler an einer eigenen Rakete. „Am Standort Reutlingen wollen wir junge Menschen für Technik begeistern und die Attraktivität technischer und naturwissenschaftlicher Studiengänge und Berufe mit diesem besonderen Projekt steigern“, resümierte der Ausbildungsleiter von Bosch Automotive Electronics, Walter Bölk, bei der Abschlussveranstaltung der Schüler-Ingenieur-Akademie im Bosch Ausbildungszentrum Reutlingen.

Es sei Motivation und Bestätigung für die Fortführung dieses Projekts, wenn man sehe, mit welcher Disziplin, welchem Ehrgeiz und Spaß die Schülerinnen und Schüler ein ganzes Jahr lang jeden Freitagnachmittag an ihrem Raketen-Projekt gearbeitet haben. Die SIA eigne sich hervorragend, technische Inhalte möglichst praxisnah zu vermitteln und als großer Arbeitgeber in Reutlingen habe man natürlich auch immer ein Auge auf die Nachwuchsförderung. „Wenn es gelingt, dass die Schüler Gefallen an Technik finden und diese Fächer dann auch studieren oder sich zum Beispiel für das Reutlinger Modell bewerben, dann ist das Projekt gelungen,“ so Bölk.

Seit 13 Jahren gibt es die Schüler-Ingenieur-Akademie, die naturwissenschaftlich interessierte junge Leute fördern und sie mit den Tätigkeitsschwerpunkten eines Ingenieurs vertraut machen will. Gymnasien arbeiten mit Hochschulen und der Industrie zusammen und bieten den Schülern interessante Projekte an. An der Hochschule Reutlingen entstanden seit 2003 Zeitmessgeräte mit Mikrocontrollern, Solarschiffe, mit Smartphone ferngesteuerte Flugzeuge und das Highlight-Projekt: Raketen mit Messcomputern.

Die jungen Menschen begeistert an diesem Projekt, dass sie jeden einzelnen Arbeitsschritt selbst erfahren und ihr eigenes Endprodukt zuletzt testen. In diesem Fall ihre selbstgebaute Rakete. Die Aufgabenstellungen sind dabei für die 15- bis 16-Jährigen alles andere als leicht. „Wenn man so lang im gleichen Team an der gleichen Aufgabe arbeitet, dann ist der Moment, wo wir die Raketen auf dem Campus abschießen, einfach erhebend. Wir sind alle richtig stolz auf unsere Leistung und das, was wir gelernt haben“, so Lukas Roth. Die einzelnen Arbeitsschritte sehen dabei so aus: Jeder entwirft und baut seine eigene Modellrakete mit Feststoffantrieb. Es beginnt mit einem Outdoorseminar zur Teambildung, danach folgt die Einführung in die Grundlagen der Elektronik und die erste Aufgabe ist es, ein elektronisches Startgerät für die Raketenzündung zu entwickeln und selbst zu bauen. Die von den Jugendlichen selbst erarbeiteten Schaltpläne werden auf deren Funktionalität getestet und im Anschluss auf Platinen geätzt. Im Studienbereich Maschinenbau der Hochschule Reutlingen lernen die Schüler mit Hilfe eines CAD-Programms (Computer Aided Design), Teile der Raketen nach ihren eigenen Ideen selbst zu konstruieren. Gebaut werden die Raketen dann am Modellbau-Wochenende in den Schulen unter Aufsicht der Lehrer. Damit die Flugbahn der Rakete aufgezeichnet werden kann, ist es eine der großen Herausforderungen, eine Sensorplatine mit Hilfe der SMD-Technik (Surface Mounted Device), einer Technik zum Bestücken einer Leiterplatte mit sehr kleinen elektronischen Bauteilen im Millimeterbereich, bei Bosch zu bauen – das ist das Höhenmessgerät. Das bringt nicht nur die Ausbildungsleiter bei Bosch an ihre Grenzen, denn hier geht so manches teure Bauteil verloren und die Schüler haben mit den Miniaturgrößen zu kämpfen. Damit die Raketen auch starten und fliegen, gibt es vorher einiges an Theorie zu beachten. Hier gibt es Unterstützung von den Mechatronikern der Hochschule Reutlingen: mit Hilfe von Excel wird eine Flugbahnberechnung erstellt und es gibt auf einer Exkursion eine Einführung in Raketenphysik und Windkanal. Außerdem erfolgt eine Einführung  in die Programmierung von Mikrocontrollern durch Mechatronik-Ingenieure.

Mit diesen Kenntnissen entwickeln die Schüler dann das Programm, das die Druckmesswerte während des Fluges speichert. Nach der Landung können die gespeicherten Werte mit einem PC oder Notebook ausgelesen werden. Damit am Ende an der Abschlusspräsentation vor großem Publikum alles klappt, gibt es vom Verband der Metall- und Elektroindustrie Baden-Württemberg für die Raketenbauer ein zweitägiges Präsentationstraining hierzu. Der Höhepunkt ist der Testflugtag auf dem Campus der Hochschule Reutlingen. Beim großen Countdown werden die Starts, Landungen und Flughöhen – heuer von 16 bis 111 Meter – exakt aufgezeichnet und ausgewertet.

Mit dieser Kombination von Mechanik, Elektronik und Informatik haben die Zehntklässler ein komplettes „mechatronisches System“ entwickelt. Für Lukas, Alisia und die anderen SIA-Teilnehmer steht fest: „Wir haben technische Inhalte praxisnah vermittelt bekommen. Und wir haben Kontakte zu Professoren und betrieblichen Fachkräften der Unternehmen geknüpft, die uns Einblicke in Studium und Beruf gaben. Das wird uns helfen, wenn es darum geht, eine Entscheidung für unsere berufliche Zukunft zu treffen.“

Auch die Professoren der Hochschule sind der Meinung, wenn es dieses Projekt noch nicht gäbe, müsste es erfunden werden. Professor Dr.-Ing. Matthias Rätsch werde oft von Eltern gefragt, was er denn ihren Kindern als Studium empfehlen würde und verweist dann gerne auf die Schüler-Ingenieur-Akademie, die es erlaube,  Vorlieben und Begabungen kennenzulernen. Auch seine Grenzen. Und man könne besser für die Studienwahl differenzieren – ob es nun doch Mechatronik Elektrotechnik, Mikroelektronik oder Informatik werden solle.

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