Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) 2015

Die Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) ist ein Projekt für technisch interessierte Schüler der Kursstufe 1. Ziel der SIA ist die Konstruktion eines technischen Gegenstands. Seit einigen Jahren wird bei der SIA in Esslingen ein funktionsfähiges Modell einer Windkraftanlage gebaut. Neben fünf Schülern und Schülerinnen des Georgii-Gymnasiums dürfen außerdem jeweils fünf weitere vom Theodor-Heuss-Gymnasium und dem technischen Gymnasium der Friedrich-Ebert-Schule teilnehmen. Unterstützer des Projekts sind die Firma INDEX, die technische Hochschule Esslingen und bis 2015 der Arbeitgeberverband Südwestmetall und die Berufliche Bildung BBQ.

Gegliedert war das diesjährige Projekt in vier Module: Auf die theoretische Vorbereitung an der Hochschule Esslingen, mit Einblicken in die Aerodynamik und das Technische Zeichnen folgte der Bau des Rotors, die Fertigung der Generatorgondel und zuletzt das Testen der Anlage und die Auswertung der Daten.

Dieses Jahr startete die SIA mit einer Informationsveranstaltung am Anfang des Schuljahrs bei der Firma Index. Hier wurden den Teilnehmern die beteiligten Partner und Personen vorgestellt und der Jahresablaufplan vorgestellt. Danach wurde im ersten Modul durch die Professoren Herr Ritz und Herr Professor Rösler eine Einführung in die Theorie und Funktionsweise von Windkraftanlagen gegeben. Diese beinhaltete Teile der Aerodynamik. Es wurde den Schülern die wichtigsten Kennzahlen und Berechnungen nähergebracht um anschließend mit Herrn Professor Ritz den passenden Rotor für das Projekt in der Theorie zu erstellen. Mithilfe des Computers wurden von den Teilnehmern selbst einzelne Teile der Generatorgondel gezeichnet, also des Bauteils, das letztendlich dafür verantwortlich ist, den Strom zu erzeugen.

Das zweite Modul fand am Georgii-Gymansium statt, es galt den Rotor zu fertigen. Nach einer Einführung in die Bearbeitung von Holz folgte das Aufzeichnen der in der Hochschule festgelegten Maße auf einen vorgefertigten Holzrohling. Die Herausarbeitung des gesamten Flügelprofils nahm sechs Termine in Anspruch. Damit der Rotorschwerpunkt wirklich mittig liegt, musste der Rotor mit Gegengewichten ausgewuchtet werden.

Anschließend wurde im dritten Modul in den Index-Werken die Generatorgondel zusammengebaut. Hier kam den Teilnehmern das Wissen über den Aufbau der Gondel zu Gute, da sie die einzelnen Teile dieser schon am Computer gezeichnet und zusammengefügt haben. Nach dem eigenen Bau einzelner Teile wurde die Gondel nach Plan zusammengebaut. Dabei wurden von der Firma Index die meisten Teile schon vorproduziert und standen schon zur Verfügung. Zum Bau gehörte auch das Löten der Elektrik, um zum einen den vom Generator erzeugten Strom entnehmen zu können und auch die Drehzahl des Rotors mithilfe eines Messgeräts ablesen zu können. Schnell stellte sich heraus, dass die Elektrik und die Kupplung häufig Probleme verursachten, durch die Hilfe der Azubis und Ausbildungsleiter vor Ort schaffte es aber jeder Teilnehmer seine betriebsbereite Gondel zu fertigen. Außerdem wurde das Löten geübt und den Aufbau und die Benutzung von CNC-, also Drehmaschinen, die Index produziert, erklärt und an den Maschinen gezeigt. Außerdem bekam man interessante Informationen zu den Dualenstudiengängen und Ausbildungen bei Index.

Da nun sowohl der Rotor als auch die Gondel fertig waren, konnte das Testen der beiden Komponenten in der Hochschule in Esslingen beginnen. Hierbei stand den Teilnehmern einen Nachmittag der Windkanal zur Verfügung. Jeder einzelne Rotor und Generator der insgesamt 15 Teilnehmer konnte dort getestet werden und die Ergebnisse mit Hilfe von Excel-Tabellen ausgewertet. Hier zeigten sich im Lastbetrieb, das einige Generatorgondeln diesem nicht standhalten konnten. Probleme an der Kupplung mancher Gondeln machten die Messergebnisse teils unbrauchbar und zeigten gleichzeitig auf, wo es Verbesserungspotenzial im nächsten Projektjahr gibt. Da man im Windkanal nur den Wirkungsgrad der gesamten Generatorgondel messen konnte, wurde in einem ohne Rotor durchgeführten Versuch, der Generator durch eine Art Bohrmaschine angetrieben und damit dessen Wirkungsgrad gemessen.

Außer den technischen Modulen der SIA, gab es auch andere interessante Seminare und Ausflüge. Am Anfang des Schuljahres verbrachten wir einen Tag am Jägerhaus um ein Teamtraining zu absolvieren und uns nebenbei auch länger kennen zu lernen. Vor den Osterferien gab es ein zweitägiges Bewerbungs- und Projektplanungsseminar, bei dem wir auch unsere Abschlussveranstaltung im Sommer planten. Kurz nach der Abschlussveranstaltung mit Reden des Südwestmetal-Vorsitzenden, des Landrats und einigen anderen, sowie einem Vortrag vonseiten der Schüler, machten wir einen Ausflug nach Mannheim. Dort besuchten wir das John-Deere-Werk, erhielten eine Werksführung, erlebten einen Traktor in Aktion, durften zusehen wie man 3D-scant und uns am Ende in der 3D Simulation der Cave, Traktoren und unsere gescannte Eule ansehen.

Trotz langer Nachmittage und auftretender Probleme waren am Ende des Schuljahrs alle Teilnehmer höchst zufrieden mit dem Projekt. Es wurde ein breiter Einblick in das Berufsfeld eines Ingenieurs gegeben, sowohl im Sinne der Begleitung eines Projekts, der Erstellung einer Windkraftanlage, als auch im Sinne von auftretenden Problemen, die alltäglich im Berufsleben auftreten. Hiermit bedanken wir, die teilnehmenden Schüler des Georgii- Gymnasiums, uns bei allen Mitwirkenden des Projekts, die uns diese einmalige Chance erst möglich gemacht haben.