Maschinenbau – bei dem Wort entsteht das mentale Bild einer dröhnenden Maschine. An der Vorderseite steht ein Mensch mit einem Werkzeugkoffer und schraubt an einer geöffneten Seitenklappe. Die Hände sind mit Schmieröl benetzt und die Füße stecken in Arbeitsschuhen mit Metallkappen.
Dass dieses Bild nicht ganz der Wahrheit entspricht, konnte Ulrike Schwanke, Mitarbeiterin an der Fakultät Maschinen und Systeme zeigen. Für die Schüler-Ingenieur-Akademie versammeln sich elf Schülerinnen und Schüler der elften Klasse des Elisabeth-Selbert-Gymnasiums in Filderstadt im Hörsaal S01.009 der Hochschule Esslingen. Im Mittelpunkt stehen die Ingenieurstudiengänge an der Hochschule - mit einem besonderen Augenmerk auf dem Studiengang Maschinenbau.
Mit einer Powerpoint-Präsentation stellt Schwanke die Geschichte der Hochschule, den Aufbau und die Studiengänge vor. „Unser Motto ist ‚Wir gestalten die Zukunft!‘ Genau das macht der Maschinenbau. Unsere entwickelten Produkte haben einen großen Einfluss auf den Umweltschutz“, sagt Ulrike Schwanke. Schon die Entwicklungsphase entscheidet mit mehr als 80 Prozent über das Verhalten des Produkts und die Umweltverträglichkeit, erklärt sie. Daher wird der gesamte Lebenszyklus eines Produkts ins Visier genommen. Auch für die folgenden Generationen sollen die Ressourcen geschont und die Umwelt verbessert werden.
Ein Digitaler Zwilling zum Anfassen
Es geht zu Gebäude 9. Der Weg dorthin ist kurz. Raus aus Gebäude 1, über den Platz und rein in die Maschinenbauhalle. Christopher Polak, Entwicklungsingenieur am Virtual Automation Lab, erwartet die Schülerinnen und Schüler bereits. Er stellt die Themen „Digital Twin & Mixed Reality im Maschinen- und Anlagenbau“ und „Angewandte Künstliche Intelligenz“ vor. Ein „digital twin“ – ein Digitaler Zwilling, das ist eine Maschine, die im virtuellen Raum nach einer echten Maschine modelliert wurde. Der Digitale Zwilling hat gegenüber der echten Maschine einen entscheidenden Vorteil: Nutzerinnen und Nutzer können ihn ganz einfach überallhin nehmen und überall hinstellen.
Er greift nach einer schwarzen klobigen Brille. Eine Augmented-Reality-Brille. Die Trägerinnen und Träger können die Umgebung ganz normal sehen. Darüber legt die Brille noch das digitale Bild – den Digitalen Zwilling der Maschine. Christopher Polak greift in die Luft und bewegt die Arme nach links und nach rechts. Ihm stehen ein paar virtuelle Gegenstände im Weg. Lachen macht sich breit, während die Schülerinnen und Schüler Polak beobachten. „So! Jetzt kann ich euch mal zeigen, was ich sehe“, erklärt er lachend. Auf dem Bildschirm hinter ihm wird ein Live-Stream eingeschaltet. Auf dem Bildschirm ist die virtuelle Maschine in der Mitte des Raumes aufgetaucht. Das Bild folgt seinem Blick. Mit einem Griff in die Luft packt er den Digitalen Zwilling und verstellt den Greifarm der virtuellen Maschine. Der Digitale Zwilling kann nicht nur durch die Brille, sondern auch mit einem Tablet erfasst werden. Das Tablet wandert von Schülerin zu Schüler und die Maschine wandert mit.
Beim Thema „Angewandte Künstliche Intelligenz“ stellt Thomas Fettahoglu, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Virtual Automation Lab, die Sprachsteuerung von Maschinen vor. Hier können die Schülerinnen und Schüler mit einem Roboter sprechen, der auf verschiedenen Sprachen antworten kann.
Die Diamant-Nadel und der Zerspanprozess
Der Weg führt weiter zum Labor für Zerspanung und Werkzeugmaschinen. Frank Hafner begrüßt die Schülerinnen und Schüler mit lauter Stimme über das Dröhnen der Maschinen hinweg. Das Labor für Zerspanung und Werkzeugmaschinen lehrt Studierende die Prozesse hinter der Produktion von fast jedem Produkt. Beim Zerspanen wird von einem Rohteil überschüssiges Material in Form von Spänen abgetrennt.
An einer Messmaschine zeigt Hafner das Ergebnis des Zerspanprozesses und die feine Diamant-Nadel, die für diesen Messprozess verwendet wird. Die Schülerinnen und Schüler reichen sie herum. „Die ist ganz schön teuer“ sagt Hafner. 700 Euro kostet die in Handarbeit gefertigte Nadel. Behutsam reichen die Schülerinnen und Schüler die Nadel weiter. Gegenüber steht die Maschine, an der er einen Test durchgeführt hat. In der Erklärung hält er inne und läuft rüber, um etwas aus dem hinteren Teil der Maschine zu holen. Zurück kommt er mit blau schimmernden Metallspänen. „Das hier sind eigentlich Stahlspäne. Wissen Sie, warum die blau sind?“ fragt er in die Runde. Das liegt an der Wärmeentwicklung, welche bei der Bearbeitung entsteht. Dadurch verfärben sich die Metallspäne blau. „Maschinenbau ist sehr vielseitig, hier findet jeder etwas für sich“, beendet Hafner seine Vorstellung.
Ein Zugversuch und eine gelungene Veranstaltung
Als letzte Station steht das Labor für Werkstoff und Festigkeitsprüfung auf dem Programm. Elmar Schuch führt die Schülerinnen und Schüler durch Experimente zum Thema Zugversuch und zeigt unter welchen Bedingungen sich die Materialien verändern. Auch für einen kurzen Abstecher zum Rasterelektronenmikroskop ist noch Zeit, bevor der Ausflug der Schülerinnen und Schüler zum Ende kommt.
Draußen in der Sonne unterhalten sich die Schülerinnen und Schüler noch über die Erfahrungen im Labor. Das Fazit fällt sehr positiv aus. „Es war echt spannend, dass wir die unterschiedlichen Labore besuchen konnten. Es gab viel zum Anschauen und es wurde auch die Forschung vorgestellt. Besonders interessant fand ich die Augmented-Reality-Brille!“, erzählt Schülerin Emma. Schüler Johannes stimmt ihr zu und ergänzt: „Mir hat vor allem der Zugversuch gefallen! Die Zeit für den Laborrundgang war auch super, nicht zu lang und nicht zu kurz.“
