Faszination 3D-Druck
Im Rahmen der diesjährigen Projektwoche bauten Auszubildende im Beruf "Mechatroniker" 3D-Drucker zusammen.
Der 3D-Druck hat in den letzten Jahren in der Industrie immer mehr an Bedeutung gewonnen und gehört zweifelsohne zu den Fertigungsverfahren mit dem höchsten Faszinationspotential. Kein Wunder also, dass auch Jochen Pimpl, Leiter des Projekts, seine unter anderem persönliche Begeisterung als Ursprung des Projekts anführt. Ausschlagend sei ferner gewesen, dass additive Verfahren in der Industrie immer vielfältigere Anwendungen fänden und das Projekt zudem die Möglichkeit böte, den Auszubildenden zahlreiche praxisrelevante Kompetenzen zu vermitteln. Eine Übersicht der zahlreichen Anknüpfungspunkte im Lehrplan befindet sich in der Galerie unter diesem Artikel.
Durchgeführt wird das Projekt mit Auszubildenden, die sich am Ende ihres dritten Ausbildungsjahres befinden. Dabei ist Teamwork gefragt. In Teams, die sich aus maximal 6 Personen zusammensetzen, werden verschiedene Aufgabenbereiche vergeben. So übernehmen zwei Partnerteams den Aufbau der zehn mechanischen Baugruppen und zwei Personen bereiten die Elektronik, Leitungen und Schrittmotoren vor. Besonders wichtig dabei: Der Abschluss der Montage mit dem Controllerboard, das gewissermaßen das Hirn des 3D-Druckers darstellt. Die verschiedenen Arbeitsgänge werden dabei von den Teams selbstständig geplant und durchgeführt. Entsteht dabei für die Partnerteams einmal Leerlauf, wenn etwa auf die Baugruppen anderer Teammitglieder gewartet werden muss, steht das Erlernen der 3D-Design-Software TinkerCAD auf dem Plan, mit deren Hilfe einfache Bauteile für den Drucker konstruiert werden können. Ein Beispiel dafür ist der Platinenhalter für das Controllerboard des Druckers, ein Arduino-Board des Typs „MEGA2560“. Die Schülerinnen und Schüler lernen so - praktisch nebenbei - welche Schritte in der Vorbereitung für den 3D-Druck notwendig sind und führen alle Vorbereitungen für das Drucken der Bauteile selbständig aus und starten den Druck.
Nach ca. drei Tagen ist die Montage geschafft, wobei an jedem Nachmittag eine Projektbesprechung stattfindet, in der der aktuelle Arbeitsstand sowie Probleme und deren Lösungen diskutiert werden. Ab dem vierten Tag übernimmt ein Partnerteam die Inbetriebnahme des fertig gestellten Druckers. Die anderen Teammitglieder führen weitere Konstruktionen durch und bereiten einen Einplatinenrechner RaspberryPi als Schnittstelle des neuen 3D- Druckers zum Industrie 4.0 Netzwerk der CSS vor. Bei der Inbetriebnahme folgen die Auszubildenden ebenfalls vorgegebenen Arbeitsabläufen. Jetzt tritt schnell zu Tage, ob die Montage fachgerecht durchgeführt wurde. Die Schüler geben ihren Teammitgliedern ein Feedback, sollten Probleme mit Baugruppen auftreten, die nicht korrekt ausgerichtet oder montiert wurden. Ist dies der Fall, müssen innerhalb des Teams schnell Lösungen gesucht, bewertet und durchgeführt werden. Nach dem Einstellen verschiedener Parameter in der Steuersoftware und dem Justieren der Endschalter am Drucker, kann das erste Bauteil gedruckt werden. Zuvor muss allerdings noch der Übersetzungsparameter der geänderten z-Achsen-Spindel in der Firmware, das ist die Steuersoftware auf dem Controllerboard, korrekt berechnet und eingestellt werden. Die Auszubildenden bekommen eine Einweisung in den modularen Programmaufbau und Einblicke in die umfangreiche Parametrierung der Firmware dieses Druckers. Die Inbetriebnehmer berechnen den neuen Parameter, ändern diesen ab und übertragen die neue Firmware auf das Controllerboard. Für die Feinkalibrierung wird ein Würfel mit der Kantenlänge 20 mm gedruckt. So werden die korrekten Übersetzungsfaktoren der Schrittmotorachsen überprüft und gegebenenfalls angepasst. Die Schnittstelle zum Industrie 4.0 Netzwerk der CSS, in das die 3D-Drucker integriert werden, übernimmt der Einplatinencomputer. Jeweils zwei Schüler tauchen in eine für sie bisher unbekannte Welt ein. Sie müssen eine Speicherkarte mit entsprechender Software für den ersten Start des RaspberryPi vorbereiten und sich mit Hilfe von Büchern, Internetseiten und sehr viel Eigeninitiative Stück für Stück durcharbeiten. Ganz bewusst wird hier kein Arbeitsablauf vorgegeben, sondern nur ein Ziel definiert. Sie werden also ins „kalte Wasser“ geschmissen. Ziel ist es, eine Serversoftware, mit deren Hilfe eine Kommunikation über eine Webseite zum 3D- Drucker hergestellt wird, zu installieren und zu parametrieren.
Am Ende des Projekts waren alle Schüler begeistert, fasziniert und auch überwältigt von der am Anfang einfach klingenden und überschaubaren Aufgabenstellung der Montage eines 3D-Druckers. In der Woche mussten durchaus einige Rückschläge verdaut und defekte Bauteile repariert werden. Sicher ist, dass alle Auszubildenden viel Neues gelernt, bestehendes Wissen vertieft und viele Einblicke in die faszinierende Welt des 3D-Drucks erlangt haben. Drei Schüler sind infiziert vom „3D-Druck-Virus“ und bestellen sich einen Drucker für sich selbst.
Meisterprüfung Feinwerkmechaniker
In der Woche vom 09.07. bis 14.07.2018 fand an der CSS der praktische Teil der Meisterprüfung 2018 im Feinwerkmechaniker-Handwerk statt.
Wir wünschen unseren Meisterschülern einen erfolgreichen Abschluss ihrer Qualifikationsmaßnahme.
