Im Zuge der Umsetzung der Ziele des MGF als zertifizierte Umweltschule startete die Junior-Ingenieur-Akademie einen kleinen Nachhaltigkeitswettbewerb. Da unsere Schülerinnen und Schüler des aktuellen Kurses in der 9. Jahrgangsstufe sich momentan mit 3D-Konstruktion und 3D-Druck beschäftigen, gab es für die Teilnehmer eine besondere Konstruktionsaufgabe.

Ein ca. 30 Jahre alter, aber prinzipiell voll funktionsfähiger Faber-Kastell Schreibtischspitzer sollte repariert werden. Und zwar ist die Kurbel des Spitzers durch einen aus Unachtsamkeit verursachten Sturz auf den Fußboden entzwei gebrochen.

Ein einfaches stumpfes Zusammenkleben der beiden Kurbelhälften hielt den bei der Drehbewegung auftretenden Belastungen im Vorfeld leider nicht stand.

Um nun den Spitzer nicht entsorgen zu müssen und ihn weiter verwenden zu können, entstand die Idee, die Kurbel zu schienen. Die Konstruktion einer passenden und funktionalen Schiene wurde dann nach der Vermessung der benötigten Längen von den Schülern mit Hilfe der Software FreeCAD erledigt.

Ein heißes Kopf-an-Kopf-Rennen um die beste Konstruktion lieferten sich dabei Tobias und Bastian. Während Bastian eine Lösung favorisierte, die klein und leicht ist (im Bild rot gedruckt), klotze Tobias zunächst mit einer Schiene, die sich im Ganzen vollflächig um die Kurbel legte (grüne Schiene).

Nach den ersten Ausdrucken zeigte sich, dass die grüne Schiene noch etwas zu lang war um genau auf die Kurbel zu passen.

Außerdem rastete die Schiene nicht ein und hätte auf die Kurbel geklebt werden müssen. Also entschied sich Tobias um und konstruierte eine zweiteilige Schiene, die durch einen Ring an der Kurbel gehalten wird (schwarzer Ausdruck). Diese Lösung passte nun genau und hielt von selbst auf der Kurbel.

Bastians kleine Schiene, die nur ein wenig über die Bruchstelle ging und auf der Unterseite der Kurbel einrastete, ist für das Auge etwas gefälliger, da unaufdringlicher.

Leider zeigte sich im Einsatz, dass die Schiene auf Grund der auseinander laufenden, nicht parallelen Seitenwände, trotz Rastnase nur allzu leicht von der Kurbel rutscht. Auch hier hätte man also kleben müssen.

Aber auch Tobias‘ Lösung war noch nicht perfekt. Wie sich nämlich im Gebrauch des Spitzers herausstellte, ließ sich das Fach, das die Spitzerspäne aufnimmt, nicht mehr herausnehmen, ohne die Schiene abzubauen.

Das war natürlich nicht im Sinne des Erfinders und so besserte Tobias mit einem dritten Entwurf nach und flachte das breite Ende der Schiene ab. Gleichzeitig verringerte er die Anzahl der benötigten Einzelteile auf zwei, indem er den haltenden Ring in einen Schienenteil integrierte.

Mit dieser nun rundum gelungenen Konstruktion entschieden wir, dass Tobias den kleinen Nachhaltigkeitswettbewerb für sich entscheiden konnte.

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Wolfgang Lormes

Ich bin Diplomphysiker und Lehrer für Physik und Mathematik am Markgraf-Georg-Friedrich Gymnasium in Kulmbach.
Dort bin ich auch der MINT-Beauftragte, betreue die Robotik AG und das MGF-Lab, bin Fachbetreuer für Physik und Sammlungsleiter sowie der Strahlenschutzbeauftragte, betreibe die Amateurfunk-Schulstation DK0MGF und führe eine Junior-Ingenieur-Akademie der Deutsche Telekom Stiftung.

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