SchülerInnen bei den MINT-Mitmachtagen 2022: Wie funktioniert das mit dem 3D-Druck eigentlich?

Vergangene Woche fanden die MINT-Mitmachtage statt. Vom 13.09 bis zum 15.09 wurde dazu das Fab Lab Team vom Kreis Siegen-Wittgenstein auf den Vorplatz des Kreishauses eingeladen. Jedes Jahr im September nehmen rund 1000 Kinder und Jugendliche aller Schulformen und Kitas an unterschiedlichsten MINT-Angeboten zum Experimentieren, Erleben und Entdecken teil. Das Fab Lab war als außerschulischer Lernort Teil der verschiedenen Forschungs- und Entdeckungsstationen.

Das Team hatte einen Workshop zur Einführung in den 3D-Druck vorbereitet. Insgesamt haben daran sechs SchülerInnengruppen ab der achten Klasse aus Hauptschulen und Gymnasien teilgenommen. In einem Zelt entstand dafür ein kleines, mobiles Fab Lab. Mitgebracht haben wir insgesamt sechs unserer acht Prusa 3D-Drucker und zehn unserer Laptops.

Zuerst erfolgte eine kleine theoretische Einführung zu Grundlagen, Designgrundsätze, Gefahren, Modellieren und Slicen. Nach einem kurzen Demonstrationsteil durften die SchülerInnen selbst Hand anlegen: Sie konnten ihre eigenen Schlüsselanhänger in dem kostenlosen Programm Tinkercad erstellen. Sobald das Modell fertig war, übertrugen die SchülerInnen diese in den Slicer, bereiteten sie für den 3D Druck vor und konnten ihre Designs anschließend selbstständig drucken. Dabei standen wir den SchülerInnen selbstverständlich für alle Fragen und Probleme zur Seite. Kreiert wurden beispielsweise Anhänger mit Initialen und Namen, oder auch Objekte, wie Schwerter und Tischtennisschläger. Diese durften die SchülerInnen am Ende des Workshops mit nach Hause nehmen.

Trotz Regens schien innerhalb des Zeltes die Sonne: Wir haben uns sehr über das Engagement und Interesse der SchülerInnen gefreut und hoffen, ihnen den 3D-Druck etwas näher gebracht zu haben!

GAME NIGHT | VOL. I

Harder. Faster. Pilz

Kommenden Durst…Donnerstag, 7. Juli, 19 Uhr: Sandstraße 26 in Siegen!

Tanzen, Zocken & Getränke die ganze Nacht. Spielt eine Runde Mario Kart (Switch & SNES) oder Street Fighter 2 (SNES) mit oder gegen uns. Lasst und das Ende des Semesters mit vielen Drinks, leckerem vegetarischem und veganem Essen sowie guter Musik feiern

Alle sind willkommen. Wir haben Essen und Bier für alle, und natürlich umsonst.
Keine Anmeldung erforderlich.

Offene Uni

Am 14. Mai waren wir mit einem Stand bei der Offenen Uni am Unteren Schloss vertreten. Mit im Gepäck hatten wir ein paar 3D-Drucker, unseren Roboterarm, sowie unsere Augmented Reality Sandbox.

Über den Unteren Schloßplatz verteilt, waren jede Menge Einrichtungen und Studiengänge und Forschungsprojekte vertreten, um sich vorzustellen. Es hat uns sehr gefreut das viele von euch uns besucht haben. Klar, das Wetter war schön und es gab‘ ja auch einen Eiscreme-Truck direkt neben unserem Zelt.

Am Stand konnten Besucher:innen lernen mit dem 3D-Drucker umzugehen, es gab‘ viele Interessierte, die schließlich mit eigenen gedruckten Teilen nach Hause gehen konnten. Unser Roboterarm, hat munter den ganzen Tag gezeigt, wie man Objekte 3D scannen und digitalisieren kann (um sie dann beispielsweise mit den 3D Drucker zu replizieren). Die Augmented Reality Sandbox kam besonders gut an. Man kann mit dem Sand eine Topografie einer Landkarte interaktiv verändern, Berge und Täler bauen, um dann anschließend mit einer Wasser- und Regen-Simulation den Fluss des Wassers auf der Karte zu beobachten. Eine tolle Möglichkeit, etwas über Topografie und Augmented Reality zu lernen.

3D-Druck Workshop im Fab Lab Siegen

Das Fab Lab Siegen ist neuerdings außerschulischer Lernort. Dass MINT-Themen hier praktische Anwendungen finden, hat auch eine Schülerinnen-Gruppe der Gesamtschule Freudenberg herausgefunden. Im Rahmen eines Projektkurses haben die Schülerinnen das Fab Lab besucht, um mehr über die Möglichkeiten digitaler Fabrikation im Rapid Prototyping herauszufinden.
Der Kurs findet im Rahmen des Kooperationsprojekts „Next Generation Design for Climate“ zwischen der Uni Siegen (Fokos und Mintus) und Schulen unserer Region statt. Gefördert wird es von der Sparkasse Siegen.


Die Schülerinnen versuchen durch konventionelles Einwegbesteck aus Kunststoff Abfälle zu reduzieren. Da Kunststoff nicht gleich Kunststoff ist, begann die Arbeit im Chemie-Labor in der Chemie-Didaktik bei Prof. Dr. Gröger unter Anleitung von Karina Souza Oliveira.

Welche Kunststoffe gibt es so? Welche Eigenschaften haben sie?
Wo kommen die Rohstoffe her und wie wird man sie nach der Verwendung wieder los?

Nachdem sich die Schülerinnen über verschiedene Materialien informiert hatten, entschieden sie sich dazu, das Filament PBS (Polybutylensuccinat) zu nutzen. PBS besteht aus nachwachsenden Rohstoffen, ist CO2-neutral hergestellt und zu Hause kompostierbar. Gute Voraussetzungen also: Das dreckige Geschirr kann direkt nach der Grillparty auf den Kompost.
Das eigentliche Produkt (ein Göffel – Halb Gabel, halb Löffel) sollte bei uns im Fab Lab Siegen gestaltet und hergestellt werden.
Die Gruppe wurde von Marios Mouratidis in das Fused-Layer-Modelling (FLM) 3D-Druckverfahren unterwiesen und angeleitet. Über mehrere Wochen lernte die Gruppe Grundlagen über die Funktionsweise und Bedienung von FLM 3D-Druckern, verschiedene Materialien sowie die Konstruktion mit einer CAD-Anwendung kennen. Die Prototypen wurden mit Polylactid (PLA) hergestellt. PLA ist zwar nur in Industrieanlagen kompostierbar, wird aber mit Hilfe eines Fermentations- und Polymerisationsprozesses aus nachwachsenden Rohstoffen gefertigt. Es bietet gute Eigenschaften „um mal eben“ einen Prototypen zu drucken. Das Endprodukt wird dann aus PBS gefertigt, da es deutlich elastischer und hitzebeständiger ist.

Weitere Infos zum Projekt Next Generation Design for Climate findest du hier.

Zusätzliche Öffnungszeiten für Studierende

Zusätzlich zu unseren Open Lab Zeiten jeden Mittwoch von 14 bis 20 Uhr gibt es dieses Sommersemester auch Zeiten, an denen das Lab extra für Studierende geöffnet ist.
Studierende können ab sofort auch an Dienstag und Donnerstag zu folgenden Zeiten im Fab Lab arbeiten:

               Dienstags von 13 – 16 Uhr

               Donnerstags von 14 – 17 Uhr

Diese erweiterten Öffnungszeiten richten sich gezielt an Studierende der Universität Siegen, um zusätzliche Zeiten zu bieten, um an ihren Projekten zu arbeiten. Personen, die nicht der Universität angehören, können wie gewohnt mittwochs zum Open Lab kommen.

Hier gelten dieselben Empfehlungen, wie auch zum Open Lab:

  • nicht mehr als 20 Gäste im Lab
  • 3G empfohlen (genesen, geimpft, getestet)
  • um durchgehendes Tragen der Maske wird gebeten
    (Ausnahme: Trinken und Essen in bestimmten Bereichen)
erstes Open Lab im April am 6.04.2022

Wiedereröffnung des Fab Labs

Wir melden uns mit guten Neuigkeiten! Das Fab Lab öffnet seine Pforten ab Semesterbeginn endlich wieder. Wir freuen uns also, euch den Termin für das nächste Open Lab verkünden zu dürfen: Mittwoch, der 06. April.

In Anbetracht der nach wie vor sehr hohen Corona-Fallzahlen haben wir für BesucherInnen des Labs allerdings ein paar Empfehlungen:

Innerhalb unserer Räumlichkeiten empfehlen wir die 3G Regel beizubehalten (genesen, geimpft, getestet). Weiterhin ist empfohlen durchgehend eine Maske zu tragen. Natürlich darf die Maske zum Trinken abgenommen werden, wir bitten aber darum, diese danach direkt wieder aufzusetzen. Aus diesem Grund sind aktuell auch offene Getränke (bspw. Kaffee/Teetassen) nicht gerne gesehen, da diese erfahrungsgemäß zu einem “Kaffeeklatsch” führen 😉
Statt direkt am Arbeitsplatz zu essen, bitten wir euch, eure Speisen an den offenen (!) Fenstern in der Lobby bei Startpunkt zu konsumieren, um die Sicherheit aller Anwesenden zu gewährleisten.

Die BesucherInnen-Anzahl im Fab Lab ist auf maximal 20 Gäste beschränkt.

Zusammengefasst:

  • maximal 20 Gäste im Lab
  • 3G empfohlen (genesen, geimpft, getestet)
  • um durchgehendes Tragen der Maske wird gebeten
    (Ausnahme: Trinken und Essen in bestimmten Bereichen)
erstes Open Lab im April am 6.04.2022

Das Softwareevent

Wir möchten gerne auf eine Veranstaltung des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Siegen zum Thema Start-Ups aufmerksam machen.

Start-ups gelten als neue Impulsgeber für die digitale Transformation des Mittelstandes. Durch Kooperationen können sich gemeinsame innovative Lösungen entwickeln, aus denen neue Geschäftsmodelle, Produkte und Dienstleistungen entstehen. Vor allem wenn es um die Umsetzung von Technologien in der Industrie 4.0 geht, birgt die Zusammenarbeit zwischen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) und Start-ups große Potenziale.
Gemäß dem Motto des  Startpunk57: „Keine Idee und kein Ideengeber darf verloren gehen“ möchten wir auf die Innovationen in der hiesigen Region hinweisen und handfeste Möglichkeiten bieten, konkrete Szenarien und Produkte zu testen und auszuprobieren. Mit der Veranstaltung „Informieren-Demonstrieren-Ausprobieren – Das Softwareevent“ haben Sie dazu die Möglichkeit und kommen ohne große Hürden mit Start-Ups aber auch etablierten Unternehmen unserer Region ins Gespräch. Anhand von interessanten Beispielen und Erfahrungen aus der Praxis werden den Teilnehmenden viele motivierende und impulsgebende Möglichkeiten bestehender Software und Dienstleistungen „Made in Südwestfalen“ aufgezeigt. Sie können selbst ausprobieren und somit wertvolle Erfahrungen sammeln.

Termin und Ort:

31.05.2022
13:30 Uhr – 16:30 Uhr
FabLab Siegen & Startpunkt57 im Haus der Innovation (Sandstraße 26, 57072 Siegen, 1.OG)

Weitere Informationen sowie die Anmeldung hier.

Blick ins Fab Lab

Open Lab vorübergehend geschlossen

In Anbetracht der aktuellen Inzidenzen haben wir zu unser aller Sicherheit beschlossen, das Fab Lab bis auf weiteres geschlossen zu halten.

Ein fester Termin für eine Wieder-Öffnung steht derzeit nicht fest. Sobald das Pandemiegeschehen ein sicheres Open Lab wieder zulässt, werden wir dies hier auf der Website, per E-Mail und Social Media bekannt geben.

In dringenden Fällen, z. B. für die Arbeit an Abschluss- oder sonstigen Projektarbeiten, kontaktiert uns und wir finden eine Lösung.

Vor dem Hintergrund des in den kommenden Wochen zu erwartenden Pandemieverlaufs hat die Universität Siegen ihre Maßnahmen angepasst. Alle Gebäude der Universität bleiben daher bis einschließlich zum 06.02.2022 für die Öffentlichkeit geschlossen. Wie es danach weiter geht, ist zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht bekannt.

Für das Fab Lab bedeutet das, dass bis mindestens zum 06. Februar kein Open Lab stattfinden wird. Entgegen unserer letzten Aussage findet dementsprechend auch kein Open Lab am kommenden Mittwoch, den 19. Januar statt.
Wir hoffen, dass wir euch am 09.02. wieder bei uns begrüßen dürfen, können dies derzeit aber noch nicht versprechen.

Passt auf euch auf.

Erweiterung des Rotationszugbiegens zu einem teilkinematischen Verfahren mit reduzierten Werkzeugflächen

„Wer Kunststoff kennt, nimmt Stahl!“

Ein altbekannter Spruch in unserer von Stahl geprägten Region. Aber wie viel Stahl braucht ein Produktionswerkzeug eigentlich wirklich? Diese Frage haben wir vom Lehrstuhl für Umformtechnik (UTS) uns im DFG Projekt „Erweiterung des Rotationszugbiegens zu einem teilkinematischen Verfahren mit reduzierten Werkzeugflächen“ gestellt.

Verfahren und Werkzeuge

Rohrbögen werden im industriellen Produktionsalltag mittels Rotationszugbiegen gefertigt. Beim Rotationszugbiegen wird das Profil um eine innen liegende Biegeform gebogen. Damit das zum Biegen notwendige Moment aufgebracht werden kann, wird das Profil einseitig durch den Gegenhalter geführt. Das andere Ende des Profils wird mit der Klemmbacke an die drehbar gelagerte Biegeform geklemmt.

Schematische Darstellung des Rotationszugbiegens (links). Prozessvideo (rechts)

Aufgabe im DFG Projekt war es, die bestehenden formgebunden Werkzeugelemente des Rotationszugbiegens geometrisch aufzulösen und zu vereinfachen.

Dies ermöglicht:

  • erhöhte Flexibilität des Umformprozesses
  • wirtschaftliche Produktion kleinerer Losgrößen
  • individualisierte Produkte

Über eine Flächenreduktionsmethode wurden schräg angestellte Kontaktflächen statt der bisherigen, voll umschließenden Werkzeuge abgeleitet.

Zum direkten Vergleich mit der konventionellen Bauform wurden diese neuartigen Werkzeuge zunächst aus Werkzeugstahl hergestellt. Mit dem Ziel der Flexibilisierung des Rotationzugbiegens können die geneigten Werkzeugflächen vertikal verstellt werden, so dass Rohre mit Durchmesser von 25 mm und 30 mm um 90° gebogen werden können. Untersucht wurden Rohre aus den Werkstoffen Edelstahl und Messing. Die Wanddicke betrug 1 mm und 2 mm.

Ergebnisse

Im Vergleich zu den konventionellen Werkzeugen ist die Deformation der Rohre stärker ausgebildet, und nimmt mit abnehmender Wanddicke zu.

Deformationsvergleich nach 90 ° Biegung: Unterschied konventionellen zu vereinfachten Werkzeugen (a). Abweichungsscan der gefertigten Rohrbögen (b)

Alle Proben weisen eine Falte am Innenbogen vor der Klemmbacke auf. Rückzuführen ist dies auf die fehlende Unterstützung im Biegeformgrund, was sich auch in den Simulationen in abgeschwächter Form zeigte und für die Qualität einen akzeptablen Umfang des Toleranzmerkmals darstellt.

Darf es eine Schicht mehr sein?

Nach den positiven Projektergebnissen mit dem reduzierten Werkzeug haben wir im Anschluss des Projekts gedacht: „Wer Kunststoff kennt, der nimmt auch Kunststoff!“

Also wurden alle Werkzeugteile auch aus Polylactide (PLA) beim Fab Lab Siegen auf 3D Druckern additiv gefertigt. Die Flexibilität des Projektes mit reduzierten Werkzeugflächen zu biegen, wird durch den additive Tooling Ansatz weiter gesteigert, da so vereinfachte Werkzeugeinsätze on-demand aus kostengünstigerem Kunststoff gedruckt werden können.

Aus Sicht des Profils erreicht man eine bessere / glattere Oberfläche. Auch die Faltenausprägung liegt in gleicher Größenordnung. Aber wer will schon gerne Falten haben? Ein Blick auf den im Innenbogen liegenden Faltenglätter zeigte, dass dieser der hohen Belastung nicht standgehalten konnte.

Flächenreduzierter Werkzeugsatz aus PLA zum Rotationszugbiegen von Metallrohren (oben)
 
Deformationsvergleich: Unterschied konventionellen zu PLA Werkzeugen (unten)

In einer Anpassung des Werkzeugkonzepts konnte abschließend ein Rohr mit vergleichbarer Qualität wie mit den konventionellen Werkzeugen gebogen werden.

Bleibt noch die Frage wie viel Profile kann mit einem PLA-Werkzeug gebogen werden. Wenn du dies beantworte willst, komm zu uns.

Hier noch mal ein fettes Dankeschön an das Team vom Fab Lab Siegen für die Unterstützung.