Tüftlerinnen und Tüftler trafen sich zum Finale in der Turnhalle der Primarschule Schlossmatt: Ein handbetriebener Generator musste entwickelt und konstruiert werden, der in einer Minute möglichst viel Leistung erzeugt.

Technikbegeisterung fördern
Die Preise für die ersten drei Plätze des alljährlich durchgeführten Wettbewerbs werden vom Technorama in Winterthur gesponsert. Das Technorama teilt das Ziel des Werklehrers Stuber, nämlich das Interesse an Technik und das Technikverständnis bei den Jugendlichen zu fördern. Die Idee hinter dem Tüftelwettbewerb ist, technisches Wissen und Handeln, die Teamarbeit und den Durchhaltewillen von Schülerinnen und Schülern zu fördern. Das Projekt will im Zusammenhang mit der MINT-Förderung einen Beitrag leisten, bei dem der Bereich T von MINT im Zentrum steht: Bisher wurde das Technische Gestalten kaum als Teil der MINT-Förderung wahrgenommen, obwohl gemäss Lehrplan 21 das Technikverständnis im Technischen Gestalten und im Fach NMM (Natur-Mensch-Mitwelt) gefördert werden soll. Genau dieses Anliegen wollen die Organisatoren erreichen, indem sie technische Problemstellungen lustvoll und als Wettbewerb anbieten. Lösungen sollen im Team entwickelt werden, ähnlich wie bei Ingenieuren oder in der Forschung.

Der diesjährige Tüftelwettbewerb
Ein Generator ist eine «Maschine zum Erzeugen von elektrischer Energie». Elektromagnetische Generatoren werden von Wasserkraft, Dampfturbinen, Gas- oder Dieselmotoren angetrieben, um Strom zu erzeugen. Bezüglich der Leistungsfähigkeit eines Generators sind die Dimensionen des gesamten Systems entscheidend. Im Modell und in der Wirklichkeit entscheiden die Grösse der Spulen, die Anzahl Wicklungen, der Drahtquerschnitt, die Magnetstärke und die Geschwindigkeit des Antriebs darüber, wie gross die Leistung des Generators ist. Welche Leistung erhält man mit einer Spule aus Kupferdraht, wenn ein starker Magnet nah und schnell an ihr vorbeibewegt wird? Was passiert, wenn mehrere und/oder grössere Spulen miteinander verbunden werden? Wenn stärkere Magnete eingesetzt werden?

Generator selber bauen
Idealerweise ist im Fach NMM die Energieerzeugung ein Thema. Begriffe wie Induktion, Ohm’sches Gesetz und Leistungsberechnung sollen vor dem Bau eingeführt und geklärt werden. Die Leistung resp. die Spannung und die Stromstärke, die im Generator induziert wird, ist u. a. abhängig von der Länge und dem Querschnitt des Kupferlackdrahtes und von der Spule selbst: Je mehr Wicklungen, desto höher die Spannung, aber auch desto grösser der innere Widerstand. Dickerer Draht minimiert den Widerstand. Zusätzliche Spulen und Magnete führen zu mehr Leistung, ebenso die Drehgeschwindigkeit und ein kleinerer Abstand der Magnete zu den Spulen. Konstruktion und Lagerung des Drehtellers bestimmen ebenfalls den Wirkungsgrad.

Das Finale der handbetriebenen Generatoren
Dieses Jahr erreichten nur sechs Teams das Finale. Einerseits war die Aufgabe sehr anspruchsvoll, andererseits fehlte einigen Teams schlussendlich die Zeit. Die meisten Teams starteten mit ihrer Entwicklung nach den Sommerferien. Um in zehn Wochen (à zwei Lektionen Werkunterricht) einen leis­tungsfähigen Generator zu entwickeln, musste die Zeit optimal genutzt werden. Alle qualifizierten Teams leisteten Zusatzeinsätze in der Freizeit. Am Finale wurde die erreichte Leistung visualisiert: Eine elektrische Eisenbahn fuhr ihre Runden während einer Minute mit dem Strom der handbetriebenen Generatoren. Neben leistungsstarken Generatoren war deshalb auch Muskelkraft, Ausdauer und Durchhaltewille gefragt.

In den Vorläufen kamen nicht alle Teams auf Touren. Kein Wettkampfglück hatte der «Brocki-Generator» des Schulheims Rossfeld. Die eindrückliche Maschine brachte nicht annähernd die gemeldeten 20 W Leis­tung. Nach anderthalb Stunden waren die drei Finalisten bestimmt. Das Team «Bio-Spitz» mit sechs 9.-Klässlern und dem Generator «Budget Genie» gewann schliesslich mit sechs Runden. Dies klar vor dem jungen Team aus Bannwil/Schwarzhäusern, das wie die drittplatzierte Equipe aus der NMS Bern eine Runde weniger erreichte.

Thomas Stuber

Bilder, Videos und ausführliche Ranglisten finden sich unter www.do-it-werkstatt.ch, Aktuell und Tüftelwettbewerb.