Projekt „Fokus Maturaarbeit“ fokusmaturaarbeit.lu. ch

Naef Julia

Poster Fokus Maturaarbeit 2020

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Titel der Maturaarbeit:
Der Elektromotor aus dem 3D-Drucker – Bau und Messungen eines Unterrichtsmodells
 
Schule:
Kantonsschule Beromünster

Betreuer/-in:
Eichenberger David
 
Kategorie:
Physik, Mathematik, Informatik, Technik

Poster:
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Zusammenfassung:
Heutzutage dominieren Elektromotoren unseren Alltag – sei es nun der Staubsauger, die Zahnbürste oder der Mixer. Um diese Technologie den Schülern näher zu bringen, hat sich die Autorin zum Ziel gesetzt, ein funktionstüchtiges Unterrichtsmodell mit Hilfe eines 3D-Druckers zu erstellen. So soll das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten in der Praxis erlebt und erste Erfahrungen gesammelt werden.
Als Ausgangslage für den Bau diente ein bestehender E-Motor aus dem Modellbaubereich. Davon wurden einzelne Teile wie der Rotor und die Permanentmagnete übernommen, während das Gehäuse neu konstruiert wurde. Das entstandene Endprodukt ist gelungen und konnte die Vorgaben erfüllen. 
Zusätzlich wurden Messungen durchgeführt, welche die Zusammenhänge zwischen Stromstärke-Drehzahl-Drehmoment-Spannung aufzeigen. Dazu mussten geeignete Versuchsapparaturen errichtet werden, welche vertiefte Kenntnisse im Bereich der Elektrotechnik erforderten. Nebenbei wurde der Wirkungsgrad ermittelt und die Ergebnisse mit der Theorie verglichen.

Würdigung:
Bestehende Unterrichtsmodelle von Elektromotoren zeigen zwar deren Funktionsprinzip, vermögen aber viele praxisrelevante Eigenschaften nicht abzubilden. Julia Naef gelang es, einen gut funktionierenden Prototypen zu bauen, der das Potential hat, diese Marktlücke zu schliessen. 
Neben der Aneignung von theoretischen Grundlagen, zeigten z. B. die Konstruktion diverser Motorteile mit einem CAD-Programm, der Umgang mit technischen Grenzen des 3D-Drucks oder die Entwicklung der elektronischen Schaltung für die Drehzahlmessung, dass die Autorin mit grossem Engagement und sehr erfolgreich vielfältige Herausforderungen meisterte. 
Die in der Arbeit präsentierten Messungen überzeugen und runden die Arbeit ideal ab, denn sie zeigen, dass sich das erstellte Modell bestens eignet, um Eigenschaften realer Motoren zu studieren.
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