Faltblatt zum Schülerwettbewerb 2016

Ansprechpartner Schülerlabor
Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann
Laborleiter
E-Mail: biermann @ w w.tu-freiberg.de
Tel.:
03731 / 393564
Annett Wolf
Formel für die Biegefestigkeit:
Verbundwerk
Einlegen des
fmaschine
Prü
die
in
ffs
sto
kt-Biegefür die 3-Pun
versuche
Legende:
σf
Biegefestigkeit [N / mm²]
F
Bruchlast [N]
l
Mittenabstand der Auflager [mm]
b
Breite des Probekörpers [mm]
h
Höhe des Probekörpers [mm]
Koordinatorin / A nmeldung
E-Mail: awolf @ w w.tu-freiberg.de
Tel.:
03731 / 392730
Ansprechpartner Studienberatung
Dr. Sabine Schellbach
Zentrale Studienberatung
σf =
3 · F · l
2 · b · h²
In unserem Fall:
l = 7 cm
2 cm
b = 2 cm
h = 2 cm
Versagen einer 85
g
schweren Gipspr
obe mit
Schwämmchen
2 cm
10 cm
7 cm
03731 / 393461
EINSENDEADRESSE:
Wissenschaftliche
und finanzielle
Unterstützung
Der Schülerwettbewerb ist eine Initiative des Sonderforschungsbereichs 799
„TRIP-Matrix-Composite“ und wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DGF) gefördert. Unterstützt wird er dabei seit dem Jahr 2014 von der Stiftung
„Sachsen . Land der Ingenieure.“
EINSENDEADRESSE:
Schülerlabor „Science meets School – Werkstoffe und Technologien in Freiberg“
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Werkstofftechnik
Kennwort „SCHÜLERWETTBEWERB“
Gustav-Zeuner-Straße 5 | 09599 Freiberg
Gips
doch nicht!
E-Mail: studium @ zuv.tu-freiberg.de
Tel.:
Das
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3-Punkt-Biegev
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INNEN
Schüle
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Querschnitt einer mit
Schwämmchen präparierten
Gipsprobe nach ihrem
Versagen
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Einsendeschluss: Freitag, den 06. Mai 2016**
Die Beiträge werden von einer Jury bewertet. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.
**Durch die Teilnahme am Schülerwettbewerb erklärt sich der Teilnehmer (bei Minderjährigen
der jeweilige Erziehungsberechtigte) damit einverstanden, dass die beim Wettbewerb gemachten
Angaben über personenbezogene Daten, Fotos der Teilnehmer beim Forschungstag und deren
Proben zu Zwecken der Durchführung des Wettbewerbs und der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
(inkl. Internet und Social Media) von der TU Bergakademie Freiberg, ihren Partnern und in der
Presse kostenlos und uneingeschränkt veröffentlicht werden. Diese Einwilligung kann jederzeit
mit Wirkung für die Zukunft unter: [email protected] widerrufen werden.
Fragen? [email protected]
@
[email protected]
SCHUELERLABOR.TU-FREIBERG.DE / FACEBOOK
ein gebrochener Verbundwerkstoff
aus Gips mit Styroporkugeln
schuelerlabor.tu-freiberg.de
!
Neue Werkstoffe entdecken
Ziel ist es, einen Verbundwerkstoff herzustellen, der einer besonders
Verbindungen austesten
hohen Belastung standhält. Überlegt euch genau, welche Eigen-
Abb. ähnlich
Mitmachen lohnt sich
Und das könnt ihr gewinnen:
ips
Weitere Tipps
Herstellen des Verbundwerkstoffs
doch nich
t!
schaften bestimmte Fasern haben und in welcher Struktur ihr sie
Im alltäglichen Leben werden ständig moderne Werkstoffe gebraucht – bei-
Das
G
anordnen könnt, um die Vorgaben zu erfüllen.
spielsweise besteht das Hüftgelenk deiner Oma aus Keramik und dein Fahrrad
Für den Wettbewerb gibt es jeweils
Eine Anleitung zur Herstellung von Gips kann der dazugehörigen Ge-
wurde aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt.
einen Preis in den folgenden Kategorien:
brauchsanweisung entnommen werden. Dies gilt besonders für das Misch-
Wissenschaftler fanden heraus: Wenn man Werkstoffe kombiniert, können ihre
Eigenschaften gezielt verbessert werden. An der TU Bergakademie Freiberg
2
Testen
entwickeln Forscher u. a. eine grundlegend neue Werkstoffkombination aus
Macht euch im nächsten Schritt Gedanken, wie ihr die Biege-
zähem Stahl und spröder Keramik. Dieser neuartige Verbundwerkstoff mit der
festigkeit eures eigenen Verbundwerkstoffs selbst testen könnt.
Bezeichnung „TRIP-Matrix-Composite“ kann durch seine Festigkeit und Verform-
Idealerweise könnt ihr einen 3-Punkt-Biegeversuch simulieren.
barkeit hohen Belastungen standhalten, wie sie beispielsweise im Fall eines
Eurer Kreativität sind hier keine Grenzen gesetzt. Wir überneh-
Autocrashs freigesetzt werden.
men jedoch keine Haftung für entstandene Schäden.
Das klingt komplizierter als es ist. Mit ein bisschen Köpfchen und Kreativität
Führt mehrere verschiedene (3-Punkt-)Biegeversuche durch, um
könnt ihr euren eigenen Verbundwerkstoff herstellen. Das geht ganz einfach
euren Werkstoff auf Herz und Nieren zu testen. Versucht so,
mit Materialien, die in jedem Haushalt zu finden sind.
euren Verbundwerkstoff Schritt für Schritt zu verbessern bzw.
optimieren.
Habt ihr Lust dazu?
Dann sind das eure Aufgaben:
Kennt ihr Gips? Es handelt sich dabei um ein Mineral aus der Mineralklasse der
„Sulfate“. Getrocknet und ausgehärtet ist die entstandene Masse sehr stabil.
1
1. Verbundwerkstoff herstellen
Nutzt Gips als Grundlage und stellt so euren eigenen Verbundwerkstoff her. Dieser sollte ...
aus Gips, Wasser und mindestens einer weiteren Komponente, die ihr im Haushalt finden könnt, bestehen,
keine festigkeitserhöhenden Komponenten, wie Leim,
Harz oder professionelle Bewehrungsfasern enthalten,
ein geringes Eigengewicht aufweisen und
3
Protokollieren
2 cm Breite x 2 cm Dicke x 10 cm Länge. Eine Abweichung von 5 mm ist zulässig.
5 Seiten DIN A4). Dieser sollte folgende Schwerpunkte enthalten:
die Gründe, warum ihr bestimmte Fasern / Materialien
die durchgeführten (3-Punkt-) Biegeversuche mit euren
selbst hergestellten Verbundwerkstoffen und die jeweiligen Ergebnisse der Versuche,
eine ausführliche und kreative Beschreibung eures
„optimalen“ leichten und gleichzeitig stabilen Verbund
werkstoffes (u. a. verwendete Materialien, ihre Anord
len Verbundwerkstoffs).
zugeben!
2 cm
Eine kleine Hilfestellung für das Protokoll findet ihr bei
www.schuelerlabor.tu-freiberg.de unter der Sektion „Schülerwettbewerb“.
10 cm
biegefestesten und leichtesten Werkstoff.*
Preis: 1 Tablet von Acer
2.Der „Kreativpreis“ – für den kreativsten Einsatz der Materialien
und die kreativste Anordnung im Verbundwerkstoff.
Preis: Bausatz Nanotechnologie
3.Der Preis für das „beste Protokoll“ – für die fachgerechteste
Berichterstattung.
Preis: Jahresabonnement der Zeitschrift „Junge Wissenschaft“
verhältnis von Gipspulver mit Wasser. Hier sind noch ein paar Hinweise
zum Herstellen des Verbundwerkstoffs:
Eure Komponenten könnt ihr z. B. zwischen einzelne Schichten
einbauen.
Um die vorgegeben Maße der Gipsprobe zu erreichen, ist z. B.
das Abschleifen des Verbundwerkstoffs mit Sandpapier hilfreich.
Um den Verbundwerkstoff in die geforderte Form zu bringen,
bietet es sich an, zuvor eine passende Form (z. B. aus Alufolie)
zu bauen, in der ihr den Gips gießen könnt.
4.Der „Familienpreis“ – für das beste Familienforscherteam.
Preis: Familienkarte für den Untertage-Lehrpfad des Besucher-
bergwerkes Freiberg
Das sendet ihr bitte dafür ein:
5.Der „Mädchenpreis“ – für das beste Mädchen.
Preis: Spiel Bezzerwizzer Familienedition
Euren „optimalen“ Verbundwerkstoff (in den angegeben Maßen) und
* Prämiert wird der Werkstoff, welcher die höchste Biegefestigkeit bei dem 3-Punkt-Biegeversuch in unserem Forschungslabor erreicht und dabei das geringste Gewicht aufweist.
Der Verbundwerkstoff muss dabei natürlich alle Vorgaben erfüllen.
und eine bestimmte Struktur verwendet habt,
Bitte denkt daran, immer eure Quellen im Protokoll an-
2 cm
Protokolliert ausführlich euren Entwicklungsprozess (auf max.
nung und die ungefähre Biegefestigkeit eures optima
folgende Maße haben:
1. Der Preis für den „besten Verbundwerkstoff“ – für den euer ausführliches Protokoll (max. 5 Seiten DIN A4).
Ihr könnt auch gern in Zweiergruppen arbeiten. Sendet bitte jedoch nur einen
Die Gewinner der fünf Preise laden wir zu einem persönlichen Forschungs-
Verbundwerkstoff und ein Protokoll ein. Pro Gruppe wird allerdings nur ein
tag an die TU Bergakademie Freiberg ein. An diesem Tag seid ihr die
Preis vergeben.
„Stars“ der Forschung. Ihr könnt gemeinsam mit Wissenschaftlern eigene
Werkstoffe herstellen und verschiedene Tests an Werkstoffen durchführen.
Außerdem warten jede Menge Überraschungen auf euch!
Dieser Wettbewerb ist optimal für Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen
8 bis 13 geeignet. Jedoch können sich auch gern jüngere Teilnehmer und
ältere Familienmitglieder am Wettbewerb beteiligen.

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