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Berufliches Gymnasium Mechatronik

Karl Kübel Schule in Kooperation mit Heinrich Metzendorf Schule in Bensheim
Berufliches Gymnasium Mechatronik

Der Begriff Mechatronik entstand Ende der 60er bis Mitte der 70er Jahre in Japan. Ursprünglich bezeichnete er den Einsatz der sich entwickelnden Mikroprozessoren zur Steuerung von Maschinen und Anlagen. Heute umfasst der Begriff Mechatronik wesentlich mehr, ohne dass sich jedoch eine einheitliche Definition herausgebildet hat.

Mechatronische Systeme haben die Aufgabe, mit Sensorik, Prozessorik, Aktorik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik sowie anderer funktionell erforderlichenTechnologien, Energie, Stoff und / oder Information umzuwandeln, zu transportieren und /oder zu speichern.

Im Fach Mechatronik werden technische Objekte und Verfahren behandelt, die einer oder mehreren klassischen Disziplinen der Technik zuzuordnen und unter verschiedenen, auch die Technikwissenschaften übergreifenden Fragestellungen zu untersuchen sind. Während in der Einführungsphase die Förderung eines grundlegenden Technikverständnisses im Vordergrund steht, werden in der Qualifikationsphase Technikschwerpunkte angeboten, die den Berufsbezug in der Fachrichtung Mechatronik verstärken.

Technikwissenschaft, Technologie und technische Kommunikation bilden eine inhaltliche Einheit und somit das Profil des beruflichen Gymnasiums. Dabei sind die Technologiekurse als Basis zum Verständnis der komplexen Lernhandlungen der Technikwissenschafts-Kurse zu sehen. Die inhaltliche Ausgestaltung der schriftlichen Abiturprüfung ergibt sich aus den Technikwissenschafts-Kursen Q1-Q3, schließt aber aufgrund der Verzahnung von Technologie und Technikwissenschaft auch das in Technologie-Kursen erworbene Grundverständnis ein.
Der Kurs Technikwissenschaft - Ergänzung eröffnet die Möglichkeit, Projekte unter Berücksichtigung schulspezifischer Gegebenheiten umzusetzen.

Inhalte/ Lernfelder:

Stufe 11

TW - E1+E2: Mechatronik Grundlagen
Arbeitssicherheit und Umweltschutz
Produktionsprozesse und Fertigungsprozesse analysieren
Fertigungsmaschinen beschreiben, erklären und unterscheiden
Fügeverfahren analysieren
Fertigungsabläufe planen, umsetzen und kontrollieren
Fertigungswerkstoffe beurteilen und auswählen
Elektrotechnische Grundschaltungen analysieren, simulieren und herstellen
Schaltungen mit nichtlineraren Bauelementen analysieren
Messungen durchführen und auswerten
Energieversorgung analysieren und bewerten

TE-E1:
Schulspezifische Softwareanwendungen im
Schwerpunkt Mechatronik einsetzen

TE-E2:
Fertigung mechatronischer Systeme (Praxisphase)

TK-E1:
Technische Unterlagen graphisch darstellen (auch per CAD)
Lesen, Anfertigen und Bemaßen von einfachen und komplexeren Zeichnungen, Darstellung in mehreren Ansichten, Schnittdarstellung
Fertigungszeichnung, Gesamtzeichnung, Stückliste
Modellieren von 3D-Werkstücken

TK- E2:
Elektrotechnische Grundschaltungen zeichnen
- Bauformen und Datenblätter realer Bauelemente
- Messen in der Schaltung
- Multimeter und Oszilloskop
- (z.B. Lade- und Endladekurve, Kennlinien)

Stufe 12

TW-Q1: Analogtechnik
Grundschaltungen entwickeln
Transistorschaltungen entwickeln
Mehrschichthalbleiter anwenden
Messsignale mit Operationsverstärkern
Verarbeiten

TE-Q1:Mechanische Komponenten dimensionieren
Kräftesysteme analysieren
Auflagerkräfte bestimmen
Werkstoffeigenschaften beurteilen
Festigkeitsnachweise führen
Bauteile dimensionieren

TWE-Q1: Planung und Durchführung von Projekten
Projekte analysieren, planen, durchführen, dokumentieren und präsentieren

TW-Q2: Automatisierung von Funktionseinheiten
Steuerungsprobleme analysieren
Kombinatorische und Ablaufsteuerungen entwickeln
Einfache Regelkreise entwickeln

TE-Q2: Mechanische Funktionselemente
Lagerungs- und Übertragungselemente auswählen
Wellen- Nabenverbindungen analysieren
Gestaltung von Baugruppen

TW-Q3: Mechanische Funktionseinheiten
Getriebe analysieren und dimensionieren
Kupplungen und Bremsen analysieren und rechnerisch überprüfen

TE-Q3: Wechselstromtechnik
Wechselspannung erzeugen
Wechselstromverhalten untersuchen
RL, RC, RLC Reihen und Parallelschaltung anwenden
TW-Q4: Produktions- und Prozessabläufe
Fertigungs-, Produktions- oder Montageprozesse analysieren

TE-Q4: Antriebselemente
Dreiphasenwechselstrom
Stern- und Dreieckschaltungen analysieren
Funktionsweise und Eigenschaften von Asynchron- und Synchronmaschinen kennen

Zukunftsmöglichkeiten:

Bildungsziele-Weiterbildung

Während der Einführungsphase erworbene Kernkompetenzen der Mechatronik:
Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage ...

  • Produktions- und Fertigungsprozesse unter Einbeziehung von Werkstoffen zu analysieren, zu planen und zu kontrollieren und deren Ergebnisse zu bewerten. Sie erstellen dabei Arbeitspläne und bestimmen Fertigungswerkstoffe unter anwendungstechnischen Gesichtspunkten.
  • unter Beachtung von Arbeitssicherheit- und des Umweltschutzaspekten Fertigungsprozesse zu planen, durchzuführen, kontrollieren und bewerten.
  • elektrische Grundschaltungen zu simulieren und messtechnisch zu untersuchen.
  • Werkstücke und Baugruppen zu konstruieren und diese in den verschiedenen Darstellungen mittels CAD-Software zu dokumentieren.
  • Schaltpläne und reale Schaltungen zu analysieren und diese mittels CAD-Software zu dokumentieren.
  • unter Berücksichtigung der Schwerpunktausrichtung der jeweiligen Schule, Anwendersoftwareprogramme fachgerecht anzuwenden und Softwarelösungen zu erstellen.

In den Technikwissenschaftskursen der Qualifikationsphase erworbene Kernkompetenzen:
Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage ...

  • Halbleiterschaltungen anwendungsbezogen zu dimensionieren und diese fachgerecht einzusetzen.
  • kombinatorische, sequentielle, zeitabhängige Steuerungen sowie einfache Regelungen zu analysieren und problemorientiert zu entwerfen. Sie können diese an Modellaufbauten oder realen Anlagen betreiben.
  • mechanischen Funktionseinheiten zur Energieübertragung hinsichtlich Anwendung, Aufbau und Funktion zu analysieren.
  • automatisierte Fertigungs-, Produktions- oder Montageprozesse zu analysieren. Sie können insbesondere das Zusammenwirken der Teilsysteme untersuchen und einen Teilprozess aus den Bereichen CAD/CAM, Qualitätsmanagement, Automatisierungstechnik oder Handhabungstechnik exemplarisch bearbeiten.

In den Technologiekursen der Qualifikationsphase erworbene Kernkompetenzen:
Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage ...

  • Kräftesysteme zu analysieren, Kräfte und Momente zu ermitteln und Festigkeitsnachweise an Bauteilen unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften zu führen.
  • mechanische Funktionselemente hinsichtlich Funktion und Anwendung zu analysieren. Sie können deren Auswahl in Baugruppen begründen und alternative Lösungen entwickeln.
  • das Wechselstromverhalten realer Bauelemente zu beschreiben und dieses in Schaltungszusammenhängen zu analysieren.
  • die Eigenschaften von Drehstromverbrauchern zu analysieren und zu beschreiben.
  • Darüber hinaus können die Schülerinnen und Schüler in Ergänzung eines Leistungskurses Projektaufträge zu mechatronischen Systemen in weitgehend selbständigen Teams analysieren, umfassend bearbeiten, reflektieren und präsentieren.

Koordinator

Herr Michael Opper
Telefon: 06251-8479-742
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