Coole Projekte, die das Studienwissen in die Praxis umsetzen

In technischen Studiengängen lässt sich Praxiserfahrung durch nichts ersetzen. Doch das gibt es auch außerhalb von begleitenden Praktika.

In technischen Studiengängen lässt sich Praxiserfahrung durch nichts ersetzen. Doch das gibt es auch außerhalb von begleitenden Praktika. Grau ist alle Theorie. Das gilt auch in den höchst technischen Studiengängen, welche an der Uni Saarland angeboten werden. Natürlich gibt es Praktika, sowohl freiwillige wie solche, die Pflicht sind. Aber diese sind eben dennoch zeitlich begrenzt und oft nicht ansatzweise genug, um den technischen Praxishunger eines Studierenden zu stillen, der wirklich mit Leib und Seele dabei ist.

Für all jene, die vor allem im Bereich Metall weg von Arbeitsblättern und Handouts wollen, stellt der folgende Artikel einige Projekte vor, die mit geringem Kostenaufwand auch in jeder Hobbywerkstatt durchgeführt werden können. Projekte, die immer aber einen enorm praktischen Wissensansatz vermitteln, mit dem das im Hörsaal Erlebte vertieft werden kann und die gleichzeitig auch noch für den studentischen Alltag nützlich sind.

1. Der Bolzen-Kleiderhaken

Schweißen ist heute eine der wichtigsten Verbindungen zweier Metalle. Nicht nur ob der Schnelligkeit, sondern vor allem, weil es eine stoffschlüssige Verbindung ist, die auf molekularer Ebene stattfindet und deshalb die größten Kräfte übertragen kann – und gerade das ist angesichts der Kleidermengen modebewusster Studierender oft notwendig und Anlass für das nächste Projekt: Bolzen-Kleiderhaken, die selbst größte Kleidermengen problemlos aushalten
Materialliste: Elektroschweißgerät mit Bolzenhalter / Spezielle Schweißbolzen für Hubzündung M6 bis M8 / Stahlblechstück(e) 50x50x1mm als Bolzenhalter/Grundplatte / Schraubstock / Bohrmaschine & Metallbohrer Ø 3mm.

Das Besondere an dieser speziellen Form des Bolzenschweißens ist, dass keine zusätzlichen Elektroden benötigt werden. Bolzen und Trägerplatte werden direkt verschweißt. Das Projekt beginnt, indem an den Ecken der Stahlbleche vier Bohrungen niedergebracht werden – sie dienen dazu, den Kleiderhaken an der Wand zu befestigen. Danach wird das Stahlblech waagerecht in den Schraubstock eingespannt, daran wird die Masseklemme fixiert. Der Bolzen selbst wird in den Halter eingesetzt, auf die Metallplatte gedrückt und das Gerät eingeschaltet. Bolzen und Trägerplatte stehen nun unter Spannung. Dann wird der Hub des Bolzenhalters betätigt. Er zieht den Bolzen wenige Millimeter von der Trägerplatte – der Lichtbogen entsteht, schmilzt beide Materialien auf und verbindet sie so. Nach Abkühlung und Reinigung via Drahtbürste kann der Kleiderhaken an der Wand festgedübelt werden.

2. Der Nagel-Schrauben-Brieföffner

Der angehende Materialwissenschaftler weiß, dass Metall seine Bindungen und Strukturen unter sich verändernden Temperaturen stark verändern kann. Dieses Projekt setzt an der untersten Ebene an: Ein Eisenmetall, welches auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, dass es schadlos plastisch verformt werden kann. Praktisch ausgedrückt: Das Umschmieden eines handelsüblichen großen Nagels zu einem nicht nur dekorativen, sondern auch absolut nutzbaren Brieföffner.
Materialliste: Lötbrenner mit MAPP-Gaskartusche / Schlosserhammer (min. 500g) / Zimmermannsnagel / Große Rohrzange / Schraubstock mit Ambossfläche / Schleifgerät/Winkelschleifer / Einmachglas mit Speiseöl

Das Projekt beginnt damit, dass das vordere Drittel des Nagels waagerecht in den Schraubstock eingespannt wird. Dann wird der hervorstehende Rest mit dem Lötbrenner so lange erhitzt, bis er gleichmäßig und gut sichtbar rot glüht. Die Rohrzange ergreift den Nagel nun direkt unterhalb des Kopfes und er wird in sich gedreht – ob in oder gegen den Uhrzeigersinn ist dabei einerlei. Sobald der Widerstand zu groß wird, muss das Metall wieder erwärmt werden. Gedreht wird so lange, bis die hinteren zwei Drittel des Nagels sich zu einer gleichmäßigen Spirale verwunden haben. Sollte er sich dabei verbiegen, kann er durch gezielte, aber vorsichtige Schläge auf der Ambossfläche wieder begradigt werden. Danach wird das Metall an der Luft abgekühlt.

Anschließend wird das vordere Nagel-Drittel zum Glühen gebracht und dann flachgehämmert. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die „Klinge“ über ihre gesamte Länge eine gleichmäßige Dicke bekommt, hier unterscheidet sich der Brieföffner in der Vorgehensweise nicht von einem normalen Arbeitsmesser. Ist dieser grobe Teil der Umformung erledigt, wird auch die Klinge an der Luft abkühlen gelassen, bis sie wieder angefasst werden kann (ca. 1 Stunde). Es folgt der spanabhebende Arbeitsgang: Die Klinge wird mittels Schleifapparat in die Form eines Grashalms gebracht, läuft also zu einer mittig liegenden Spitze zu. Dann wird an den Seiten eine Schneide vorsichtig angeschliffen. Hier muss keine Messerschärfe angestrebt werden. Es reicht, wenn ein 25-Grad-Winkel erzielt wird. Zuletzt wird die Klinge abermals auf Glühtemperatur gebracht und so in das Speiseöl getaucht, wodurch sie gehärtet wird; der Brieföffner ist fertig.

3. Der elektrochemische Rostentferner

Als Ausgangsmaterial für die elektrochemische Entrostung eignen sich alle Werkstücke, welche aus einem Eisenmetall bestehen.

Korrosion ist, gerade bei Metallen, ein enorm wichtiges Thema. De facto gibt es kein Metall, das dagegen gefeit wäre. Doch wo es sich bei Aluminium, Silber oder Kupfer um schlichtes „Anlaufen“ bzw. das Ausbilden einer Patina handelt, kann bei Eisenmetallen die Korrosion zu regelrechtem Rostfraß führen, der ein Werkstück vollkommen zerstört. Dagegen gibt es zwei Methoden bei bereits eingetretener Korrosion: Einmal das Schleifen, welches immer die Gefahr birgt, zu viel „gesundes“ Metall zu entfernen und zum anderen das elektrochemische Entrosten, das in Form einer Elektrolyse abläuft.

Materialliste: Ein rostiges Stück Eisen bzw. Stahl / Stahlwolle / ausreichend große Wanne (etwa alte Auflaufform) / 12V Spannungsquelle (Ladegerät für Kfz-Batterien) / Natriumcarbonat (keinesfalls Natriumchlorid!) / 50-prozentige Essigsäure.

Das Projekt beginnt, indem mit einem Esslöffel Natriumcarbonat und Leitungswasser die Elektrolyse-Lösung hergestellt und anschließend in die Wanne gegeben wird. Sie muss nur so hochstehen, dass das rostige Werkstück vollkommen eingetaucht werden kann. Die Kathode des Ladegeräts/Batterie (der schwarze „Minuspol“) wird am rostigen Werkstück befestigt, welches danach in die Lösung gelegt wird. Ebenfalls in die Wanne kommt die Stahlwolle – und zwar so, dass kein direkter Kontakt zum Werkstück besteht. An ihr wird die Anode befestigt, jedoch ohne dass die Klammer mit der Lösung in Berührung kommt. Dann wird die Spannung eingeschaltet.

Während der nun folgenden Stunden findet ein Ionenaustausch statt, die korrodierten Elemente lösen sich vom gesunden Metall ab und trüben die Elektrolyselösung ein. Die Stahlwolle fungiert als sogenannte Opferanode, welche durch den Prozess aufgezehrt wird.
Nach drei, vier Stunden sollte selbst starker Rost durch wenige Drahtbürstenstriche zu entfernen sein. Weitere Feinarbeit kann dadurch geleistet werden, indem das Werkstück anschließend in ein Essigsäure-Bad eingelegt wird, welches das Metall vollkommen blank werden lässt.

Bildquellen:
1) HBS © Sepp
2) pixabay.com ©  domeckopol