Kugelspiel. Bereich: Technisches Werken ab Klasse 8 Arbeitszeit: ca. 3 Doppelstunden

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1 Bereich: Technisches Werken ab Klasse 8 Arbeitszeit: ca. 3 Doppelstunden Kugelspiel Aufgabe und Motivation Rollende Kugeln üben sowohl auf Kinder als auch auf Erwachsene eine große Faszination aus. Sie bringen Spaß und gute Laune, denn sie müssen im Kampf gegen die Schwerkraft gebändigt werden. Das hier vorgestellte Kugelspiel gehört zur Gattung der Geschicklichkeitsspiele. Darunter versteht man Spiele, die vom Spieler eine besondere Reaktionsfähigkeit und eine gut ausgeprägte Feinmotorik verlangen. Unser Spiel erfordert eine ruhige Hand, Geduld, Konzentration, Geschicklichkeit und trainiert die Feinmotorik. Die Aufgabe für die Schüler besteht darin, Kunststoffe, die für den Werkunterricht geeignet sind, kennen und bearbeiten zu lernen sowie einen mehrteiligen Spielgegenstand selbstständig zu planen, zu zeichnen und herzustellen. Lernschwerpunkte Kunststoffe kennen und bearbeiten lernen: Aufreißen, Körnen, Bohren, Schleifen, Polieren, Kleben Einen zusammengesetzten Spielgegenstand aus Kunststoff und Metallhalbfertigteilen selbstständig planen, zeichnen (Raumbild des fertigen Gehäuses im Maßstab 2:1 in dimetrischer Projektion, Einzelteile als Plattendarstellung im Maßstab 1:1) und herstellen Modell 1: Mit Gehrungsschnitten im 45 -Winkel Modell 2: Einfache Gehäusevariante mit stumpfen Winkeln 1

2 Vorüberlegungen Problemfindung: Erzeugen eines Geschicklichkeitsspiels, in dem zwei Kugeln in zwei Bohrungen auf einer Spielplatte einrasten sollen Kugelpuzzles müssen dreh- und kippbar sein Problemlösung: Kugelpuzzle mit mittig platzierter und drehbarer Wippe muss wegen Sichtkontakt mindestens teilweise mit durchsichtigen Gehäuseteilen aus PMMA (Polymethylmethacrylat) gebaut werden Ein geschlossenes Würfelgehäuse verhindert das Verlieren der beiden Kugeln Gehäuseteile müssen geklebt werden Funktion: Geschicklichkeitsspiel: Zwei Kugeln werden mittels zweier Drehknöpfe auf eine drehbar gelagerte Spielplatte geführt und anschließend durch Drehen der Wippe und Kippen des Gehäuses in die zwei Bohrungen der Spielplatte gemeinsam zum Einrasten gebracht Anforderungen: Fertige Gehäuseform und -größe: Würfel mit 60 mm bei 5 mm Materialstärke Die Wippe muss 360 drehbar sein Die Bohrungen müssen kleiner als die Kugeln sein, je kleiner die Bohrungen, desto schwieriger ist das Einrasten der Kugeln Eigenschaften: Kleben ist fachgerechter als Schrauben Klebungen bei transparentem Plexiglas sollten möglichst unsichtbar werden oder Klebeflächen vor dem Kleben matt geschliffen werden Überlegungen zur Fertigung Planung: Modell 1 für 9. Jahrgangsstufe: Zweiteiliges, u- förmiges Schiebegehäuse aus sechs gleichen, vierseitig im 45 -Winkel gefasten PMMA- Platten; die Grundplatten besitzen jeweils die Form eines Pyramidenstumpfes Modell 2 für 8. Jahrgangsstufe: Gehäuse mit sechs quaderförmigen Teilen Skizze: 8. Jahrgangsstufe: Plattendarstellung der Einzelteile in M 1:1 Skizze und Raumbild in Kabinettprojektion mit verdeckten Kanten Technische Zeichnung, evtl. CAD-2D: Modell 1 für 9. Jahrgangsstufe: Ansichten von den Einzelteilen in M 1:1 mit Bemaßung erstellen; dimetrisches Raumbild und Explosionsdarstellung per Plattenzeichnung oder per CAD-2D; bei CAD-3D-Darstellung mit transparenten, eingefärbten Materialien Modell 2: Plattendarstellung der Einzelteile mit Bohrungen in M 1: 1; Raumbild in Dimetrie mit verdeckten Kanten in M 2:1 2

3 Arbeitsverfahren: Das Zusägen der Grundplatten mit der elektrische Stichsäge oder mit der Gehrungssäge wäre für die Schüler zwar möglich, oft kommen aber speziell mit transparentem Plexiglas nur mäßige Ergebnisse zustande: Maßexakte und winkelgenaue Werkstücke bekommen die Schüler in der Regel nur, wenn der Lehrer an der Kreissäge die Einzelteile zuschneidet Arbeitsform: Einzelarbeit Arbeitsschritte: Planen Entwerfen Skizzieren Zeichnen / Erzeugen Beschriften Drucken Messen, Anreißen, Vorstechen Bohren mit 3 mm Ø, 3,2 mm Ø und 10 mm Ø Schnittkanten schleifen Entgraten Passungen überprüfen Kleben Oberflächenbehandlung (Polieren) Neue Verfahren: Plexiglas verkleben mit UHU allplast Unfallverhütungsvorschriften: Das Arbeiten an der Kreissäge ist für Schüler verboten Hilfsmittel fürs technische Zeichnen TZ-Platte, Bleistifte 2B/2H, Kreisschablone, CAD-System Werkzeuge/Maschinen/Hilfsmittel Stahlwinkel, Stahlbandmaß, Geometriedreieck, wasserfester Filzstift, Reißnadel zum Vorkörnen im PMMA, feines Schleifpapier 180er/400er Körnung, Bullitbohrer mit Zentrierspitze und Außenschneider 3/3,2/10 mm Ø, Ständerbohrmaschine mit Maschinenschraubstock, Schraubstock mit Backenschutz, Puksäge, UHU allplast, Holzwürfel 50 mm, Polierset mit Schwabbelscheibe und Polierpaste Stück- und Materialliste Modell 1: Nr. Benennung St. Material Maße in mm 1 Gehäuseunterteil 3 PMMA, transparent 60 x 60 x 5 2 Wippe 1 PMMA, transparent 40 x 40 x 5 3 Gehäuseoberteil 3 PMMA, transparent 60 x 60 x 5 4 Drehachse 2 Stahl, verchromt 3 x 35 Ø 5 Stahlkugel 2 gehärteter Stahl Ab 11 Ø 6 Distanzklemme 2 Gummi Fester Sitz auf Welle 3 Ø 7 Klebstoff UHU allplast 3

4 Modell 2: Nr. Benennung St. Material Maße in mm 1 Gehäuseunterteil 1 PMMA, transparent 50 x 50 x 5 2 Seitenwände, 2 PMMA, farbig 55 x 50 x 5 schmal 3 Seitenwände, 2 PMMA, farbig 55 x 60 x 5 breit 4 Gehäuseoberteil 1 PMMA, farbig 60 x 60 x 5 5 Wippe 1 PMMA, transparent 40 x 40 x 5 6 Drehachse 2 Stahl, verchromt 3 x 35 Ø 7 Stahlkugel 2 gehärteter Stahl Ab 11 Ø 8 Distanzklemme 2 Gummi Fester Sitz auf Welle 3 Ø 9 Klebstoff UHU allplast Gestaltungsablauf für Modell 1 1. Sechs Gehäuseteile und die Platte für die Wippe nach Plan aus PMMA zusägen. 2. Die Wippe bearbeiten: Maße aufreißen. 3. Vorstechen. 4. Wippe in den Schraubstock einspannen und die Bohrtiefe einstellen. 4

5 5. Bohrung 1 und Bohrung 2 an der gegenüberliegenen Kante, jeweils mit 3-mm-Bohrer. 7. Ergebnis der Bohrungen. Hier werden später die Achsen befestigt. 8. Die Wippe waagrecht einspannen, mit 3-mm- Bohrer vorbohren. 9. Ergebnis der beiden Bohrungen. 10. Die Öffnungen mit dem 10-mm-Bohrer vergrößern. 11. Ergebnis der beiden Bohrungen. 12. Zwei Metallachsen, 35 mm, ablängen. 13. Bei den Seitenteilen die Mittelpunkte mit Filzstift auf der Folie markieren. 14. Die Mittelpunkte durch Drehen der Reißnadel vorstechen. 15. Seitenteil einspannen und bohren (3,2 mm Ø). 16. Schnittflächen matt schleifen. 5

6 17. Den Zusammenbau vorbereiten. 18. Winkel überprüfen. 19. Die U-Form testen. 20. Die U-Form mit UHU allplast zusammenkleben, mit Stützhilfen aushärten lassen. 21. Fertige untere U-Form. 22. Die obere U-Form einpassen und zusammenkleben. 23. Fertige U-Formen. Die Wippe einbauen. 24. Die U-Formen ineinanderschieben. 25. Ausgangsstellung für das Spiel. 26. Lösung: Beide Kugeln liegen auf der Wippe in den Öffnungen. 6

7 Gestaltungsablauf für Modell 2 Teileübersicht Dimetrische Darstellung Die Seitenteile im stumpfen Winkel sägen und wie bei Modell 1 beschrieben zusammenbauen. Fertiges Modell UHU GmbH & Co. KG, Bühl (Baden) und Elke Fox. Redaktion und Fotos Seite 1 oben und Mitte: Elke Fox. Illustrationen und alle übrigen Fotos: Georg Dandl. Georg Dandl 7