MakerSpace
Schülerinnen und Schüler

Hochschule Niederrhein. Dein Weg.

Workshops im MakerSpace

In enger Zusammenarbeit mit dem zdi-Zentrum des KReMINTec e.V. und zdi-Zentrum Mönchengladbach führt der MakerSpace regelmäßig Workshops für Schülerinnen und Schüler durch.

Die Themen dieser Workshops sind sehr vielfältig:

Workshop "smartes Gewächshaus V2.0"

Foto smartes Gewächshaus

 Ziel des Workshops ist der Bau eines automatisierten Zimmergewächshauses. Mithilfe von Sensoren und Aktoren sowie einem ESP-32 Mikrocontroller wird eine Steuerung für ein voll automatisiertes Gewächshaus realisiert. Das Projekt wird in dem Themenumfeld Technik/Biologie durchgeführt und erlaubt Langzeituntersuchungen des Pflanzenwachstums in Anhängigkeit von Licht verschiedener Wellenlängen, CO2-Konzentration in der Umgebungsluft, Bodenfeuchtigkeit, bzw. Luftfeuchtigkeit.

Die Sensorik besteht aus: Temperatursensor, Luftfeuchtigkeitssensor, Bodenfeuchtigkeitssensor CO2-Sensor.Die Aktorik, bestehend aus:  Servomotor für Dachfenstersteuerung (passive Be-bzw. Entlüftung), Lüfter für aktive Be,- bzw. Entlüftung, Pumpe für Bewässerung und Pflanzenbeleuchtung.

Jede Gruppe führt sukzessiv die Inbetriebnahme aller Komponenten durch. Hierzu folgen parallel Erklärungen zur Funktionsweise und Ansteuerung der Komponenten.

Das Konzept der Steuerung eines automatisierten Gewächshauses entsteht. Jetzt werden alle verbauten Komponenten an den Mikrocontroller angeschlossen und die Parametrisierung beginnt:

  • stimmt die Bodenfeuchte?
  • muss bewässert werden?
  • wie lange soll die Pumpe laufen?
  • wie ist die aktuelle CO2-Konzentration in dem Gewächshaus?
  • muss Belüftet, bzw. Entlüftet werden?
  • soll zu normalem Tageslicht ein bestimmtes Lichtspektrum hinzugeschaltet werden?
  • von wann bis wann soll die künstliche Pflanzenbeleuchtung eingeschaltet sein?
  • Parameter können optisch durch LEDs oder über ein Web-Interface ausgegeben werden.

 

online-Workshop "CO2-Ampel"

Bild_CO2-Ampel_Version2

Im Vorfeld dieses Workshops werden die benötigten Komponenten konfektioniert, getestet und an die Schule ausgeliefert. Die jeweiligen Sets waren so vorbereitet, dass keine speziellen Werkzeuge zur Montage benötigt werden.

Die Funktionsweise der Ampeln ist relativ einfach: Ein kalibrierter Kohlendioxid-empfindlicher Sensor erfasst die CO2-Konzentration, die Luftfeuchtigkeit, die Lufttemperatur und übergibt die Werte an einen Microcontroller. Grundlage hierzu ist die Programmierung, wofür entsprechende Kenntnisse vermittelt werden müssen. Um junge Schülerinnen und Schüler an das Thema heranzuführen, entwickelte das Team eigene Blocks (Bausteine), mit denen der Microcontroller grafisch programmiert werden kann. Diese nicht-textbasierte Programmierung ist Teil der schulischen Ausbildung und gehört zum Repertoire der Schülerinnen und Schüler.

Ebenfalls wurde die Hardware für die CO2-Ampel neu entwickelt, sie trägt jetzt eine professionelle Handschrift „Made in Germany“. Die Anzeige der CO2-Konzentration in der Umgebungsluft wird als weithin sichtbare Pegelanzeige dargestellt, zusätzlich werden die aktuellen Werte der CO2-Konzentration, Luftfeuchtigkeit und Temperatur auf einem OLED-Display angezeigt. Erfasst werden diese Werte mit einem professionellen, kalibrierten Sensor (SCD30), der auch in der Industrie und Medizin eingesetzt wird.

Untergebracht werden alle Komponenten auf einem Board, welches ebenfalls im MakerSpace entwickelt wurde. Im Auftrag des zdi-Zentrum KReMINTec und MGconnect zdi-Zentrum Mönchengladbach werden diese Boards bei Andreas Müller Electronic GmbH in Wassenberg gefertigt. Der MakerSpace testet alle Komponenten vor der Auslieferung und veredelt die CO2-Ampel durch Montage auf einem gelaserten und gravierten Plexiglashalter

 

Workshop "Wordclock"

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Bau einer  Uhr, welche die Zeit mit Worten anzeigt.

In diesem Workshop bauen Jugendliche im Makerspace der HS Niederrhein  eine spezielle Digitaluhr, die Wordclock. Das Besondere an dieser Uhr ist, dass die Uhrzeit in Form von Worten angezeigt wird.

Der Schwerpunkt dieses Workshops liegt im Bauen der Uhr. Tätigkeiten wie Montieren, Kleben und Löten liegen hier im Vordergrund. Für das Gehäuse werden 3mm dicke Platten aus MDF vorgefertigt (ausgelasert). In der Front dieser Uhr werden alle für die Darstellung der Uhrzeit benötigen Buchstaben/Worte mittels eines Lasercutters ausgeschnitten. Jeder Buchstabe in der Front wird im Hintergrund per einzeln adressierbare LED angestrahlt. Diese Buchstaben werden dann zu Worten.   Der Schwerpunkt der Lötarbeiten liegt in der Sorgfalt der anzufertigenden Lötstellen. Die Steuerung der Uhr übernimmt ein nodeMCU 2866 -Controller. Dieser wird mit einem vorbereiteten Code programmiert. Die SuS erhalten Erklärung zur Funktionsweise der Software. Damit die Uhr bei Ausfall der Spannungsversorgung die Uhrzeit nicht vergisst, wird an dem Controller ein Batteriegepuffertes RTC-Modul (RealTimeClock) angekoppelt, welches dann auch im Fall der fehlenden Versorgungsspannung die Uhrzeit weiter ermittelt. Gestellt wird die Uhr über ein per WLAN verbundenes Smartphone. Hierüber können die LED´s einer jeden Uhr individuell farblich gestaltet werden.

Workshop „mechanical robot“

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Im diesem Projekt bauen Schülerinnen und Schüler einen mechanischen Roboter. Bewegt  wird er über ein Räderwerk, welches über einen kleinen Elektromotor  angetrieben wird. In diesem Workshop geht es darum den Schüler/innen zu zeigen, dass ein einfacher Roboter auch ohne einen Mikrocontroller realisierbar ist. Hier steht der Bastelspaß im Vordergrund.  Nach wenigen Stunden sind die ausgelaserten Roboter- Teile zusammen gesetzt und verleimt. Anschließend werden  Akku, Laderegler, Schalter und der Antriebsmotor eingesetzt und verlötet.  Sofort danach macht der Roboter seine ersten Schritte.

Workshop "3D-Drucker und 3D CAD-Konstruktion"

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Professioneller Umgang mit einem 3D-Drucker incl. 3D-CAD-Konstruktion

In diesem Workshop wird (derzeit) der Creality 3D Drucker „Ender 3“ eingesetzt. Im ersten Abschnitt des Workshops wird dieser 3D Drucker zusammengebaut, in Betrieb genommen und kalibriert.
Alle wichtigen Parameter für den 3D-Druck werden besprochen. Im nächsten Schritt wird den Schüler*innen die zum Slicen benötigte Software erklärt. Der erste 3D-Probedruck wird gestartet.

Danach folgen Lehreinheiten zu 3D CAD-Konstruktion. Hierfür wird die professionelle Software Fusion 360 von Autodesk® eingesetzt. Diese Software wird für Schüler*innen, Lehrende aber auch Privatpersonen kostenfrei vom Softwarehersteller zur Verfügung gestellt.

Lehreinheit 01 (Einführung)

  • Fusion 360 Einrichten
  • Navigation und Oberfläche Fusion 360
  • Skizze
  • Extrusion

Lehreinheit 02 (Konstruktion)

  • Fasen und Abrundungen
  • Schrift
  • Bohrungstool
  • Anordnungen
  • Konstruktionslinien

Lehreinheit 03 (Konstruktion)

  • Additive Manufacturing
  • Konstruktionsrichtlinien für 3D Druck (FDM)
  • Sweeping
  • Spline
  • Konstruktionsebene

Lehreinheit 04 (Konstruktion)

  • Schalentool
  • Abhängigkeiten
  • Drehen
  • Erhebung

Lehreinheit 05 (Konstruktion)

  • Baugruppe
  • Gelenke
  • Bauteilbibliotheken

Lehreinheit 06 (Visualisierung)

  • Rendern(Foto)/Baugruppenanimation (Video)
  • 3D-Druck des finalen 3D-Objektes

Zwischen den einzelnen Lehreinheiten erfolgen weitere Drucke von 3D-Objekten.
Am Ende des Workshops sind alle Schüler*innen in der Lage eigene 3D-Objekte zu kreieren.

Workshop "Pulsmesser"

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Bau eines Pulsmessers mit dem Arduino Nano

In dem Projekt sollen Schülerinnen und Schüler (SuS) ein Projekt in dem Themenumfeld Medizintechnik/Medizininformatik durchführen. Konkret geht es dabei um die Anwendung eines Sensors zur Pulsmessung und das Auslesen und die Anzeige des eigenen Pulses mit einem Mikrocontroller, dem Arduino Nano. Der Puls verrät, wie schnell das Herz-Blut durch unseren Körper gepumpt wird. Ruhe, Aufregung, äußere Einwirkungen und Krankheiten können den Puls beeinflussen und sogar dauerhaft verändern.

Das Projekt hat das Ziel, Schülerinnen und Schüler schon frühzeitig für Technik zu begeistern und interessante Alltagsfragestellungen im Rahmen der (Bio-)Sensorik durch Experimentieren mit eigenen Bauteilen und mit den eigenen Biosignalen kennenzulernen. Außer dem Mikrocontroller kommen in diesem Projekt folgende Komponenten zum Einsatz: optischer Pulssensor mit einem analogen Ausgang, OLED- Anzeige, Lipo-Akku, USB-Laderegler, Mini-Schiebeschalter und mittels 3D-Druck hergestelltes Gehäuse.

Die einzelnen Komponenten werden in dem 3D-Druck Gehäuse verbaut und elektrisch mit einander verbunden. Die gebauten Pulsmesser können sofort getestet werden.

Workshop "Laser-Art" smartes Leuchtbild

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Gestalten und Bauen eines smarten Plexiglas- Leuchtbildes

In diesem Workshop werden Jugendliche im Makerspace der HS Niederrhein ein zuvor selbst gestaltetes Leuchtbild bauen. Am Ende kann das Bild über vielseitige Lichteffekte vom Smartphone aus, gesteuert werden.

Der Schwerpunkt des Workshops liegt dabei in der Fotobearbeitung und Grafikerstellung. Hier können eigene Fotos und Motive mitgebracht werden, welche dann mit fachlicher Unterstützung aufgearbeitet werden, um sie mit einem Lasercutter auf eine transparente Kunststoffplatte gravieren zu können. Das Bild wird danach aus der transparenten Platte mit dem Lasercutter ausgeschnitten. Zur Bearbeitung der Motive wird die professionelle Software Affinity Photo & Designer verwendet.

Das ausgeschnittene Bild wird in einem selbst gebauten Sockel befestigt, der die zur Beleuchtung notwendige Elektronik beherbergt. Mit Hilfe dieser Elektronik hat man die Möglichkeit über WLAN per Smartphone eigene Lichteffekte zu kreieren.

Workshop "Robocar / Linienfolger"

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Im Projekt Robocar bauen Schülerinnen und Schüler ein Roboterfahrzeug mit Linienverfolgung aufbauen. Dabei geht es um die Anwendung eines optischen Sensors zur Linienverfolgung, dessen Sensordaten zunächst digitalisiert und danach verwendet werden, um die gemessene Lichtstärke in Fahrbefehle umzuwandeln. Hierzu wird ein Arduino-kompatibler Microcontroller benutzt. Der folgende Ablauf ist dazu vorgesehen: Die Schüler/innen verlöten die notwendigen elektronischen Bauteile, speziell auch den verwendeten Microcontroller selber und montieren das Roboterfahrzeug, absolvieren Programmierübungen und  testen und justieren die aufgebaute Schaltung. Die Schüler/innen optimieren ihren Linienverfolger und fahren zum Schluss einen Testparcours ab. Das fertige Robocar kann von den Schülerinnen und Schülern mitgenommen werden, so dass eine Weiterführung/Optimierung des Projektes im Rahmen des normalen Unterrichtes ermöglicht wird.

Workshop "3D-Drucker"

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Der 3D Drucker ist ein fester Bestandteil des MakerSpace und wird täglich von Studenten und Mitarbeitern der Hochschule Niederrhein genutzt.Deshalb hatte unser Team die Idee einen zu entwickeln und den Bau eines solchen Druckers in Form eines Workshop für Schülerinnen und Schüler anzubieten. Uns war es wichtig einen erschwinglichen und jedoch qualitativ hochwertigen 3D Drucker anbieten zu können, welcher von der Druckqualität mit den teureren Modellen mithalten kann.
 
Im diesen Workshop lernen die Schülerinnen und Schüler, sowie die Lehrer den mechanischen und elektronischen Aufbau des Druckers von Grund auf kennen. Im weiteren Verlauf werden sie in die gängigen CAD Programme, wie Fusion 360 oder Inventor von Autodesk eingeführt und haben die Möglichkeit ihre eigenen 3D Modelle zu entwerfen und diesem an dem selbstgebauten 3D Drucker zu drucken.

…weitere

Auszug aus unserem Workshop-Portfolio:

  • „Flower- Night-Light“
  • "OTTO"  ... ein kleiner Roboter mit
                       programmierbaren moves like Michael Jackson
  • „Bluetooth Lautsprecherbox“

Bereits seit dem Sommersemester 2021 im Programm:

  • "Cosplay" in Kooperation mit
      MONONO-CREATIVE-ARTS & Lenora Gewandungen

NEU  im online-Programm:

  • "CO2-Ampel"
  • "Kreativ Programmieren lernen mit einer computergesteuerten Stickmaschine"

 ab Frühjahr 2022  im Programm :

  • "mobiler Pulssensor" mit Kardiogramm und Pulsanzeige
  • "Bluetooth Lautsprecher mit 360° Sound"
  • "pimpe dein t-Shirt auf"   
     ... gestalte eine eigene Farbgrafik und veredle mit ihr dein t-Shirt

derzeit in Ausarbeitung und bald NEU im Programm:

  • "Bau ein eigenes smartes Ambient Light"
  • „PCR- Maschine zur DNA- Vervielfältigung"
  • "Nahfeldmonitore mit integriertem Einmesssystem"

Auf spielerische Art und Weise lernen die Teilnehmenden einerseits technische Inhalte und andererseits  die Hochschule Niederrhein kennen. Ein weiteres Ziel erfüllen die Workshops noch dazu: bei Schülerinnen das Interesse für die MINT-Studiengänge zu wecken.

Anders als es in der Schule oftmals der Fall ist, lernen die Schülerinnen und Schüler unter Anleitung, Theorie und Praxis zu verbinden.

Diese Workshops umfassen je nach Thema einen Zeitrahmen zwischen 8 und 28 Stunden und können grundsätzlich wöchentlich durchgeführt werden.

Der MakerSpace ermöglicht Schülerinnen und Schülern Erkundungspraktika.
Hier erhält jeder die Möglichkeit am wissenschaftlichen Arbeiten kurz zu schnuppern.

Hinweise zur Anmeldung:
Der Bewerbung um ein Schülerpraktikum bitte beilegen:

- Bewerbungsschreiben,
- Tabellarischer Lebenslauf,
- Letztes Schulzeugnis,
- Bestätigung der Schule, dass die Person während dieses Praktikums über die Schule unfallversichert ist.

Einzureichen sind diese Bewerbungsunterlagen per Email im PDF-Format an:

Bruno.bak@hs-niederrhein.de

Weitere Fragen zum Praktikum beantworten wir Ihnen auch telefonisch unter: 02151 - 8224705

Ansprechpartner

Bruno Bak, M. Eng.
Leiter des Makerspace SPS - Programmierung

Gymnasium Odenkirchen
                Mülgaustraße 43
                41199 MG-Odenkirchen

Franz-Meyers Gymnasium
                Asternweg 1
                41238 Mönchengladbach

Gymnasium Am Geroweiher
                Balderichstraße 8,
                41061 Mönchengladbach

Gesamtschule Rheydt-Mülfort
                Realschulstraße 14,
                41238 Mönchengladbach

Freiherr-vom-Stein Realschule
                Von-Ketteler-Str. 31
                47807 Krefeld

Gymnasium am Moltkeplatz
                Moltkeplatz 12
                 47799 Krefeld

Gymnasium Fabritianum
                Fabritiusstraße 15a
                47829 Krefeld

Gymnasium Horkesgath
                Horkesgath 33
                47803 Krefeld

Ricarda-Huch-Gymnasium
                Moerser Str. 36
                 47798 Krefeld

Gesamtschule Uerdingen
                Uerdinger Str. 783
                47800 Krefeld

Gesamtschule Kaiserplatz
                Kaiserplatz 50
                47800 Krefeld

Gesamtschule Nettetal
                Von-Waldois-Str. 6
                41334 Nettetal

ISR International School on the Rhine
                Konrad-Adenauer-Ring 2
                41464 Neuss