Allgemeinbildung Technik für Dummies

Wilfried Schlagenhauf ist Professor für Technik und ihre Didaktik in Freiburg. Er ist im Vorstand der Deutschen Gesellschaft für Technische Bildung aktiv, Mitglied im Fachbeirat »Technische Bildung« des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), wirkte bei der Entwicklung von Lehrplänen und Bildungsstandards für Technische Bildung mit und ist als Gutachter bei nationalen und internationalen Projekten tätig.

• Über den Autor 7Danksagung des Autors 7Einführung 19Konventionen in diesem Buch 19Törichte Annahmen über den Leser 20Wie dieses Buch aufgebaut ist 20Teil I: Die technische Welt verstehen 21Teil II: Produkte – wie sie gemacht werden und woraus sie bestehen 21Teil III: Was Maschinen und Verkehrsmittel können 21Teil IV: Elektrisierende Informationen 21Teil V: Unser Alltag – Technik, wohin das Auge reicht 21Teil VI: Der Top-Ten-Teil 21Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 22Wie es weitergeht 22Teil I: Die technische Welt verstehen 23Kapitel 1 Leinen los – Aufbruch ins Reich der Technik 25Kapitel 2 Was Technik mit Allgemeinbildung zu tun hat 29Teil II: Produkte – wie sie gemacht werden und woraus sie bestehen 31Kapitel 3 Planen und Konstruieren 33Die grundsätzliche Methodik der Produktentwicklung 33Erster Schritt: Planen 35Nächster Schritt: Konzipieren 36Dritter Schritt: Entwerfen und Ausarbeiten 39Kapitel 4 Werk-Stoff – woraus Produkte bestehen 47Stoffarten in der Technik 47Metalle 48Kupfer 49Bronze 50Eisen und Stahl 50Aluminium – wichtig und leichtgewichtig 51Wichtige Metalllegierungen 52Metallhalbzeuge und Handelsformen 52Nichtmetalle 53Auf dem Holzweg? 54Kunststoff 57Silikone 62Kapitel 5 Schadstoffe – Gefahrstoffe 65Asbest – die Karriere eines gefährlichen Naturstoffs 66Vom Wunschtraum zum Alptraum 66Wie Asbest krank macht 67PCB, oje, oje! 67Was diese Beispiele zeigen … 68Exkurs: Wissenschaftliche Technikbewertung 69Kapitel 6 Sachen machen – vom Plan zum Produkt 73Gießen – ein Urformverfahren 75Das Prinzip des Gießens 75Gießen – aber wie? 75Umformen – eine besondere Re-form! 79Elastische und plastische Verformung 79Man muss das Eisen schmieden, solange es heiß ist! 81Walzen – aus kurz und dick wird lang und flach 81Thermoformen und Tiefziehen 82Trennung ist nicht immer schlecht! 84Zerteilen – das spanlose Trennen 85Spanend und spannend 87Technik, die verbindet – das Fügen 101Formschlüssige Verbindungen 102Kraftschlüssige Verbindungen 104Stoffschlüssige Verbindungen 107Beschichten 115Stoffeigenschaften ändern 117Geprüft und für gut befunden 120Messen und Messgeräte 121Das soll uns eine Lehre sein 124Teil III: Was Maschinen und Verkehrsmittel können 125Kapitel 7 Energie und Maschine 127Die Antriebsmaschine – Mechanisierung von Kraft und Arbeit 128Ein Obelisk wird aufgerichtet 129Show und Selbstdarstellung – Wasserkraft als Antrieb eines historischen Großprojekts 132Small is beautiful – nützliche Wasserräder 133Maschinen als Motoren der Industrialisierung 134Die Dampfmaschine 136Der Elektromotor als Maschinenantrieb 142Maschinenübersicht – zurück zur Ordnung 149Arbeitsmaschinen – Werkzeugmaschinen 150Funktionseinheiten von Maschinen 152Werkzeug unter der Lupe – die Elektrostichsäge 153Kapitel 8 Fahren und Transportieren 165Wie Reisen und Transportieren durch Technik erleichtert wird 166Schlitten, Karren und Wagen – frühe Verkehrs- und Transportmittel 167Das Fahrrad – Vor-fahr der Fahrzeugentwicklung 169Freiherr von Drais und seine Laufmaschine 169Irrungen und Wirrungen der Fahrradentwicklung 171Die Bedeutung des Fahrrades für die Industrialisierung 174Technologietransfer 175Bedürfnisse und Interessen als Hintergrund der Fahrradentwicklung 175Das Fahrrad heute 177Rad und Schiene – Bahn frei! 177Grundlegendes zum Schienenverkehr 178Wie das Schienenfahrzeug schneller wird 180Wie das Schienenfahrzeug langsamer wird 184Mit dem Zug um die Kurven 187Mit Magnetkraft fahren – vom Transrapid und anderen schwebenden Verfahren 188Der Transrapid 188Das japanische Maglev-Bahn-Projekt 190Schlussfolgerungen aus technischer Sicht 190Das Automobil – ein »Selbstbeweger« verändert die Welt 190Das Auto ist mehr als ein Fahr-Zeug 191Sachtechnik des Automobils: Aufbau und Funktion 194Das Auto auf dem Prüfstand 208Entwicklungsperspektiven 210Teil IV: Elektrisierende Informationen 213Kapitel 9 Elektrotechnik 215Crashkurs Elektrotechnik 216Ein einfacher Stromkreis 216Elektrische Stromstärke, Spannung und Widerstand 217Weitere Verbraucher anschließen: Parallel- und Reihenschaltung 218Messen elektrischer Größen 221Einbruch! Eine Alarmanlage muss her! 223Das Erfassungsmodul – was ist los? 224Das Ausgabemodul – Alarm! 226Das Verarbeitungsmodul 226Kapitel 10 Elektronik – weil sie mehr kann! 229Einige elementare Halbleiterbauelemente 229Die Diode – das elektrische Ventil 230Ohne Transistor geht es nicht 232Ein Transistor als Schalter in einer Lichtschranke 233Leise, lauter – der Transistor als Verstärker 235Mikrofon und Lautsprecher – vom Schall zum Strom und wieder zurück 236Das Mikrofon – Schall hinein, Strom heraus 236Der Lautsprecher – Strom hinein, Schall heraus 238Kapitel 11 D-I-G-I-T-A-L ist revolutionär! 241Digitale und analoge Signale: Grundlegende Unterschiede 242Digitalisierung: Technikentwicklung mit gesellschaftlichen Folgen 243Privat – gesellschaftlich – politisch 244Industrie 4.0 244Das Internet der Dinge 245Digitaltechnik – eine neue Dimension von Möglichkeiten 246Der gute Ton macht die Musik 246Jede Menge Daten 253Wie die Logik in die Maschine kommt 254Befehlsprogrammierte Steuerungen 262»Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser!« 267Das Prinzip der Rückkopplung 268Wie Intelligenz künstlich wird 272Teil V: Unser Alltag – Technik, wohin das Auge reicht 275Kapitel 12 Kühl, warm oder trocken – wie Sie es gerne hätten! 277Kühlen mit Dampf – der Kompressorkühlschrank 279Heizen mit der Wärmepumpe 282Trocknen ohne Wäscheleine 282Kapitel 13 Da sind Sie platt: Das Bügeleisen 285Das Bügeleisen als Kommunikationsmedium 285Wie das Eisen bügelt 286Und wer hat’s erfunden? 287Aufbau und Funktion des Dampfbügeleisens 288Gut temperiert ist halb gebügelt 290Hysterese, nicht Hysterie 290Regelung verstanden? 293Die Sohle – auch eine Materialfrage 293Kapitel 14 »Es saugt und bläst der Heinzelmann …« 295Schmutz – ein besonderer Stoff 295Wie der Staubsauger in die Haushalte kam 297Wie alles anfing 297»Ganz Dame und doch Hausfrau« 298Was im Staubsauger drin ist und wie er funktioniert 298Bodenstaubsauger mit Staubbeutel 298Beutelloser Bodenstaubsauger 301Kapitel 15 Gesunde und schöne Zähne 303Aufbau der elektrischen Zahnbürste 303Kontaktloses Aufladen 305Kapitel 16 Haben Sie das Zeug zum Spielen? 307Was im fliegenden Ball eingebaut sein muss 309Viel Elektronik für ein so kleines Teil 311Warum die Kugel fliegt 312Kapitel 17 Ein Korb voller praktischer Techniktipps 315Holen Sie alles aus Ihrer Waschmaschine raus – vor allem saubere Wäsche 315Ganz schön schneidig 317Nach fest kommt lose: Schraubverbindungen lösen 321Kleine Schäden an der Autokarosserie heilen 324Ich will rein! Abgebrochenen Schlüssel aus dem Schloss entfernen 325Energiespartipps in zwei Teilen 326Das Thermostatventil – ein verkanntes Genie 326Elektrische Haushaltsgeräte – Augen auf bei der Programmwahl 328Drei spezielle Tipps zum Schluss 331Den Mikrowellenherd richtig verwenden 332Nachtaufnahmen mit einer Webcam machen 334Glasbecher aus einer Flasche herstellen 336Teil VI: Der Top-Ten-Teil 339Kapitel 18 Der Technikbegriff und zehn Merkmale der Technik 341Verschiedene Technikbegriffe 341Zehn Merkmale der Technik 343Merkmal 1: Ausgangspunkt für jedes technische Handeln ist ein Bedürfnis, ein Wunsch, ein Interesse, ein Problem 344Merkmal 2: Technisches Handeln erfordert Bewertungen und Entscheidungen 344Merkmal 3: Technikbezogenes Handeln umfasst Zielsetzung, Information und Ausführung 345Merkmal 4: Technisierung bedeutet, Teile von Handlungen an technische Systeme abzugeben 346Merkmal 5: Technik ist immer auch soziale Praxis und Kommunikationsmedium 347Merkmal 6: Technik ist ebenso wie Sprache ein fundamentaler Teil menschlicher Kultur 349Merkmal 7: Technik kann nicht angemessen als angewandte Naturwissenschaft bezeichnet werden 349Merkmal 8: Technikherstellung und -verwendung stehen in Wechselwirkung 350Merkmal 9: Technische Systeme setzen Stoff, Energie und Information um 351Merkmal 10: Technische Gegenstände sind strukturiert und vernetzt 353Kapitel 19 Ein Rundgang durch mein Technikpanoptikum 355Raum 1: Stoffumformung 356Raum 2: Stoffumwandlung 356Raum 3: Stofftransport 357Raum 4: Stoffspeicherung 357Raum 5: Energieumformung 357Raum 6: Energieumwandlung 358Raum 7: Energietransport 358Raum 8: Energiespeicherung 359Raum 9: Informationsumformung 359Raum 10: Informationsumwandlung 359Raum 11: Informationstransport 360Raum 12: Informationsspeicherung 360Stichwortverzeichnis 361