Profilinformation Technisches Gymnasium mit Profil Mechatronik

Das Technische Gymnasium ist im Vergleich zum allgemeinen Gymnasium eher anwendungsorientiert. Dies wirkt sich vor allem in den naturwissenschaftlichen Fächern aus.

Mechatronik

mez mecha tg 5 13 01Das Profil Mechatronik umfasst die Bereiche Maschinenbau und Elektrotechnik, deren Inhalte zu gleichen Teilen berücksichtigt sind. Praktische Übungen der Schülerinnen und Schüler im Labor ergänzen den Theorieunterricht. Dabei wird an die ingenieurtypische, systematische Denk- und Arbeitsweise herangeführt.

Zielsetzung des Profils Mechatronik ist es, die in technischen Produkten und in der betrieblichen Praxis gängige Verschränkung von Maschinenbau und Elektrotechnik auch im Unterricht abzubilden. Aus diesem Grund wurde zudem der Bereich Mechatronische Systeme umgesetzt, welcher die Verknüpfung von mechanischen und elektronischen Komponenten in technischen Systemen wiederspiegelt.

Erwartungen

Besondere  Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Technisches Interesse und die Bereitschaft sich mit komplexen Sachverhalten und Problemstellungen auseinander zu setzen sind hilfreich.

Welche Qualifikation vermittelt das TG-Mechatronik?

Das Profilfach Mechatronik vermittelt Kenntnisse und Fertigkeiten in einem breiten technischen Bereich. Damit wird der spätere Einstieg in die Ausbildung zu einem technischen Beruf erleichtert. Im Besonderen wird man sicher bei einem Ingenieurstudium von seinen Vorkenntnissen profitieren.

Inhalte im Fach Mechatronik

mez mecha tg 2 13 01Im Rahmen des Themengebietes Maschinenbau befassen sich die Schüler mit der Technischen Kommunikation (technisches Zeichnen), vor allem mit Hilfe des Computers (CAD). Verschiedene  Fertigungsverfahren werden verglichen und bewertet, Werkstoffe nach ihren Eigenschaften unterschieden und Kennwerte verglichen. Dazu werden die Grundlagen der Werkstoffprüfung vermittelt. Im Unterricht in der Werkstatt wird selbstständig an modernen Maschinen gefertigt.

Mit Kenntnissen der Statik, sowie den Werkstoffkennwerten, gelingt die Berechnung und Dimensionierung einfacher Maschinenelemente. Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklung kommt der Energietechnik besondere Bedeutung zu. Die Betrachtung innovativer Konzepte wie der Einsatz des Stirlingmotors vertiefen das Bewusstsein für Umweltrelevanz und Nachhaltigkeit energietechnischer Prozesse. Durch Versuche und Messungen an solchen Maschinen werden diese Kenntnisse vertieft. Wir betrachten die Wirkungsweise von Systemen zur Energieumwandlung wie Solaranlagen, Windkraftanlagen und Verbrennungsmaschinen, lernen wie Motoren funktionieren, wie Großkraftwerke aufgebaut sind und besuchen Energieerzeugungsunternehmen.

Die Elektrotechnik vermittelt Kenntnisse zur Schaltungstechnik und zu elektronischen Bauelementen. In der Eingangsklasse wird neben der Diode und dem Transistors auch auf den Operationsverstärker eingegangen. Die Einsatzgebiete des Operationsverstärkers werden in der Jahrgangsstufe 1 vertieft, insbesondere mit dem für die Mechatronischen Systeme wichtigen Gebiet der Analog-Digital-Wandlung.
Die Grundlagen der Wechselstromtechnik sind für Nachrichten- und Energietechnik gleichermaßen relevant. Basierend auf Geometrie und Vektorrechnung wir in der Jahrgangsstufe ein Kompendium an Werkzeugen vermittelt, das die Analyse und Berechnung umfangreicher Schaltungen ermöglicht. Am Beispiel allgegenwärtiger elektrischer Geräte wie Leuchtstofflampen oder Elektromotoren werden typische Aufgabenstellungen der Wechselstromlehre behandelt. Das Drehstromsystem, die Übertragung elektrischer Energie und in diesem Zusammenhang die entscheidende Frage nach Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit sind Gegenstand der elektrischen Energietechnik. Über eine eigenständige Arbeit zu Photovoltaik oder Windenergie werden die Schüler befähigt, aktuelle Energiediskussionen sachlich zu bewerten.

Das Themengebiet Mechatronische Systeme enthält Themen der Steuerungstechnik und der Antriebstechnik. Die wesentlichen Inhalte der Steuerungstechnik in der Eingangsklasse und der Jahrgangsstufe 1 sind dabei Elektropneumatik, verbindungsprogrammierte Steuerungen und Grundlagen der speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). In der Jahrgangsstufe 2 werden Problemstellungen der Antriebstechnik behandelt.

[Bildungspläne des Landesinstituts für Schulentwicklung]

Stundenübersicht

 
Maschinenbau (M)Elektrotechnik (E)Mechatronische Systeme (ME)
Eingangsklasse

TG11
Fertigungstechnik

Werkstoffprüfung

Technische Kommunikation
(technisches Zeichnen)

Grundlagen CNC-Technik,
CAD (Computertechnik)

Pneumatik
Elektrotechnische Grundgrößen

Elektrotechnische Grundschaltungen

Sensortechnik

Elektronische Bauelemente
Pneumatik

Elektropneumatik

Grundlagen der speicher-programmierbaren Steuerungen (SPS)
2 SWS1 + Labor (1 SWS) 1 SWS + Labor (1 SWS) Labor (1 SWS)
Jahrgangsstufe 1

TG12
Werkstofftechnik

Technische Mechanik (Statik)

Energietechnik

Festigkeitslehre

Strömungstechnik

Maschinenelemente
Operationsverstärker
Digital- und Analogwandlung
Wechselstromtechnik
Elektro-pneumatische Ablaufsteuerungen
Ablaufsteuerungen mit SPS
2,5 SWS 2,5 SWS Labor (1 SWS)
Jahrgangsstufe 2

TG13
Festigkeitslehre

Getriebetechnik

Wahlthemen
- CNC-Technik
- Qualitätssicherung
Einführung in die Drehstromtechnik

Drehstromantriebe

Wahlthemen
- Leistungselektronik
- Regelungstechnik
Antriebstechnik (Getriebe, Motorauswahl)
2 SWS +
Wahlthema (0,5 SWS)
2 SWS +
Wahlthema (0,5 SWS)
Labor (1 SWS)

Erläuterung:    1 SWS… Schulwochenstunde (Anzahl Stunden pro Woche)