Ob Smartphone, Auto oder Kühlschrank - unser Alltag spielt sich in einer technisch geprägten Welt ab. In diesem Buch begleitet Wilfried Schlagenhauf Sie durch die faszinierende Welt der technischen Kultur. Nach der Lektüre dieses Buches werden Sie über manches technische Phänomen besser Bescheid wissen, die zugrundeliegenden Konstruktions- und Funktionsprinzipien kennen und technische Lösungen als clevere Antworten auf menschliche Bedürfnisse verstehen. Und es wird Ihnen leichter fallen, technische Produkte auszuwählen, zu bewerten und Kaufentscheidungen zu treffen. Spezielles Vorwissen naturwissenschaftlicher oder mathematischer Art brauchen Sie dazu nicht, versprochen! Lassen Sie sich technik-begeistern!
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 7
Danksagung des Autors 7
Einführung 19
Konventionen in diesem Buch 19
Törichte Annahmen über den Leser 20
Wie dieses Buch aufgebaut ist 20
Teil I: Die technische Welt verstehen 21
Teil II: Produkte wie sie gemacht werden und woraus sie bestehen 21
Teil III: Was Maschinen und Verkehrsmittel können 21
Teil IV: Elektrisierende Informationen 21
Teil V: Unser Alltag Technik, wohin das Auge reicht 21
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 21
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 22
Wie es weitergeht 22
Teil I: Die technische Welt verstehen 23
Kapitel 1 Leinen los Aufbruch ins Reich der Technik 25
Kapitel 2 Was Technik mit Allgemeinbildung zu tun hat 29
Teil II: Produkte wie sie gemacht werden und woraus sie bestehen 31
Kapitel 3 Planen und Konstruieren 33
Die grundsätzliche Methodik der Produktentwicklung 33
Erster Schritt: Planen 35
Nächster Schritt: Konzipieren 36
Dritter Schritt: Entwerfen und Ausarbeiten 39
Kapitel 4 Werk-Stoff woraus Produkte bestehen 47
Stoffarten in der Technik 47
Metalle 48
Kupfer 49
Bronze 50
Eisen und Stahl 50
Aluminium wichtig und leichtgewichtig 51
Wichtige Metalllegierungen 52
Metallhalbzeuge und Handelsformen 52
Nichtmetalle 53
Auf dem Holzweg? 54
Kunststoff 57
Silikone 62
Kapitel 5 Schadstoffe Gefahrstoffe 65
Asbest die Karriere eines gefährlichen Naturstoffs 66
Vom Wunschtraum zum Alptraum 66
Wie Asbest krank macht 67
PCB, oje, oje! 67
Was diese Beispiele zeigen 68
Exkurs: Wissenschaftliche Technikbewertung 69
Kapitel 6 Sachen machen vom Plan zum Produkt 73
Gießen ein Urformverfahren 75
Das Prinzip des Gießens 75
Gießen aber wie? 75
Umformen eine besondere Re-form! 79
Elastische und plastische Verformung 79
Man muss das Eisen schmieden, solange es heiß ist! 81
Walzen aus kurz und dick wird lang und flach 81
Thermoformen und Tiefziehen 82
Trennung ist nicht immer schlecht! 84
Zerteilen das spanlose Trennen 85
Spanend und spannend 87
Technik, die verbindet das Fügen 101
Formschlüssige Verbindungen 102
Kraftschlüssige Verbindungen 104
Stoffschlüssige Verbindungen 107
Beschichten 115
Stoffeigenschaften ändern 117
Geprüft und für gut befunden 120
Messen und Messgeräte 121
Das soll uns eine Lehre sein 124
Teil III: Was Maschinen und Verkehrsmittel können 125
Kapitel 7 Energie und Maschine 127
Die Antriebsmaschine Mechanisierung von Kraft und Arbeit 128
Ein Obelisk wird aufgerichtet 129
Show und Selbstdarstellung Wasserkraft als Antrieb eines historischen Großprojekts 132
Small is beautiful nützliche Wasserräder 133
Maschinen als Motoren der Industrialisierung 134
Die Dampfmaschine 136
Der Elektromotor als Maschinenantrieb 142
Maschinenübersicht zurück zur Ordnung 149
Arbeitsmaschinen Werkzeugmaschinen 150
Funktionseinheiten von Maschinen 152
Werkzeug unter der Lupe die Elektrostichsäge 153
Kapitel 8 Fahren und Transportieren 165
Wie Reisen und Transportieren durch Technik erleichtert wird 166
Schlitten, Karren und Wagen frühe Verkehrs- und Transportmittel 167
Das Fahrrad Vor-fahr der Fahrzeugentwicklung 169
Freiherr von Drais und seine Laufmaschine 169
Irrungen und Wirrungen der Fahrradentwicklung 171
Die Bedeutung des Fahrrades für die Industrialisierung 174
Technologietransfer 175
Bedürfnisse und Interessen als Hintergrund der Fahrradentwicklung 175
Das Fahrrad heute 177
Rad und Schiene Bahn frei! 177
Grundlegendes zum Schienenverkehr 178
Wie das Schienenfahrzeug schneller wird 180
Wie das Schienenfahrzeug langsamer wird 184
Mit dem Zug um die Kurven 187
Mit Magnetkraft fahren vom Transrapid und anderen schwebenden Verfahren 188
Der Transrapid 188
Das japanische Maglev-Bahn-Projekt 190
Schlussfolgerungen aus technischer Sicht 190
Das Automobil ein »Selbstbeweger« verändert die Welt 190
Das Auto ist mehr als ein Fahr-Zeug 191
Sachtechnik des Automobils: Aufbau und Funktion 194
Das Auto auf dem Prüfstand 208
Entwicklungsperspektiven 210
Teil IV: Elektrisierende Informationen 213
Kapitel 9 Elektrotechnik 215
Crashkurs Elektrotechnik 216
Ein einfacher Stromkreis 216
Elektrische Stromstärke, Spannung und Widerstand 217
Weitere Verbraucher anschließen: Parallel- und Reihenschaltung 218
Messen elektrischer Größen 221
Einbruch! Eine Alarmanlage muss her! 223
Das Erfassungsmodul was ist los? 224
Das Ausgabemodul Alarm! 226
Das Verarbeitungsmodul 226
Kapitel 10 Elektronik weil sie mehr kann! 229
Einige elementare Halbleiterbauelemente 229
Die Diode das elektrische Ventil 230
Ohne Transistor geht es nicht 232
Ein Transistor als Schalter in einer Lichtschranke 233
Leise, lauter der Transistor als Verstärker 235
Mikrofon und Lautsprecher vom Schall zum Strom und wieder zurück 236
Das Mikrofon Schall hinein, Strom heraus 236
Der Lautsprecher Strom hinein, Schall heraus 238
Kapitel 11 D-I-G-I-T-A-L ist revolutionär! 241
Digitale und analoge Signale: Grundlegende Unterschiede 242
Digitalisierung: Technikentwicklung mit gesellschaftlichen Folgen 243
Privat gesellschaftlich politisch 244
Industrie 4.0 244
Das Internet der Dinge 245
Digitaltechnik eine neue Dimension von Möglichkeiten 246
Der gute Ton macht die Musik 246
Jede Menge Daten 253
Wie die Logik in die Maschine kommt 254
Befehlsprogrammierte Steuerungen 262
»Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser!« 267
Das Prinzip der Rückkopplung 268
Wie Intelligenz künstlich wird 272
Teil V: Unser Alltag Technik, wohin das Auge reicht 275
Kapitel 12 Kühl, warm oder trocken wie Sie es gerne hätten! 277
Kühlen mit Dampf der Kompressorkühlschrank 279
Heizen mit der Wärmepumpe 282
Trocknen ohne Wäscheleine 282
Kapitel 13 Da sind Sie platt: Das Bügeleisen 285
Das Bügeleisen als Kommunikationsmedium 285
Wie das Eisen bügelt 286
Und wer hats erfunden? 287
Aufbau und Funktion des Dampfbügeleisens 288
Gut temperiert ist halb gebügelt 290
Hysterese, nicht Hysterie 290
Regelung verstanden? 293
Die Sohle auch eine Materialfrage 293
Kapitel 14 »Es saugt und bläst der Heinzelmann « 295
Schmutz ein besonderer Stoff 295
Wie der Staubsauger in die Haushalte kam 297
Wie alles anfing 297
»Ganz Dame und doch Hausfrau« 298
Was im Staubsauger drin ist und wie er funktioniert 298
Bodenstaubsauger mit Staubbeutel 298
Beutelloser Bodenstaubsauger 301
Kapitel 15 Gesunde und schöne Zähne 303
Aufbau der elektrischen Zahnbürste 303
Kontaktloses Aufladen 305
Kapitel 16 Haben Sie das Zeug zum Spielen? 307
Was im fliegenden Ball eingebaut sein muss 309
Viel Elektronik für ein so kleines Teil 311
Warum die Kugel fliegt 312
Kapitel 17 Ein Korb voller praktischer Techniktipps 315
Holen Sie alles aus Ihrer Waschmaschine raus vor allem saubere Wäsche 315
Ganz schön schneidig 317
Nach fest kommt lose: Schraubverbindungen lösen 321
Kleine Schäden an der Autokarosserie heilen 324
Ich will rein! Abgebrochenen Schlüssel aus dem Schloss entfernen 325
Energiespartipps in zwei Teilen 326
Das Thermostatventil ein verkanntes Genie 326
Elektrische Haushaltsgeräte Augen auf bei der Programmwahl 328
Drei spezielle Tipps zum Schluss 331
Den Mikrowellenherd richtig verwenden 332
Nachtaufnahmen mit einer Webcam machen 334
Glasbecher aus einer Flasche herstellen 336
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 339
Kapitel 18 Der Technikbegriff und zehn Merkmale der Technik341
Verschiedene Technikbegriffe 341
Zehn Merkmale der Technik 343
Merkmal 1: Ausgangspunkt für jedes technische Handeln ist ein Bedürfnis, ein Wunsch, ein Interesse, ein Problem 344
Merkmal 2: Technisches Handeln erfordert Bewertungen und Entscheidungen 344
Merkmal 3: Technikbezogenes Handeln umfasst Zielsetzung, Information und Ausführung 345
Merkmal 4: Technisierung bedeutet, Teile von Handlungen an technische Systeme abzugeben 346
Merkmal 5: Technik ist immer auch soziale Praxis und Kommunikationsmedium 347
Merkmal 6: Technik ist ebenso wie Sprache ein fundamentaler Teil menschlicher Kultur 349
Merkmal 7: Technik kann nicht angemessen als angewandte Naturwissenschaft bezeichnet werden 349
Merkmal 8: Technikherstellung und -verwendung stehen in Wechselwirkung 350
Merkmal 9: Technische Systeme setzen Stoff, Energie und Information um 351
Merkmal 10: Technische Gegenstände sind strukturiert und vernetzt 353
Kapitel 19 Ein Rundgang durch mein Technikpanoptikum 355
Raum 1: Stoffumformung 356
Raum 2: Stoffumwandlung 356
Raum 3: Stofftransport 357
Raum 4: Stoffspeicherung 357
Raum 5: Energieumformung 357
Raum 6: Energieumwandlung 358
Raum 7: Energietransport 358
Raum 8: Energiespeicherung 359
Raum 9: Informationsumformung 359
Raum 10: Informationsumwandlung 359
Raum 11: Informationstransport 360
Raum 12: Informationsspeicherung 360
Stichwortverzeichnis 361
