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