EXPEDITION LICHT

Optische Täuschungen faszinieren große und kleine Besucher (Bild: COACHING4FUTURE)

Künftige Operations- und Krankenhaustechnologie basiert auf Optischen Technolgien (Bild: COACHING4FUTURE)

Vom 18. – 22. Mai 2011 drehte sich im Mannheimer Luisenpark alles um „Licht“: unter diesem Thema veranstaltete die Klaus-Tschira-Stiftung die diesjährige Mitmach-Forschungs-Ausstellung „explore science“.
Neben vielen Experimentierstationen, die vor allem auf jüngere Kinder ausgerichtet waren, bot COACHING4FUTURE, das durch die Baden-Württemberg Stiftung getragene Bildungsnetzwerk mit Unterstützung von Unternehmen und Hochschulen aus dem Ländle Informationen zu den Ausbildungs- und Studienmöglichkeiten im Bereich der Optischen Technologien.
Optische Täuschungen, ein optischer Pulssensor und ein optoelektronischer „Hau-den-Lukas“ der Hochschule Aalen zogen Interessierte ebenso an wie ein Mikroskop samt verschiedener Proben und die Videobrille „Cinemizer“ von Carl Zeiss. In einem virtuellen „Praktikum“ im OR1 von KARL STORZ konnten die Besucherinnen und Besucher das Krankenhaus von morgen kennenlernen – selbstverständlich mit unterschiedlichsten Optischen Technologien ausgestattet und realisiert. Mit einem Spektrometer von J&M Analytik konnten direkt erste optische Messungen durchgeführt werden. Das Institut für Technische Optik der Universität Stuttgart informierte über aktuelle Forschung und die Studienmöglichkeiten während die Coaching-Teams von COACHING4FUTURE mit Vorträgen zu aktuellen und möglichen künftigen Entwicklungen für unsere Gesellschaft die Kinder und Jugendlichen auf die Bedeutung und die Karrieremöglichkeiten der Photonik-Branche aufmerksam machten.
Insgesamt waren 55 000 Besucher bei diesem Lernfest unterwegs und erlebten, wie spannend, faszinierend und dabei unterhaltsam Naturwissenschaften sein können.

Kontakt:

Sabine Pfeifer
COACHING4FUTURE
09126 / 275-309
info@coaching4future.de
www.coaching4future.de

Wie entstehen gute Bilder? Wissen über die Grundlagen der Optik hilft! (Bild: Universität Heidel-berg, IWR)

Die Bilder-Nachbearbeitung und Verringerung der Datenmenge will auch gelernt sein (Bild: Universität Heidelberg, IWR).

An der Universität Heidelberg haben jedes Jahr Mädchen die Gelegenheit, die Grundlagen und die Möglichkeiten der digitalen Photographie kennenzulernen. Die bis zu 10 Teilnehmerinnen lernen in den Räumen des Interdisziplinären Zentrums für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) zunächst, wie ein Bild optisch entsteht, und erwerben so grundlegendes Verständnis hinsichtlich der Bedeutung von Beleuchtung, Brennweite und Bildschärfe. Die Grundprinzipien von CCD-Sensoren führen auf unterschiedliche Faktoren wie z.B. Helligkeit, Kontrast, Auflösung und Rauschen.
Wie diese Größen einerseits direkt mit der Kamera, z.B. durch verschiedene Filter, andererseits durch den gezielten Einsatz von Beleuchtungsmitteln und Hintergrund beeinflusst werden kann wird anschaulich präsentiert und ausprobiert.
Die Schülerinnen lernen auch die Möglichkeiten zur Reduzierung der Datenmenge durch Bildkompression kennen, die verschiedenen Speicherformate und den wichtigen Zusammenhang zwischen Dateigröße und Bildqualität.
Nachdem beispielhaft demonstriert und selbst ausprobiert wurde, wie durch Bildnachbearbeitung mit entsprechender Software gezielt Veränderungen oder Hervorhebungen erreicht werden können, haben die Teilnehmerinnen die Möglichkeit, individuelle Aufnahmen mit der eigenen Kamera zu machen und zu analysieren.
Der vom Lehrstuhl für Optoelektronik, Prof. Dr. Karl-Heinz Brenner betreute Workshop ist eine Veranstaltung im Rahmen des Girls’ Day, an dem sich die Universität Heidelberg mit unterschiedlichen Themen beteiligt. Der Girls’ Day – Mädchen-Zukunftstag wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend (BMFSFJ); sowie aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds.

Kontakt:

Dina Geppert
Universität Heidelberg, ZITI
0621/181 27 42
dina.geppert@ziti.uni-heidelberg.de
www.ziti.uni-heidelberg.de

Die Schülerinnen und Schüler der 12. Klasse des Technischen Gymnasiums erforschen die Inhalte des TRUMPF Laser-Koffers.(Bild: Photonics BW)

Eva Rosenthal von Photonics BW (links) und die 12. Klasse des Technischen Gymnasiums bei der Übergabe des TRUMPF Laser-Koffers.(Bild: Photonics BW)

Ein Koffer mit zahlreichen Musterteilen und Informationsbroschüren zum Thema Lasermaterialbearbeitung bietet nun den Schülerinnen und Schülern an der Jörg-Zürn-Gewerbeschule in Überlingen einen Zugang zu dieser modernen und äußerst vielseitigen Fertigungstechnologie. Der Koffer ist eine Spende der TRUMPF Gruppe in Ditzingen, den Photonics BW im Rahmen der Initiative „Die Innovationsliga“ am 2. Mai 2011 an die Jörg-Zürn-Gewerbeschule übergab.
Die Blechteile in dem Lernkoffer zeigen verschiedene Fertigungsverfahren und Anwendungen der Blechbearbeitung mit und ohne Laser anhand von Musterteilen. Zu jedem Musterteil werden Informationen zu Material, möglichen Anwendungen, Besonderheiten und Fertigungsablauf. Eine ergänzende CD zeigt Bilder, Videos und technische Dokumente zu den Daten verschiedener Werkzeugmaschinen und die Anwendungsmöglichkeiten des Werkzeugs Laser.
Manfred Baumann, stellvertretender Schulleiter und Techniklehrer nahm den Koffer entgegen: „Als Schule freuen wir uns sehr über diese Spende. Die Musterteile veranschaulichen unterschiedliche Bearbeitungsmethoden für Bleche und die multimedialen Informationen über die Lasermaterialbearbeitung werden wir mit Interesse nutzen.“
Die Schüler der 12. Klasse des Technischen Gymnasiums untersuchten die Inhalte des Koffers interessiert und nutzten die Gelegenheit, Frau Rosenthal von Photonics BW zur Lasertechnik und den Berufsmöglichkeiten in den Optischen Technologien zu fragen.

Kontakt:

Eva M. Rosenthal
Photonics BW e.V.
Kompetenznetz Optische Technologien in Baden-Württemberg
Carl-Zeiss-Straße 1
73447 Oberkochen
Tel.: 07364 / 207874
innovationsliga@photonicsbw.de

Campteilnehmer beim Feldversuch, ein Solarzellenmodul auf Schäden zu analysieren (Bild: explorhino)

Die Campteilnehmer 2011 (Bild: explorhino)

Fünf Tage lang konnten rund ein Dutzend Schülerinnen und Schüler in die Welt der Wissenschaft eintauchen. Im Forschungscamp 2011, das bild der wissenschaft gemeinsam mit dem Team von explorhino, der Werkstatt junger Forscher der Hochschule Aalen, organisiert hat, drehte sich in der Woche nach Ostern alles um das Thema Licht.
Während ihres Aufenthalts im bdw-Camp erfuhren die Jugendlichen von Wissenschaftlern der Hochschule und Experten des Unternehmens Carl Zeiss aus erster Hand, welche herausragende Rolle die optischen Verfahren heute in Technik und Medizin spielen. Und vor allem: Sie durften in den Forschungslabors des Studiengangs Optoelektronik/Lasertechnik selbst ausprobieren und experimentieren.
Nach einem Überblick über Studienmöglichkeiten und Forschungsthemen an der Hochschule Aalen gab es in den Labors einen Crashkurs über verschiedene optische Themen, wie Simulationsprogramme für Optik-Design und Optische Messtechnik. Darunter ein Interferometer, mit dem sich etwa Oberflächen von Linsen für Mikroskope, Spiegelreflexkameras oder auch riesige Teleskope extrem präzise vermessen lassen. Die Jugendlichen lernten auch die komplizierten Auswerteschritte kennen, mit denen sich aus den Messdaten von thermographischen Kameras Wärmebilder gewinnen lassen, die etwa zeigen, wo an Gebäuden Heizenergie verloren geht, wie viel Energie eine Maschine als Wärme verpuffen lässt oder ob sich das Ohr bei einem Handy-Telefonat erwärmt.
Am nächsten Tag stand ein Ausflug in die Optische Scheune in Leinroden auf dem Programm. In dem liebevoll restaurierten historischen Schober hat Bernd Lingelbach, ein ehemaliger Professor am Institut für Augenoptik der Hochschule Aalen, eine außergewöhnliche Ausstellung optischer Täuschungen eingerichtet, die größte Sammlung von optischen Phänomenen in Europa. Die Exponate lassen staunen und machen die bizarren Eigenschaften des Lichts buchstäblich begreifbar.
Ein weiteres Highlight war der Besuch bei Carl Zeiss SMT. Die Tochterfirma der Carl Zeiss AG stellt in einer Hightech-Fabrik Optiken für die Halbleiter-Lithographie her. Damit werden Mikrochips für Computer, Digitalkameras oder Spielkonsolen gefertigt. Die Jugendlichen bekamen einen eindrucksvollen Einblick in die Reinräume, wo die Bauteile für die Lithographie hergestellt werden. Die Teilnehmer können selbst Linsen unter die Lupe nehmen, die so präzise geschliffen sind, dass ihre Oberfläche bloß ein paar Nanometer von der perfekten Form abweicht. Solche Linsen lenken bei der Chip-Herstellung Laserlicht über Silizium-Wafer, um sie zu belichten und feinste elektronische Strukturen zu erzeugen.
Wieder an der Hochschule lernten die Jungforscher bei der Arbeitsgruppe Biophotonik von Prof. Herbert Schneckenburger, wie sich mit Spektroskop, Mikroskop und Laser Krankheiten diagnostizieren und heilen lassen.
Zum Abschluss berichteten die Jugendlichen im Rahmen einer kleinen Tagung den Camp-Kameraden von ihren Experimenten und Erkenntnissen – genauso, wie sich auch Profi-Wissenschaftler über ihre Arbeiten austauschen.
Die Redaktion von bild der wissenschaft veranstaltet bereits seit 2001 einmal jährlich ein Forschungscamp für interessierte Schülerinnen und Schüler der Oberstufe. Die bei vielen Jugendlichen begehrten Events fanden zuletzt am Forschungszentrum Jülich und in der Wissenschaftsstadt Ulm statt.

Video: Forschercamp in Aalen

Kontakt:

Dr. Susanne Garreis
explorhino – Werkstatt junger Forscher an der Hochschule Aalen
07361 / 576-2348
susanne.garreis@htw-aalen.de
www.htw-aalen.de

Optische Phänomene zum Anfassen (Bild: privat)

Bereit für 3D: Gruppenbild mit Klassenlehrer Bogena (links) und Prof. Lingelbach (Bild: privat)

Auf Initiative der Aalener Firma HEBO Spezialglas besuchte die Klasse 3a der Parkschule Essingen „Lingelbachs Scheune“ in Leinroden, eine umfangreiche Sammlung optischer Phänomene. Im Vorfeld hatte der Klassenlehrer Herr Bogena mit den Schülerinnen und Schülern bereits über „optische Täuschungen“ gesprochen, und auf der Fahrt wurde wild spekuliert, was man in dieser Scheune wohl sehen würde.
Prof. Bernd Lingelbach, der „Herr der Scheune“ begrüßte seine jungen Besucher und erklärte ihnen seine phantastische optische Welt.
Aus dem Erfahrungsbericht:
“Als erstes wurde uns ein Pendel vorgeführt, das sich nach rechts und links bewegte – soviel verstanden wir ja alle noch. Aber dann, mit einem Sonnenbrillenglas vor einem Auge, bewegte sich dieses Pendel auf einmal als Ellipse, und sogar um einen Pfosten herum. Die Erklärung hörte sich aus Professor Lingelbachs Mund so einfach an: “Weil unser Gehirn das Pendel eine Zehntel Sekunde später sieht als unsere Augen”.
Wenig später ging’s in den ersten Stock des Gebäudes. Dort erwartete uns zuerst ein Stuhl, der als solcher nur durch ein kleines “Guckloch” zu erkennen war. Die Illusion bestand darin, dass die Person, die auf dem Stuhl saß, zwergenhaft im Vergleich zur Größe der Person neben den Stuhlbeinen erschien.
Dann weckten einige farbige Scheiben unsere Aufmerksamkeit. Während sie sich drehten, mussten wir verblüfft feststellen, dass unsere Augen auf einmal Kegel und andere räumliche Gebilde sahen.
Anschließend erwartete uns der “Ames-Raum” – dort wird klein groß und groß klein. Grund für diese optische Täuschung sind die trapezförmigen Wände und gemalten Kacheln auf dem Boden, das hatten wir auch gut verstanden. Im “schiefen Raum” schienen auch Bälle bergauf zu rollen. Glücklicherweise sind alle wieder in Originalgröße entstiegen.
Als Abschluss durften wir bis unters Dach, wo die “camera obscura” ruhig in die Landschaft blickt und ihre Bilder auf die darunterhängende Leinwand zeichnet. Nach einigen Drehversuchen schaffte es Prof. Lingelbach sogar, uns die Sonne einzufangen, was gar nicht so einfach war, da sie zu dieser Jahreszeit schon sehr hoch am Himmel steht. Leider erblickten wir dabei auch den Bus, der uns zurück nach Hause bringen sollte.”

Kontakt:

Prof. Bernd Lingelbach
Institut für Augenoptik Aalen / Lingelbachs Scheune
073 66 / 923323
bernd@leinroden.de

www.leinroden.de

Dr. Christoph Runde vom Virtual Dimension Center (VDC) mit Dr. Andreas Wierse und Martin Zimmermann von der Visenso GmbH bei der Eröffnung des C3-Labs vor der VDC – Powerwall (Bild: VDC Fellbach)

Schüler des Friedrich Schiller Gymnasiums in Fellbach beim Unterricht mit Cyberclassroom; (Bild: VDC Fellbach)

Das VDC Fellbach eröffnete am 11. März 2011 in seinen Räumen ein C³-Lab, ein dreidimensionales Lernlabor für Schüler und Schülerinnen. Das C³-Lab am VDC Fellbach besteht aus einer „Powerwall“, auf deren Projektionsfläche zwei Projektoren mit Hilfe von Weitwinkelobjektiven ein Stereobild projizieren, und ist damit auch für größere Gruppen geeignet. Die Inhalte werden durch eine speziell von Ingenieuren, Mathematikern und Naturwissenschaftlern entwickelte Software erzeugt und mit einem Interaktionsgerät auf Basis eines Wii-Controllers erfahren.

Neben der 3D-Technik an sich können die Schülerinnen und Schüler mithilfe des virtuellen Klassenzimmers ganz verschiedene Themen vor allem aus den sogenannten MINT (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik)-Fächern dreidimensional erfahren und mit ihnen interagieren. Beispiel Chemie: Die Brownsche Molekularbewegung wird als regellose Teilchenbewegung in der virtuellen Realität im dreidimensionalen Raum verdeutlicht. Die Geschwindigkeiten der Teilchen bei verschiedenen Aggregatzuständen und die gegenseitigen Auswirkungen der Teilchenbewegungen aufeinander können visualisiert werden. Im Mathematikunterricht lassen sich mit dem Cyber-Classroom Punkte, Geraden und Ebenen im dreidimensionalen Raum setzen, verschieben und betrachten oder in der Biologiestunde der Aufbau des Außen-, Mittel- und Innenohrs anhand eines 3D-Modells erläutern.

Aufgrund der 3D-Technik im Cyber-Classroom können die Schülerinnen und Schüler direkt mit dem Lernstoff interagieren und sich intensiv mit ihm auseinandersetzen. Sie können selbst Module für das dreidimensionale Lernen entwickeln. Hierzu steht den bundesweit vorhandenen Labs ein Paket an Richtlinien zur Verfügung, das technische und praktische Hinweise für die Weiterentwicklung der Module gibt.

Das VDC Fellbach bietet Schulen die Möglichkeit, den normalen Unterrichtsverlauf mit der 3D-Methode zu unterstreichen. Die Räumlichkeiten des VDC Fellbach stehen den Lehrkräften jederzeit nach Absprache kostenfrei zur Verfügung. Diese bieten ausreichend Platz für Schulklassen und die Schüler erleben auf ei-ner 2,80m x 2,20m Powerwall den Unterricht in 3D. Alternativ kann der Unterricht mit CYBERCLASSROOM wie gewohnt in den Räumlichkeiten Ihrer Schule stattfinden. Die benötigte Technik wird den Schulen vor Ort zur Verfügung gestellt.

Gefördert wird das C³-Labor am VDC von der Dr. Karl Eisele und Elisabeth Eisele Stiftung Fellbach, die es sich zum Ziel gesetzt hat, junge Menschen für Naturwissenschaften zu begeistern. Die VISENSO GmbH, Visualisierungs- und Virtual Reality (VR)-Experte aus Stuttgart, hat den Cyber-Classroom auf Basis seiner industriellen Virtual Reality-Softwarelösung COVISE für den Bildungsbereich entwickelt.

Kontakt:

Dr.-Ing. Christoph Runde
VDC Fellbach
0711 / 58 53 09 – 11
Christoph.Runde@vdc-fellbach.de

Weitere Informationen:

Pressemeldung des VDC

Meldung in den Stuttgarter Nachrichten

Schülerinnen bei der Arbeit mit dem IMS Board (Bild: IMS Chips)

Expertenbefragung beim Test der Mikrochips (Bild: IMS Chips)

Mikrochips sind nicht nur Steuerzentralen für alle Arten von Geräten, auch integrierte Sensoren und Aktoren, inbesondere Bildsensoren für Kameras, winzigste Scannerspiegel und integrierte optische Schaltkreise gehören zur MST-Familie.
Am 7. und 14. Dezember 2010 waren Schülerinnen und Schüler der Klasse 9 des Hegel-Gymnasiums in Stuttgart-Vaihingen im Rahmen ihres NWT Unterrichtsprojekts „Mikrosystemtechnik Erkundung“ beim IMS Chips zu Gast.
Woraus bestehen Mikrochips? Wie arbeiten sie? Wie werden Strukturen hergestellt, die bis zu tausendmal kleiner sind als die Breite eines Haares? Diese Fragen führten die jungen Besucherinnen und Besucher von der Materialkunde über die Grundlagen der Digitaltechnik bis zur optischen Lithographie und Ätztechnik, mit deren Hilfe die Schaltungen „geschrieben“ werden.
Die Schülerinnen und Schüler lernten, wie verschiedene Technologien eingesetzt werden, um die „Gehirne“ und „Sensoren“ von elektronisch gesteuerten Geräten wie z.B. Computer, Handy und Roboter, aber auch winzige Kamerasensoren zu entwickeln und herzustellen.
Das Projekt wird im Rahmen des Clusters MicroTEC Südwest durchgeführt.

Schülerinnen beim Bestücken und Löten ihrer Uhr (Bild: IMS Chips)

Praktischer Entwurf und Simulation digitaler Schaltungen (Bild: IMS Chips)

Der jährliche Sommerkurs „Schülerinnen und Schüler machen Chips“des IMS Chips Stuttgart reicht kompakt und anschaulich von den notwendigen Grundlagen der Elektronik bis hin zur Konstruktion, Herstellung und Prüfung komplexer Chips. Weitere inhaltliche Schwerpunkte sind die Messtechnik und digitale Bildsensoren. Zudem erhalten die Teilnehmer Einblicke ins Studium und den Ingenieurberuf und in die Arbeitsgebiete des Instituts, darunter anwenderspezifische Schaltungen, CMOS Bildsensoren, Bildgebende Sensorik, Kamera- und Systemtechnik, CMOS Prozesse, Si-Technologie, Fotomasken, M(E)MS, Diffraktive optische Elemente und  Nano-Stempel.
An 7 Vormittagen werden von Ingenieuren des Instituts 25 Vorlesungsstunden für alle bis zu 32 Teilnehmer gemeinsam gehalten, in der übrigen Zeit von 19 Stunden entwerfen die Teilnehmer in einem Laborpraktikum in Zweiergruppen eigenständig die Schaltung einer Digitaluhr und realisieren und prüfen diese auf einem Chip. Anmelden können sich Schülerinnen und Schüler der 12. Klasse, die Physik vierstündig belegt (Profil- oder Neigungsfach) und Vorkenntnisse in Informatik haben.
Sponsoren ermöglichen den Schülerinnen und Schülern die Teilnahme, im Sommer 2010 waren dies: Sony Deutschland GmbH, Robert Bosch GmbH,  Pilz GmbH, Weller soldering solutions GmbH, Vistec Electron Beam GmbH, Thales Rail Signalling Solutions GmbH, Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH, Verigy Germany GmbH

http://smc.ims-chips.de

Wärmebildkamera (Bild: Robert Bosch Stiftung GmbH)

Girls’ Campus bietet in jedem Schuljahr 30 Mädchen die Chance, die faszinierende Welt von Naturwissenschaften und Technik zu entdecken. In außerschulischen Wochenendseminaren erhalten die Mädchen 2010/2011 Einblicke in die Roboterforschung, Mechatronik, Automatisierungtechnik, Solartechnologie und Akustikforschung. Das eigene Experimentieren steht dabei im Mittelpunkt; Vorträge und Führungen ergänzen das Programm. Darüber hinaus werden aber auch sicheres Auftreten und Präsentationstechniken trainiert. Weiterlesen »

Die Schülerinnen und Schüler programmieren den Roboter, so dass er Bauteile "erkennt" und zu einem Modell zusammenbaut (Bild: Fraunhofer IPA)

Im Rahmen der Fraunhofer Talent School im April 2010 hatten 40 Schülerinnen und Schülerim Alter von 15 – 18 Jahren drei Tage lang die Gelegenheit, an verschiedenen Stuttgarter Fraunhofer-Instituten und der Universität Stuttgart aktuelle Forschungsthemen kennen zu lernen.

Das Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation bot einen Workshop zum Thema „Virtual Reality“ in dem die Teilnehmer/innen in mehreren Arbeitsgruppen ein stereofähiges Projektionsdisplay aus technischen Komponenten für Projektion, Tracking und Eingabe aufbauten und mit Hilfe von Programm-Bausteinen eine virtuelle Welt programmierten. Die Ergebnisse der Gruppen wurden anschließend zu einem lauffähigen Gesamtsystem integriert. Weiterlesen »