Das Paul Scherrer Institut PSI bietet seinen neuen Mitarbeitenden bereits seit einigen Jahren eine aussergewöhnliche Einführung in die faszinierende Welt der Wissenschaft und Forschung. Dieses einzigartige Erlebnis wird durch den PSI-Trail ermöglicht, einen interaktiven Fox Trail, der den Mitarbeitenden gleichzeitig auch das weitläufige PSI-Gelände näherbringen soll.
Auf dem Gelände des PSI sind an verschiedenen Standorten informative Tafeln platziert, die nicht nur nützliche Informationen bieten, sondern auch mit einem QR-Code ausgestattet sind. Jede Gruppe von Teilnehmenden erhält zu Beginn ein Tablet, auf dem eine eigens entwickelte App installiert ist. Diese innovative Anwendung ermöglicht es den Teilnehmenden, die QR-Codes an den verschiedenen Stationen mühelos zu scannen und somit in den faszinierende PSI-Trail einzutauchen.
Bislang wurden die Teilnehmenden nach dem Scannen des QR-Codes mit einer Multiple-Choice-Frage konfrontiert, die es richtig zu beantworten galt, um die Wegbeschreibung zum nächsten Posten zu erhalten. Doch diese monotone Vorgehensweise wird schon bald der Vergangenheit angehören. Zukünftig werden die Teilnehmenden auf spannende und unterhaltsame Rätsel stossen, die es zu lösen gilt. In diesem Bericht möchten wir euch die Entstehung eines dieser neuen Rätsel genauer vorstellen.
Für die Station in der Nähe der Feuerwehr eignet sich ein Rätsel, welches das Thema Wasser in den Mittelpunkt stellt, besonders gut. Mit diesem Grundgedanken erarbeitete das Organisations-Team, bestehend aus Mariusz Prus, Yves Müller, Can Pinarci und Nicolas Bugmann, ein Rätsel, welche sie dann an die versierten Konstrukteure des Instituts weiterleiteten. Die ursprüngliche Idee stammte von Lernenden Fachleuten Betreuung des PSI.
Die Umsetzung in ein realistisches Produkt lag schliesslich in den Händen von Marius B., einem Konstrukteur im 3. Lehrjahr. Er wird nun im Folgenden über die Konstruktion des Wassertank-Posten berichten.
«Das Projekt Wassertank begann mit der faszinierenden Idee, einen Posten zu gestalten, bei dem das Erscheinen eines QR-Codes durch Einlassen von Wasser in ein Gefäss ermöglicht wird. In der Lösungsfindungsphase wurden verschiedene Ansätze entwickelt und nach strengen Kriterien bewertet. Die Materialauswahl stellte eine besondere Herausforderung dar, da sämtliche Komponenten sowohl wasserbeständig als auch wasserdicht sein mussten, um das Wasser zuverlässig im Tank zurückzuhalten. Diese technischen Herausforderungen wurden schliesslich durch eine mehrteilige Konstruktion gelöst, bestehend aus zwei Flanschplatten und einer PVC-Röhre.
Eine weitere Schwierigkeit bestand darin, den QR-Code nur dann sichtbar zu machen, wenn ausreichend Wasser in den Tank eingefüllt wurde. Mit einem verdrehten Keil konnte dieses Problem gelöst werden. Der Keil bewirkt, dass der Schwimmkörper beim Aufsteigen eine 90°-Drehung macht und somit nur ganz oben lesbar ist.
Während des gesamten Konstruktionsprozesses fanden regelmässige Abstimmungen mit der Fertigungsabteilung statt, um sicherzustellen, dass die Herstellung und Montage des Wassertanks reibungslos verlaufen können. Nach der sorgfältigen Überprüfung aller Zeichnungen wurden die Fertigungsunterlagen an die AVOR weitergeleitet» - Marius B.
Die Fertigung des Wassertanks wurde ebenfalls von Lernenden übernommen. Die Polymechaniker des 3. und 4. Lehrjahr berichten.
«Der Wassertank-Posten erforderte die Herstellung und Montage von drei wesentlichen Bauteilen, die in unserer Werkstatt gefertigt werden mussten.
Enes übernahm die Aufgabe, das Einfüllrohr und den dazugehörigen Flansch herzustellen, beide aus Kupfer, die am Ende miteinander verlötet werden. Zuerst wurde das Einfüllrohr an der Drehbank bearbeitet und dann an der Bohrmaschine gebohrt. Die Herausforderung hierbei lag in der relativ dünnen Wand, die dazu neigte zu vibrieren.
Der Flansch hingegen beanspruchte einen etwas aufwändigeren Prozess. Wie beim Rohr wurde das Werkstück zuerst an der Drehbank bearbeitet, bis die gewünschte Form erreicht wurde. Die beiden Flanschplatten bilden den Deckel und Boden des Tanks, somit mussten im Anschluss die entsprechenden Aussparungen gefräst werden. Nach dem Fräsen wurden beiden Bauteile präzise von der Drehbank abgestochen, wobei die Einhaltung der Masse von besonderer Bedeutung war, um Probleme beim Löten vorzubeugen.
Das dritte Bauteil wurde von Andrej gefertigt. Hierbei handelt es sich um das Plexiglas-Fenster, durch welches der QR-Code gescannt werden soll. Aus diesem Grund war es auch besonders wichtig keinerlei Kratzer ins Material zu machen, was äusserste Sorgfalt und Präzision erforderte.
Da das Plexiglas keine geeignete Oberfläche bot, auf der es gespannt werden konnte, wurden zunächst vier Löcher gebohrt. Diese Löcher waren nicht nur für die spätere Befestigung des Fensters am Deckel vorgesehen, sondern ermöglichten auch während des Herstellungsprozesses das Plexiglas auf eine Aluminiumplatte zu schrauben. Auf diese Weise konnte das Plexiglas sicher eingespannt werden, was wiederum eine präzise Fräsarbeit ermöglichte.
Nachdem die Einzelteile fertiggestellt waren, erfolgte die Montage durch Elia. Zuerst schraubte er das Plexiglas-Fenster und das Einfüllrohr an den Deckel. Anschliessend wurde der verdrehte Keil an dem Einfüllrohr angebracht. Der 3D-gedruckte Schwimmkörper mit dem lasergravierten QR-Code wurde nun entlang des Keils am Rohr platziert. Daraufhin wurde die Nut im PVC-Ring mit der Dichtungsmasse gefüllt und auf dem Boden des Tanks positioniert. Mithilfe der Distanzstangen wurde der PVC-Ring zwischen den beiden Flanschen (Deckel & Boden) eingespannt. Damit der Tank an der Tafel befestigt werden kann, wurden während der Trocknungszeit der Dichtungsmasse noch zwei Winkel am Flansch befestigt. Damit ist die Montage abgeschlossen.» - Enes L., Andrej S., Elia L.
Nach der Fertigstellung des Wassertanks, war es an der Zeit die Applikation anzupassen. Anstelle einer Multiple-Choice-Antwort muss nun der versteckte QR-Code gescannt werden. Dafür muss man den Teilnehmenden anstelle einer Frage die Aufgabenstellung mitteilen und anschliessend die Möglichkeit bieten den QR-Code einzuscannen. Da das Einscannen eines QR-Codes bereits möglich ist, musste lediglich eine Logik implementiert werden, welche erkennt wann es sich um eine Multiple-Choice-Frage oder um ein Rätsel handelt. Daraufhin sollen dann entweder die Antworten oder der QR-Code Scanner angezeigt werden. Nach dem Einscannen muss der QR-Code auf dessen Richtigkeit überprüft werden, um anschliessend die Wegbeschreibung wiederzugeben. Danach geht es wie gewohnt weiter.
Dies wird sicherlich nicht das letzte Rätsel sein, welches es am PSI-Trail anzutreffen gibt. Der Trail wird laufend weiterentwickelt, um den Mitarbeitenden immer neue spannende Herausforderungen zu bieten und die faszinierende Welt des Paul Scherrer Instituts noch erlebbarer zu machen. Wir sind gespannt auf die kommenden Abenteuer, die auf dem PSI-Trail auf uns warten.
Séverin S., Informatiker Applikationsentwicklung