Kenntnisse und berufliche Fähigkeiten – RECF-Bibliothek

Überblick

In diesem Dokument werden die Pre-Engineering- und Robotics-Industriezertifizierungen der Robotics Education & Competition Foundation beschrieben. Zur Vorbereitung auf das Modul „Grundlagen des Ingenieurwesens“ empfehlen wir Ihnen, Lehrpläne zu erstellen oder etablierte Lehrpläne zu verwenden, die die Themen der für Ihr Programm ausgewählten Pre-Engineering-Module abdecken.

Dieses Dokument ist in zwei Abschnitte unterteilt:

Abschnitt Eins: Grundlagen der Ingenieurskompetenzen/-themen: Der erste Abschnitt befasst sich mit den beruflichen Fähigkeiten und Kenntnissen, die zum Verständnis der im Modul „Grundlagen der Ingenieurswissenschaften“ behandelten Themen erforderlich sind. Dieses Modul ist Voraussetzung für alle anderen ingenieurwissenschaftlichen Module.
Abschnitt Zwei: Pre-Engineering-Module: Der zweite Abschnitt dieses Dokuments behandelt alle Themen für berufliche Fähigkeiten und Kenntnisse in jedem Pre-Engineering-Modul.

Themen für die Pre-Engineering- und/oder Robotik-Zertifizierung finden Sie im Beispielkursablauf. Diese arbeiten mit dem Fachwissen der Schule und des Lehrers, den verfügbaren Lehrplänen und der Möglichkeit zusammen, zwei der acht verfügbaren Pre-Engineering-Module für Pre-Engineering oder die drei (Elektronik, Programmierung und Mechanik) für die Robotik-Zertifizierung auszuwählen.

Grundlagen ingenieurwissenschaftlicher Fähigkeiten

Voraussetzung: 150 Stunden in einem Pre-Engineering- oder Robotik-Lehrplan
Prüfungsdauer: 90 Minuten
Mindestnote zum Bestehen: 70 %

Berufliche Fähigkeiten und Kenntnisse

Die Grundlagen des Ingenieurwesens erfordern Kenntnisse und Fähigkeiten in den folgenden Bereichen:

Die Geschichte des Ingenieurwesens

Frühe Raumfahrtprogramme der USA und der UdSSR, der Wettlauf ins All und ihre technologischen Auswirkungen auf die Gegenwart; die industrielle Revolution mit der Einführung von Massenproduktion, Fließbändern, Automatisierung und der Entstehung von Ingenieurgesellschaften (Institute of Mechanical Engineers, Institution of Electrical Engineers)
Ingenieur- und Technologiedefinitionen
Wissenschaftliche Definition
Die durchschnittliche Arbeitswoche, Gehalts- und Lohnberechnungen
Arten von Karrieren im Ingenieurwesen, Berufsaussichten, Gehälter und erforderliche Ausbildung:
- Mechanisch
- Elektrisch
- Chemisch
- Luft- und Raumfahrt
- Bürgerlich
- Informatik/Programmierung
- Technischer Support für alle Bereiche
- Bearbeitungsberufe: CNC-Bearbeitung, Laser, Rapid Prototyping
- CAD 2D- und 3D-Anwendungen
- Robotik

Technischer Designprozess

Fähigkeit, mehrere Schritte in logischer Reihenfolge des Designprozesses anzuwenden.
Fähigkeit, die richtige Reihenfolge in verschiedenen Iterationen oder Abkürzungen des Konstruktionsprozesses zu verstehen.

Materialien und Prozesse

Techniken zur Materialanalyse – Zugfestigkeit, Härte, Oxidation
Arten von Metallen, Eigenschaften und häufige Anwendungen – Eisen, Nichteisen, Edelmetalle; gängige Legierungen – z. B. Messing, Edelstahl
Holzarten, Eigenschaften und häufige Anwendungen – hart (Laubholz), weich (Nadelholz)
Kunststoffarten, Eigenschaften und häufige Anwendungen – Duroplaste, Thermoplaste, Harze
Arten von Epoxidharzen, Eigenschaften und häufige Anwendungen

Sicherheit

Anbringen geeigneter Brillen
Tragen geeigneter Kleidung und Schuhe
Anwendung geeigneter sicherer Praktiken in einer Werkstatt oder einem Labor
OSHA
Sicherheitsfarben im Labor

Sicherheit von Elektrowerkzeugen

Bandsäge – grundlegende Bandsägearbeiten, Anwendung spezifischer Sicherheitsverfahren
Tischschleifer – grundlegende Arbeitsgänge des Tischschleifers, Anwendung spezifischer Sicherheitsverfahren.
Bohrmaschine – Grundfunktionen einer Bohrmaschine, Anwendung spezifischer Sicherheitsverfahren
Tragbare Elektrowerkzeuge – tragbare Bohrarbeiten, Anwendung spezifischer Sicherheitsverfahren

Ingenieurszeichnungen

Orthographische Ansichten
Fähigkeit, elektrische Schaltpläne und Baupläne zu lesen
Verschiedene gebräuchliche Symbole und Terminologie
- Möglichkeit, fehlende Ansichten in Zeichnungen mit mehreren Ansichten durch Projektion zu finden und fehlende Ansichten von Objekten zu identifizieren
- Isometrische Zeichnungen
- Entwickeln Sie Stücklisten mit Aufgaben und Fristen
- Zeichnen von Objekten in verschiedenen Maßstäben

CAD-Systeme

Häufig verwendete Linien und Symbole in technischen Zeichnungen
2D-CAD-Software – Verschiedene gängige Programme, die in der Industrie verwendet werden
3D-CAD-Software – Verschiedene gängige Programme, die in der Industrie verwendet werden
Identifizieren Sie orthografische Ansichten
Identifizieren Sie isometrische Ansichten

Grundlagen der Elektrotechnik

Ohmsches Gesetz – Stromstärke, Spannung, Widerstand

Grundlagen des Maschinenbaus

Berechnungen des Übersetzungsverhältnisses
Isaac Newtons Bewegungsgesetze
Kinetische und potentielle Energie
Thermische Systeme – Heizen und Kühlen

Grundlagen von Robotiksystemen

Antriebssysteme
- 2-, 4- und 6-Rad-Panzer oder Arcade
- Holonomisch
- Mekanum
- Omni-Drive
Mikrocontroller
- Anwendungen
- Leistung
- PWM (Leistungsbreitenmodulation)
- Motorsteuerung: Zweck, Betrieb, Funktion
- Manipulatoren: Arm-Handgelenk-Schultern- und Ellenbogen-End-Effektoren; Freiheitsgrade/Achse
Typen
- Sammler
- Greifer
- Spezielle Anwendungen (grenzenlos) – autonome Steuerung
- Arten gängiger Roboterprogramme

Grundlagen der Luft- und Raumfahrt

Bernoullis Prinzip: Auftrieb, Schub, Widerstand, Gewicht (Schwerkraft)
Frühe Raketentechnik
- Titan II
- Saturn IV
- Zwillinge
- Quecksilber
- Apollo
- Sojus
- V1 und V2
Gängige Materialien, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden

Grundlagen des Bauingenieurwesens

Transportmittel
- Schiene
- Häfen/Häfen
- Straßen
- Brücken
- Luft
- Flüsse/Staudämme
Anwendung von Brückeneffizienzberechnungen

Grundlagen CS Engineering (Codierung)

Binäre Systeme
Hexadezimalsysteme
Grundlegende Computersysteme
- RAM, ROM FIFO
- Speichersysteme
- Prozessorgeschwindigkeiten, Moores Gesetz
- Gängige Programmiersprachen: Python, C++, JAVA, HTML, Scratch

Grundlagen des Chemieingenieurwesens

Grundlegende Laborsicherheitsverfahren für die chemische Sicherheit
Grundlagen von Säuren und Basen
Periodendiagramm
Bilanzgleichungen

Grundlagen der Fertigungstechnik

Herstellungstechniken
Berechnungen kartesischer Koordinaten
Fähigkeiten von CAD/CAM-Systemen
Dreidimensionaler (3D) Druck

Abschnitt Zwei: Pre-Engineering-Module

Dies ist der zweite Abschnitt dieses Dokuments, der alle beruflichen Fähigkeiten und Wissensthemen in jedem „Ingenieurmodul“ behandelt.

Diese arbeiten mit dem Fachwissen der Schule und des Lehrers, den verfügbaren Lehrplänen und der Möglichkeit zusammen, zwei der acht verfügbaren Ingenieurbereiche auszuwählen, die für die Pre-Engineering-Zertifizierung erforderlich sind, oder die drei Ingenieurbereiche (Elektronik, Programmierung und Mechanik), die für die Robotik-Zertifizierung erforderlich sind.

Für alle acht Module gelten jeweils folgende Anforderungen:

Voraussetzung: Bestehen des Moduls „Grundlagen des Ingenieurwesens“.
Prüfungsdauer: 30 Minuten
Mindestnote zum Bestehen: 70 %