Technik

Klappen kannst du knicken – Flügelverwindung statt Querruder für mehr Energieeffizienz

Klappen kannst du knicken – Flügelverwindung statt Querruder für mehr Energieeffizienz

Täglich verbrauchen Flugzeuge über eine Milliarde Liter Treibstoff. Deshalb sind bereits geringe Effizienzsteigerungen von großer Bedeutung, um Kosten zu sparen und Flugzeuge umweltfreundlicher zu betreiben. Niklas Wenner und Florian Grunow haben sich von den Anfängen der Luftfahrt inspirieren lassen und ein Segelflugzeugmodell gebaut, das sich durch Verdrehen der Flügel steuern lässt. Der Vorteil: Die Luftspalten herkömmlicher Steuerruder entfallen. Auf der Basis dieses Konzepts berechneten und konstruierten die Jungforscher die erforderliche Flügelform. In Simulationen zeigten sie, dass sich der Luftwiderstand so verringern lässt. Herzstück ist ein Holm aus Aluminium, der von einem Elektromotor gezielt verdrillt werden kann. Der Steuermechanismus bewährte sich in Versuchen mit dem Modellflieger.

Spektraqua – Vorrichtung und Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Metallionen im Wasser

Spektraqua – Vorrichtung und Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Metallionen im Wasser

Verschmutztes Trinkwasser ist weltweit die häufigste Ursache für Krankheiten und für den Tod von Millionen Kindern jährlich verantwortlich. Mit ihrem Emissionsspektrometer „Spektraqua“ können Luise Pevestorff und Edgar Zander gefährlichen Verunreinigungen im Wasser auf die Spur kommen, indem sie Gehalt und Art von aktuell vier verschiedenen Metallionen nachweisen. Wasser wird mit einem Wattebausch aufgenommen und im Gerät unter Spannung gesetzt. Dabei senden verschiedene Metallionen Licht charakteristischer Wellenlänge aus, das von Photosensoren analysiert wird. Im Vergleich zu aufwendigen Laborverfahren ist Spektraqua schnell, portabel und kostengünstig. Damit eignet es sich für den Einsatz bei einem Chemieunfall wie auch in Entwicklungsländern.

Arduino Hexapod – Zelos, ein sechsbeiniger Bergungsroboter

Arduino Hexapod – Zelos, ein sechsbeiniger Bergungsroboter

Zelos ist der griechische Gott des Eifers. Nach ihm hat Janning Meinert seinen Roboter benannt, damit er ein eifriger Begleiter von Bergungsteams sei, die in Katastrophengebieten Menschenleben retten. Der sechsbeinige Laufroboter, auch Hexapod genannt, eignet sich ausgezeichnet für die Erkundung von schwer zugänglichem Gelände. Für unterschiedliche Geländetypen hat der junge Forscher drei Gangarten programmiert, bei denen unterschiedlich viele Beine benötigt werden. Jedes Bein stattete er mit drei Motoren aus, damit Zelos aus dem Stand nicht nur vorwärts und rückwärts, sondern auch seitwärts gehen kann. Gestell und Beine sind aus Aluminium gefertigt, die Steuerung erfolgt mittels selbst gebauter und programmierter Fernbedienung.

Stairfighter 2.0

Stairfighter 2.0

Treppensteigen ist für Roboter eine große Herausforderung. Aber wäre es nicht klasse, wenn Staubsaugerroboter genau das könnten? Das fragten sich Jan-Niklas Schmelzle, Janis Schneider und Stefan Meyer und bauten den Stairfighter 2.0. Zusätzlich zu normalen Rädern für ebene Flächen besitzt das Fahrzeug sogenannte Whegs, flügelähnliche Konstruktionen, deren Name sich aus wheels und legs zusammensetzt. Ein Wheg ist an jeder Ecke des Stairfighters befestigt. Um eine Treppenstufe zu erklimmen, werden diese gedreht, sodass sich das Fahrzeug nach oben drückt. Die Jungforscher haben nicht nur den Typ und die speziell gerundete Form der Whegs entwickelt, sondern auch die Art der Motoren und Sensoren sowie die Steuerung für das autonome Fahren.

Konstruktion und Programmierung eines selbstständigen Kanalerkundungsroboters

Konstruktion und Programmierung eines selbstständigen Kanalerkundungsroboters

Manche Kanäle sind so schmal, dass Menschen sie nicht inspizieren können. Tim Grutzeck baute und programmierte einen Roboter, um einen 231 Meter langen, nicht spülbaren Regenwasserkanal in seiner Heimatregion zu erkunden. Der junge Forscher wählte eine Konstruktion mit sechs Beinen, damit der Roboter auch sicher über Hindernisse klettern kann. Der Orientierung in unbekannten Gefilden dient ein Kinect-Sensor an einem dreigliedrigen Arm. Diese Kombination aus Laser und Kamera kann Objekte erkennen, abbilden und Entfernungen messen. Die Daten werden zu einer 3-D-Karte der Umgebung verarbeitet. Sie erleichtert auch die Berechnung der Bewegungsbahnen für die Beine.

Automatisches Erkennen, Verarbeiten und Lösen von Sudokus

Automatisches Erkennen, Verarbeiten und Lösen von Sudokus

Sudokus machen süchtig – und das gilt nun wohl auch für Roboter, wie für den von Paul Kutzer. Sein Roboter wird mit den Zahlenrätseln in ausgedruckter Form gefüttert, und schon löst er sie wie am Fließband – egal wie schwierig sie sind. Dabei erfasst eine Kamera die vorgegebenen Zahlen und identifiziert sie über Mustererkennung. Anschließend wird die selbst geschriebene Lösesoftware aktiv. Sie umfasst zwei Algorithmen, wobei der zweite dann zum Zuge kommt, wenn der erste scheitert. Scan und Berechnung dauern nur einen Sekundenbruchteil. Dann trägt der Roboter die Lösungszahlen in die freien Felder des Sudoku-Zettels ein. Hierfür realisierte der Jungforscher eine Konstruktion, die an einen Plotter erinnert und einen integrierten Stift besitzt.

Obelix recycled

Obelix recycled

Wo genau befindet sich unser Roboter? Diesem Grundproblem der Lokalisierung autonomer Fahrzeuge stellten sich Johannes Bier, David Lippner und Julian Mock. Sie wollten ihren selbst gebauten Roboter so ausstatten, dass er seine Position automatisch ermitteln kann. Hierfür setzten sie auf das Zusammenspiel von Messdaten eines Laserscanners mit odometrisch gewonnenen Daten. Das ist eine Methode zur Schätzung der Position anhand des Drehgebers für den Radantrieb. Basis ihrer Programmierung ist die Open Source Software ROS, die Navigationstools bereitstellt. Ihr Roboter ist in der Lage, mithilfe des Laserscanners eine Karte seiner Umgebung zu erstellen und ausgewählte Ziele anzufahren.

Ein Energiemanager für jedermann – so wird's was mit der Energiewende

Ein Energiemanager für jedermann – so wird's was mit der Energiewende

Mit einem modernen Energiemanagementsystem kann ein durchschnittlicher Haushalt mehrere Hundert Euro pro Jahr an Energiekosten sparen. Doch noch lässt die Nutzerfreundlichkeit kommerzieller Systeme zu wünschen übrig. Birk Magnussen hat ein kostengünstiges und flexibles Energiemanagementsystem für den privaten Haushalt entwickelt, das von Laien ohne die Unterstützung eines Elektrikers bedient werden kann. Anhand einer einfachen Abfrage in gesprochener Sprache prüft das Gerät, ob günstiger Strom zur Verfügung steht, und schaltet anhand dieser Informationen Geräte ein und aus. So entlastet das System nicht nur den privaten Geldbeutel, sondern optimiert auch die Auslastung des öffentlichen Stromnetzes.

Das intelligente Universalnetzteil – einer für alle! Keine unnötigen Netzteile mehr!

Das intelligente Universalnetzteil – einer für alle! Keine unnötigen Netzteile mehr!

Ob Laptop, Smartphone oder Tablet – jedes Gerät benötigt eine individuelle Spannungs- und Stromversorgung. Dadurch nimmt nicht nur die Zahl der Netzteile in einem Haushalt stetig zu, sondern auch die weltweite Menge an Elektroschrott. Die Erfindung von Philipp Jochum könnte diesem Trend entgegenwirken. Der Jungforscher hatte die Idee, Netzteil und Niederspannungsgerät zu entkoppeln. Er entwickelte ein „intelligentes Netzteil“, das alle Niedervoltgeräte im Haushalt mit der benötigten Betriebsspannung versorgt. Sein Universalnetzteil lässt sich direkt in Unterputzdosen integrieren oder als platzsparender Steckdosenaufsatz in herkömmliche Netzdosen einstecken. So können in Zukunft Netzteile und damit Ressourcen eingespart werden.

Funky Light – das smarte Theaterlichtmanagement

Funky Light – das smarte Theaterlichtmanagement

Was wäre der Kuss von Romeo und Julia ohne die rechte Beleuchtung? Mit „Funky Light“ haben Frederic Jan Tausch und Adrian Muminovic ein smartes System zum Management von Bühnenbeleuchtungen erschaffen. Sie entwickelten die Hardware und die Software sowie auch die dazwischen liegende Kommunikationsebene. Funky Light ist besonders robust und bietet gleich zwei Vorteile gegenüber existierenden Lösungen beziehungsweise einfachen Lichtmischpulten: Zum einen können das System auch technische Laien, insbesondere Schülerinnen und Schüler, intuitiv und sehr flexibel bedienen, zum Beispiel per Laptop. Und zum anderen lassen sich damit Beleuchtungssequenzen programmieren und einspeichern.

Akustische Mikrofluidik am Beispiel kleiner Tropfen

Akustische Mikrofluidik am Beispiel kleiner Tropfen

Mithilfe der Mikrofluidik lassen sich „Labs-on-a-Chip“ realisieren, Labore im Miniaturformat. Das senkt die Kosten und das Gefahrenpotenzial. Bei dem Arbeiten auf dem äußert kleinen Chip sind allerdings spezielle technische Anforderungen zu berücksichtigen. So treten starke elektrische Kräfte auf und die Viskosität von Flüssigkeiten nimmt zu. Adrian Lenkeit und Jan Matthias Schäfers entwickelten Steuerelemente für die Nutzung im Mikrometerbereich, die auf piezoelektrisch erzeugten, akustischen Oberflächenwellen basieren. In Computersimulationen stellten sie dar, dass sich mit den richtigen Wellenmustern Tröpfchen transportieren und in den Tröpfchen Strömungen erzeugen lassen. So wird es möglich, Chemikalien zu mischen oder feste Bestandteile im Zentrum des Tropfens zu konzentrieren.

Der achslose Rundläufer – Türme, Masten, Schornsteine und Bäume besser nutzen

Der achslose Rundläufer – Türme, Masten, Schornsteine und Bäume besser nutzen

Schornsteine, Türme, Masten oder Bäume reichen weit in windige Höhen, sodass es sich lohnen könnte, dort Windräder zu installieren. Marvin Hensen konstruierte hierfür eine spezielle Rotorform, den „Rundläufer“, der an ein liegendes Wasserrad erinnert. Wie ein Ring umschließt er die Bauwerke und gleitet – vom Wind angetrieben – auf den Schienen einer Grundplatte. Permanentmagneten an der Unterseite des Rotors drehen über Kupferspulen hinweg und induzieren dort eine Spannung. Um die Leistung zu erhöhen, können die Lamellen abgedeckt und der Luftstrom durch einen Trichter eingefangen, wieder ausgelassen und so beschleunigt werden. Das Windradprinzip ist für städtische Gegenden interessant, zumal es geräuscharm ist, böte aber auch abgelegenen Bauwerken wie Sendemasten eine Stromversorgung.

Optimierung des 3-D-Filamentdrucks von Zahnrädern

Optimierung des 3-D-Filamentdrucks von Zahnrädern

Clara Jung ist von 3-D-Druckern fasziniert, die für die Herstellung von Kunststoffteilen eingesetzt werden. In ihrer Forschungsarbeit untersuchte sie die Produktion von Kunststoffzahnrädern, die immer häufiger bislang gängige Metallzahnräder ablösen. Zunächst analysierte sie beim Produktionsprozess auftretende Probleme. Im Anschluss entwickelte sie eine Software für den 3-D-Druck von Zahnrädern. Mithilfe dieses Computerprogramms ist es beispielsweise möglich, Verformungen der Zahnräder zu verhindern, die bisher durch das Aufdrücken der ersten Plastikschicht auf den Untergrund auftraten. Für die Zukunft plant die Jungforscherin die weitere Optimierung ihrer Software, um beispielsweise noch stabilere Zahnräder drucken zu können.

Bau und Erprobung eines Lichtspektrometers für den Schulunterricht

Bau und Erprobung eines Lichtspektrometers für den Schulunterricht

Spektrometer analysieren Licht, das Materie aussendet oder absorbiert. So kann die chemische Zusammensetzung der Probe bestimmt werden. In der Chemie werden auf diese Weise Anteile von Reaktionsprodukten nachgewiesen. Lukas Hoyer und Christina Pongratz bauten ein Spektrometer, das nur ein Prozent des Preises üblicher Geräte kostet und somit für Schulen erschwinglich ist. Das zu analysierende Licht fällt durch einen Spalt in eine Kiste. Es trifft dort auf das Stück einer DVD, das die unterschiedlichen Wellenlängen in verschiedene Richtungen lenkt. Die Fotozellen einer Webcam registrieren die Intensitäten. Eine selbst geschriebene Software übernimmt die Lichtanalyse. Dass die Qualität der Ergebnisse für Schulzwecke ausreicht, zeigte sich beispielsweise bei Versuchen mit Natriumflammen.

Entwicklung einer gelenkigen, bionischen Laufmaschine für den Einsatz in unwegsamem Gelände

Entwicklung einer gelenkigen, bionischen Laufmaschine für den Einsatz in unwegsamem Gelände

Willi Zschiebsch entwickelte den Prototyp eines Roboters, der die Vorteile eines Wurmroboters und die einer Laufmaschine in sich vereint. Er besitzt einen Bewegungsmechanismus, der sich am biologischen Vorbild des Hundertfüßers orientiert. Der Nachwuchsingenieur konstruierte einen elektronischen Helfer, der Hindernisse wie steile Wandabschnitte, kleine Schluchten und enge Felsspalten durchqueren kann. Gerade in Katastrophengebieten stellt diese Umgebung extreme Anforderungen an Mensch und Maschine. Der Jungforscher widmete sich der Konstruktion ebenso wie der Programmierung. Das Ergebnis stellt seine Vorgängerversionen deutlich in den Schatten.

Drohnen und Atomkraftwerke

Drohnen und Atomkraftwerke

Drohnen, die Atomkraftwerke überfliegen, sind Segen und Fluch zugleich. Segen, weil sie die Anlage überwachen und so Sicherheit gewährleisten. Fluch, weil sie für Terrorattacken missbraucht werden können. Für die Inspektion von Atomkraftwerken hat Matthias Riegler einen Oktokopter – eine Drohnenart mit acht Flügeln – mit 70 Zentimetern Spannweite entworfen und gebaut. Das Flugobjekt ist mit einer speziell aufgehängten Videokamera und zahlreichen Sensoren ausgestattet. Diese ermöglichen sowohl die sichere Steuerung als auch die Messung von Umgebungsdaten wie Temperatur, Druck oder Kohlenmonoxid. Den Schutz vor Drohnenangriffen hat der Jungforscher ebenfalls bedacht: Zu diesem Zweck schlägt er ein Netz von Bodenkameras vor, die Flugobjekte durch Stereoblick genau lokalisieren können.

Automatisierte Torerkennung beim Tischkicker

Automatisierte Torerkennung beim Tischkicker

Die Torlinientechnik ist seit der letzten Fußballweltmeisterschaft in aller Munde. Doch nicht nur auf dem Fußballplatz, sondern auch beim Tischfußballspiel könnte so eine Technologie helfen, manche Diskussion zu vermeiden, dachte sich Joshua Petry. Er entwickelte ein System, das einen Ball im Tor erkennt und zudem den Spielstand grafisch anzeigt. Dem jungen Erfinder war zudem wichtig, dass das Gerät möglichst günstig ist und der Einbau wenig aufwendig. Das Ergebnis überzeugt – und so steht zukünftig der Spaß am Spiel wieder mehr im Vordergrund. Aber auch Tischkicker-Profis sollen von seiner Erfindung profitieren: Der Jungforscher plant sein System für Meisterschaften fit zu machen.

Dezentralisierte mobile Biogasanlagen – eine Alternative zur Biotonne?

Dezentralisierte mobile Biogasanlagen – eine Alternative zur Biotonne?

In Reaktoren von Biogasanlagen verwandeln Bakterien Biomasse aus oft speziell angebauten Energiepflanzen in Biogas, das zum Beispiel ins Erdgasnetz eingespeist wird. Um die Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion zu vermeiden und gleichzeitig biologisch abbaubare Haushalts- oder Gartenabfälle zu verwerten, haben Moritz Leg und Patrick Schuster den „BioCube“ entwickelt – eine kleine, haushaltstaugliche Biogasanlage. Die Abfälle werden darin per Fleischwolf zerkleinert und im Reaktor mit Wasser in 30 Tagen vergoren. Eine Kalkwäsche befreit das Biogas von Kohlendioxid, Stahlwolle und Aktivkohle entschwefeln es. Nutzbar bleiben Methan sowie Dünger aus Gärresten. Der Prozess wird mit zahlreichen Sensoren überwacht und dabei von einer selbst entwickelten Elektronik gesteuert.

Schlafmessungen für jedermann

Schlafmessungen für jedermann

Guter Schlaf ist eine wesentliche Voraussetzung für die Konzentrations- und Lernfähigkeit. Doch wie lässt sich die Qualität von Schlaf messen? Zur Beantwortung dieser Frage untersuchten Levin Burghardt, Niklas Sander und Moritz Ellermann verschiedene Aspekte wie die in der Nacht durchlaufenen Schlafphasen. Dazu überwachten sie mithilfe eines selbst gebauten Messgeräts die Augenbewegungen im Schlaf. Darüber hinaus ermittelten sie über einen am Finger befestigten Sensor den Puls und erfassten Daten zu Luftfeuchtigkeit und Temperatur mit einer selbst entwickelten Software. Die Erfindung der Jungforscher könnte in Zukunft eine Alternative zu teuren Untersuchungen im Schlaflabor darstellen.

Rückgewinnung der Motorabwärme eines Schiffes

Rückgewinnung der Motorabwärme eines Schiffes

Christopher Krause und Jan Westphal sind fasziniert von thermoelektrischen Generatoren, sogenannten Peltier-Elementen. Diese produzieren Strom, wenn die eine Seite gekühlt und die andere erhitzt wird. Doch wo findet man diese Voraussetzungen? In Schiffen, so die Idee der Jungforscher. Sie brachten am Rumpf eines Modellschiffes Peltier-Elemente an, deren Oberseite sie mit 85° C heißem Kühlwasser erwärmten. Die Kühlung auf der Unterseite übernahm das Meerwasser. Bei ihren Versuchen fanden sie heraus, dass der Einbau des Systems hinsichtlich Größe und Gewicht unproblematisch ist und sich durch den produzierten Strom der Kohlendioxidausstoß und der Kraftstoffverbrauch verringern.

Kostengünstige mobile Schad- und Gefahrenstofferfassung

Kostengünstige mobile Schad- und Gefahrenstofferfassung

Kritische Umweltdaten, wie Radioaktivität und CO2-Gehalt, an vielen verschiedenen Standorten eines größeren Gebiets zu ermitteln, ist bislang nur mit teuren Messwagen möglich. Marcel Seerig entwickelte ein kostengünstiges und erweiterbares Messsystem, das diese Daten erfassen und auswerten kann – und das wortwörtlich im Vorbeifahren. Es basiert auf einer Modulbauweise, ist sehr klein und kann beispielsweise an ein Fahrzeug montiert werden. Kombiniert mit Zeit- und Ortsangaben speichert das System die Sensordaten über das GSM-Handynetz in einer zentralen Datenbank. Die Auswertung und Ansicht erfolgt dann auf einer eigens dafür erstellten Website in Form von Diagrammen, Tabellen oder Karten.

Laserlithografie in der Leiterplattenherstellung

Laserlithografie in der Leiterplattenherstellung

Die Herstellung von Leiterplatten ist für Hobbyhandwerker mit der üblichen Methode sehr zeitaufwendig und das Ergebnis unpräzise. Leon Pohl und Jannis Carstens entwickelten daher ein alternatives Verfahren, das sich am Funktionsprinzip eines handelsüblichen Laserdruckers orientiert. So wird das Leiterplattenlayout zeilenweise mithilfe eines Lasers auf die lichtempfindliche Fotolackschicht geschrieben. Die Nachwuchsforscher entwarfen die optischen Baugruppen, die den Laserstrahl auf 10 Mikrometer fokussieren, und entwickelten den erforderlichen Lasertreiber wie auch die Elektronik. Abschließend passten sie alle Teile in ein kompaktes Gehäuse ein, sodass es sogar für kleine und mittelständische Unternehmen wirtschaftlich interessant sein könnte.

Hexapod – Konstruktion und Programmierung eines sechsbeinigen Aufklärungsroboters

Hexapod – Konstruktion und Programmierung eines sechsbeinigen Aufklärungsroboters

Aufklärungsroboter können eingestürzte Gebäude erkunden und von dort Echtzeitbilder senden – eine wichtige Entscheidungshilfe für Einsatzkräfte in Katastrophengebieten. Genau für diesen Zweck konstruierten und programmierten Philipp Mandler, Anselm Dewald und Robin Braun einen sechsbeinigen Laufroboter, der sich über ein Smartphone steuern lässt. „Hexapod“ ist beweglicher und kompakter als vergleichbare Systeme. Selbst Treppenstufen und enge Zugänge vermag das Bewegungstalent zu bewältigen. Und sollte Hexapod beim Einsatz eines seiner Beine verlieren, so bewegt er sich dennoch sicher auch auf unbekanntem Terrain.

Das autarke Haus – intelligente Versorgung und Nutzung

Das autarke Haus – intelligente Versorgung und Nutzung

Wer für die Energieversorgung seines Hauses Windkraft, Solarenergie und eine Brennstoffzelle zur Speicherung nutzen will, benötigt bislang für jede Energiequelle einen eigenen Wechselrichter. Dies war mit hohen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten verbunden. Marcel Glübert entwickelte eine kostengünstige Steuerung mit nur einem Wechselrichter, die Energiequellen, -verbraucher und -speicher effizient verschaltet. Dabei werden die Energieverbraucher intelligent gesteuert und zu viel produzierter Strom über Elektrolyse gespeichert. Als Ergebnis des Forschungsprojekts gelang die komplett autarke Versorgung eines Hauses mit erneuerbaren Energien.

The Bike Radar

The Bike Radar

Max Hentges und Nigel Rising haben ein Fahrrad-Radar erfunden, gebaut und programmiert, das die tägliche Fahrt zur Schule sicherer machen kann. Das Fahrrad-Radar warnt den Radfahrer mit einem Licht- und Tonsignal, sobald ein Auto zu nahe an ihm vorbeifährt. Die wichtigsten Bestandteile sind ein Entfernungssensor, ein Mikrocontroller sowie daran angeschlossene optische und akustische Signalgeber. Zudem besitzt das Gerät eine Datenkarte, auf der die kritischen Fahrzeug-Annährungen während der Fahrt aufgezeichnet werden. Ebenso kann es die Geschwindigkeit der Autos messen. Anhand der Daten haben die beiden Jungforscher die gefährlichsten Orte auf ihrem Schulweg bestimmt.

Selbst gebauter skalarer Netzwerkanalysator

Selbst gebauter skalarer Netzwerkanalysator

Im Rahmen ihrer Radioastronomie-AG befassten sich Simon Haase und Tim Rambousky mit der Empfangseinheit eines Radioteleskops. Um deren Funktionsfähigkeit zu testen, benötigt man ein Messgerät, das Signale im hochfrequenten Bereich erzeugt. Da solch ein Gerät sehr teuer ist, beschlossen die Jungforscher, es selbst zu entwickeln. Ihr System kann Signale bis zu einer Frequenz von 2 Gigahertz erzeugen und deren Leistung bestimmen. Die Wellen können dann durch Testkomponenten geschickt werden, um mithilfe des Radioteleskops Rückschlüsse auf deren Eigenschaften zu ziehen. Die Jungforscher entwickelten für ihr Messgerät sowohl Komponenten im Bereich Hochfrequenztechnik und Elektronik als auch die Software zur Ansteuerung und Auslesung.

Digitale sensorlose Servoregelung für Gleichstrommaschinen

Digitale sensorlose Servoregelung für Gleichstrommaschinen

Lucas Jürgens hat sich in die Welt der Elektromotoren vertieft und sich mit sogenannten Bürsten-Gleichstrommotoren befasst. Diese können über einen großen Drehzahlbereich stufenlos gesteuert werden. So lassen sich auch bestimmte Positionen anfahren, etwa bei CNC-Maschinen, Lenkungen oder Robotern. Das geschieht mithilfe von Servoreglern, die den Drehwinkel des Motors messen und die Motorspannung so steuern, dass ein eingestellter Winkel erreicht wird. Der Nachwuchsforscher entwickelte eine Alternative, die den Drehwinkel nur noch anhand des Motorstromverlaufs ermittelt. Dadurch kann der Drehgeber-Sensor entfallen, die Kosten der Bauteile sinken. Zudem setzte er seine Idee in die Praxis um und programmierte eine Software, um die Messdaten des Reglers grafisch darzustellen.

Kombinierte solarthermische und Fotovoltaikanlage mit Wärmepumpe

Kombinierte solarthermische und Fotovoltaikanlage mit Wärmepumpe

Wer sein Haus ganzjährig mit selbstproduzierter Energie versorgen möchte, braucht neben guter Wärmedämmung sehr effiziente Technik zur Energieerzeugung. Das Problem: Fotovoltaik und Solarthermie brauchen viel Platz, denn ihre Energieausbeute ist verhältnismäßig gering. Eamon Nethe entwickelte ein Konzept, diese Systeme auf der Dachfläche unter Einsatz einer Wärmepumpe zu kombinieren anstatt sie auf separaten Arealen zu betreiben. So kann die Energieausbeute des Daches annähernd verdoppelt werden. Gleichzeitig sinken im Vergleich zu getrennten Systemen die Kosten. In Zusammenarbeit mit einem Forschungsinstitut will der Nachwuchsforscher einen ersten Prototypen entwickeln.

Entwicklung eines Systems zur authentifizierten Nutzung von Multimediageräten

Entwicklung eines Systems zur authentifizierten Nutzung von Multimediageräten

Aus dem Schulalltag sind technische Geräte wie Computer oder Beamer nicht mehr wegzudenken. Doch bei den vielen unterschiedlichen Nutzern geht schnell mal etwas kaputt. So werden beispielsweise Beamer oft vom Strom getrennt, bevor sie vollständig abkühlen konnten. Solche Bedienfehler, die die Lebenszeit der Geräte verkürzen, kann man vermeiden, dachten sich Alexander Detsch und Felix Seidel. Die Jungforscher entwickelten ein System, das die Steuerung von Computern und Beamern übernimmt und das ordnungsgemäße Herunterfahren sicherstellt. Auch müssen sich die Nutzer zunächst am Gerät authentifizieren. Das geschieht durch einen sogenannten RFID-Tag, der in den Schülerausweis integriert wird. So lassen sich eventuelle Beschädigungen später direkt auf einzelne Anwender zurückführen.

Heizwertoptimierung von Biogas durch integrierte Algenzucht

Heizwertoptimierung von Biogas durch integrierte Algenzucht

Der Begriff „Vermaisung“ macht es deutlich: Längst hat die starke Zunahme der Anbauflächen von Mais den einst so guten Ruf der Energiegewinnung aus Biogas beschädigt. Daher fragten sich Jens Dikow, Jeffrey Kriegbaum und Jonas Seiffert, warum man Biogas nicht einfach aus gezüchteten Algen gewinnt. Dies hätte noch einen weiteren Vorteil: Biogas enthält bis zu 50 Prozent Kohlendioxid. Vor dem Einspeisen in das Gasnetz wird dieses vom energiereichen Methan getrennt. Das extrahierte Kohlendioxid kann daher als Dünger bei der Algenzucht genutzt werden. Auf Basis dieser Erkenntnisse bauten die Jungforscher ein funktionierendes Kreislaufsystem bestehend aus einem Biogasreaktor, einer Kohlendioxid-Abscheidung und einer Algenzucht.

Performance von Schiffen: hydrodynamische Analyse und Vergleich von Bugformen

Performance von Schiffen: hydrodynamische Analyse und Vergleich von Bugformen

Der Energieverbrauch von Schiffen hängt maßgeblich von der Form des Bugs ab, da dieser einen großen Einfluss auf den Wasserwiderstand hat. Als Hobby-Modellschiffbauer interessierte Nils Südhoff, mit welcher spezifischen Bugform sich der Energiebedarf am stärksten verringern lässt. Dazu baute er Modelle der gängigsten Formen wie auch eine selbst entwickelte Bugvariante. Anschließend testete er ihre Strömungseigenschaften in einem ebenfalls selbst konstruierten Wellensimulator. Seine Ergebnisse zeigten: Sowohl die gefahrene Geschwindigkeit als auch der Wellengang haben einen großen Einfluss darauf, mit welcher Bugform die meiste Energie eingespart wird. Bei allen getesteten Geschwindigkeitsstufen erzielte die Bugkonstruktion des Jungforschers die besten Ergebnisse.

Der PGG-3-D-Rotationsdrucker

Der PGG-3-D-Rotationsdrucker

3-D-Drucker werden häufig für das sogenannte Rapid-Prototyping beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder in der Medizin- und Zahntechnik eingesetzt. Lukas Höhne und Lukas Gräfner befassten sich mit den Schwächen eines üblichen Verfahrens zum 3-D-Druck von Kunststoffteilen, bei dem entstehende Hohlräume mit sogenanntem Supportmaterial gefüllt werden. Das bedeutet Mehraufwand und verursacht zusätzliche Kosten. Die Jungforscher entwickelten einen 3-D-Drucker, der bei vielen Formen ohne dieses Supportmaterial auskommt, da er nicht auf einen ebenen Tisch, sondern auf eine sich drehende Walze druckt. Auf diese Weise lassen sich vor allem rotationssymetrische Körper deutlich einfacher und günstiger produzieren.

Für alle Jungforscher, die voller Ideen für neue Erfindungen stecken und Spaß an handwerklicher Arbeit haben, ist Technik das richtige Fachgebiet

In diesem Fachgebiet wird entwickelt, konstruiert und optimiert: mit Dioden und Elektroden, mit Holz und Metall, mit und ohne Computer, mit dem Technikbaukasten oder der Lötpistole. Wichtig ist: Auf dem Wettbewerb muss ein funktionsfähiges Modell des Projekts präsentiert werden. Eine Ideenskizze oder ein Konstruktionsplan allein reichen nicht aus.

Disziplinen im Fachgebiet Technik sind vor allem

  • Bauingenieurwesen
  • Elektronik
  • Elektrotechnik
  • Maschinenbau
  • Mechanik
  • Messtechnik
  • Nachrichtentechnik
  • Optik
  • Robotik
  • Thermodynamik
  • Verfahrens- und Energietechnik
  • Verkehr
  • Wasserbau
  • Werkstoffwissenschaften

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Technik?

Klassische Softwarelösungen bzw. Computerprogramme gehören nicht ins Fachgebiet Technik. Das betrifft auch die reine Anwendung von Geräten etwa für biologische, chemische oder physikalische Untersuchungen.


  •  2 Klicks für mehr Datenschutz: Erst wenn Sie den Schalter aktivieren, wird der Button aktiv und Sie können Ihre Empfehlung an ShareNetwork senden. Schon beim Aktivieren werden Daten an Dritte übertragen.
  •  
  •  
  •  
  • Zum Seitenanfang