Arbeitswelt

Anpassungsfähige Staubsauger-Bodendüse

Anpassungsfähige Staubsauger-Bodendüse

Felix Röwekämper störte, dass er beim Staubsaugen regelmäßig die Möbel verrücken musste, um auch in alle Ecken zu gelangen. Abhilfe schafft hier künftig seine neue flexible Bodendüse. Sie verfügt über zwei schwenkbare Saugteile, die sich an engen Stellen bis zu einem Viertel ihrer Ursprungsbreite einklappen lassen, ohne dass Saugkraft verloren geht. Der Jungforscher konstruierte zunächst am Computer ein dreidimensionales Modell und druckte die Kunststoffteile dann am 3-D-Drucker aus. Knifflig war die Rückführung der beiden Schwenkarme in die Ausgangsstellung. Dieses Problem wird bei seinem Prototyp durch je zwei Zugfedern gelöst, die vom Grundkörper entlang der Saugteile gespannt sind. Der neue Sauger entfernt ausgestreutes Konfetti selbst in schwer zugänglichen Ecken.

Autark desinfizierende Türklinke

Autark desinfizierende Türklinke

Multiresistente Krankheitserreger verursachen jedes Jahr zehntausende Todesfälle. Um Bakterien dort zu bekämpfen, wo Menschen häufig mit ihnen in Berührung kommen, entwickelten Marcel Pflaeging und Jannes Schrall eine Türklinke, die sich selbst desinfizieren kann. Die Oberfläche des Griffs besteht aus einem Acrylglaszylinder, der sich in regelmäßigen Abständen über einem innen liegenden Metallzylinder mit Schlitz dreht. Durch den Schlitz fällt in Richtung der Tür das Licht einer UV-C-Lampe. Dieses kann einen Großteil der Bakterien auf dem Griff abtöten, wie die Jungforscher in Versuchsreihen nachwiesen. Sämtliche benötigte Energie soll beim Herunterdrücken der Klinke erzeugt werden. Dafür entwickelten sie ein innen liegendes Getriebe mit Dynamo, Gleichrichter und Kondensator als Speicher.

Baukastensystem für Schallhauben-Entwürfe

Baukastensystem für Schallhauben-Entwürfe

Jana Franz glaubt fest an die Redewendung, dass ein Bild mehr als 1 000 Worte sagt. Sie beschäftigt sich schon länger mit der computerunterstützten Visualisierung industrieller Bauteile, dem sogenannten CAD. Am Beispiel von Schallschutzhauben für Schiffsmotoren untersuchte sie, wie grafische 3-D-Modelle zum einen die Konstruktion erleichtern und zum anderen den Kunden schneller von einem Produkt überzeugen. Die Jungforscherin erstellte einen digitalen Katalog mit rund 50 Einzelteilen, die für eine Schallschutzhaube benötigt werden. Anhand der Maße des Schiffsmotors kann ein Konstrukteur künftig ohne umfassende CAD-Kenntnisse ein 3-D-Modell der Schallhaube erstellen und es gemeinsam mit dem Kunden Schritt für Schritt anpassen.

CELLnet: automatisierte Leukozytendifferenzierung für die Leukämiediagnostik mit KI

CELLnet: automatisierte Leukozytendifferenzierung für die Leukämiediagnostik mit KI

Bei Leukämiekranken müssen die weißen Blutkörperchen regelmäßig untersucht werden. Das ist teuer und benötigt viel Zeit. Tara Moghiseh ist überzeugt, dass sich diese Analysen mithilfe künstlicher Intelligenz schneller und günstiger erstellen lassen, ohne dabei an Genauigkeit einzubüßen. Die Jungforscherin programmierte Algorithmen, die verschiedene Typen weißer Blutkörperchen anhand bestimmter Merkmale erkennen und das so Gelernte anschließend auf unbekannte Blutproben übertragen. Ihr Leukozytenklassifikator kann die fünf Haupttypen dieser Blutkörperchen mit einer Genauigkeit von etwa 98 Prozent unterscheiden und auszählen. Für eine maximale Zuverlässigkeit benötigt das selbstlernende, neuronale Netzwerk allerdings noch weitaus mehr Blutproben zum Trainieren.

cryptStick – Sicherheit zum Mitnehmen

cryptStick – Sicherheit zum Mitnehmen

Sie sind für viele lästig und werden dauernd vergessen, doch ohne Passwörter geht beinahe nichts mehr in der Welt der Onlinekommunikation. Trotzdem schützt selbst ein verantwortungsvoller Umgang mit Kennwörtern den Nutzer nicht vor gelegentlichem Datenverlust oder -missbrauch. Denn viele Programme speichern Passwörter im Klartext, sodass sie durch sogenannte Phishing-Mails ausgelesen werden können. Die Entwicklung von Aaron Schlitt schließt diese Sicherheitslücke. Der Jungforscher konzipierte eine kryptografische Lösung zur Authentifizierung, die anhand eines Zwei-Faktor-Verfahrens über ein Smartphone abgesichert wird. Sein cryptStick ist wenig größer als ein USB-Stick und ermöglicht eine komfortable Anmeldung mit einem simplen Tastendruck – und ohne Passwort.

Indoor-Feinstaub-Projekt

Indoor-Feinstaub-Projekt

Wer sein Abitur macht, hat zuvor mehrere Tausend Stunden in Klassenzimmern verbracht. Was vielen Schulabgängern nicht klar sein dürfte: In diesen Jahren waren sie mit erheblichen Mengen an Feinstaub konfrontiert, der jedes Mal beim Trockenwischen der Tafel entsteht. Antonia Münchenbach stellte in zwei unterschiedlichen Klassenräumen 48 selbst gebaute Messboxen auf und wertete die Daten dreidimensional aus. Sie stellte fest, dass die Feinstaubbelastung für Lehrer und die Schüler in den vorderen Reihen besonders hoch ist. In den hinteren Reihen dagegen ist sie zeitlich kürzer und schwächer. Obwohl Gips und Magnesiumoxid aus Tafelkreide ungefährlich sind, empfiehlt die Jungforscherin Feinstaubampeln, die bei hoher Belastung Alarm schlagen. Auf jeden Fall sollte regelmäßig und ausgiebig gelüftet werden.

Industrietauglicher Mikroplastikfilter auf Kieselalgenbasis

Industrietauglicher Mikroplastikfilter auf Kieselalgenbasis

Mikroplastik im Wasser wird zunehmend zum Umweltproblem. Die kleinen Partikel stammen zum einen aus Drogerieartikeln, aber sie entstehen auch, wenn größere Plastikteile durch Umwelteinwirkungen zerrieben werden. Patrick Kaufmann und Jo Pank konstruierten einen einfachen Filter, der die Partikel im industriellen Maßstab aus dem Abwasser entfernen kann. In einer Nutsche, einem speziellen Labortrichter, brachten sie ein Filterpapier an, das sie mit Kieselgur belegten. Die ersten Versuche, das Abwasser durch den Filter zu drücken, schlugen fehl. Doch als die Jungforscher das Wasser durch den Filter saugten, funktionierte das System. Partikelzählungen unter dem Mikroskop belegten die deutliche Abnahme des Mikrokunststoffs. So könnte dieses System helfen, Abwässer künftig noch besser zu reinigen.

Mit Körpersprache zur 1+

Mit Körpersprache zur 1+

Die richtige Bewegung der Hände, ein ruhiger Stand oder ein freundlicher Augenkontakt – all diese Faktoren haben einen maßgeblichen Einfluss darauf, wie gesprochene Inhalte wirken. Ziel des Forschungsprojekts von Xenia Epp, Lisa May und Emily Bauer war es, den Effekt zu verbessern, den Vortragende bei Präsentationen erzielen. Dafür analysierten die Jungforscherinnen subjektiv wahrgenommene Gestik systematisch mittels Sensoren und digitaler Bildverarbeitung. Auf Basis ihrer Ergebnisse entwickelten sie Trainingsmethoden mit Gewichten und eine sensorgestützte App. Damit können Anwender den Augenkontakt zum Publikum und ihre Körpersprache bewusst trainieren und so den Inhalten ihrer Vorträge mehr Gewicht verleihen.

Prototyp einer FGL-Prothese

Prototyp einer FGL-Prothese

Herkömmliche Handprothesen sind wegen der darin verbauten Metallteile recht schwer, längeres Tragen kann daher anstrengend sein. Lukas Moritz Roth und Felix Thinnes nahmen sich daher vor, eine deutlich leichtere Hand zu entwickeln. Die Hülle ihres künstlichen Körperteils besteht aus 3-D-gedruckten Kunststoffteilen, im Innern der Finger laufen FGL-Drähte. Diese hauchdünnen Drähte aus speziellen Legierungen ziehen sich bei Erwärmung zusammen, beim Abkühlen bewegen sie sich in den Ausgangszustand zurück. Die beiden Jungforscher konstruierten drei verschiedene Finger mit jeweils zwei beweglichen Gelenken. Besonders knifflig war es, die stromführenden Drähte so zu spannen und zu befestigen, dass sie sich nicht berühren und so einen Kurzschluss auslösen.

Sicher durch den digitalen Dschungel – eine App für die digitale Aufklärung

Sicher durch den digitalen Dschungel – eine App für die digitale Aufklärung

Carl Raabe und Jonathan Meier helfen als sogenannte Medienscouts, dass auch jüngere Schüler an ihrem Gymnasium richtig mit digitalen Medien umgehen. Dabei entstand die Idee, ihre Nachhilfe zu professionalisieren und auf alle Altersklassen auszuweiten. Nach dem Vorbild von Quizsendungen im Fernsehen programmierten die beiden spezielle Apps für Android und iOS. Wer damit Fragen zu Technik, Cybermobbing, Verhalten im Internet oder Umgang mit Passwörtern richtig beantwortet, gewinnt virtuelle Münzen und kommt eine Runde weiter. Bislang war das Feedback positiv. Zusätzlich belegten die Jungforscher mit einem einfachen Vergleich, dass die Quiz-Apps tatsächlich mehr digitale Medienkompetenz bewirken: Die Schülergruppe, die Fragen mit den Apps beantwortete, lernte effektiver als die Schüler, die mit alternativen Lernmethoden arbeiteten.

Smart Classroom

Smart Classroom

Wenn Schüler sich im Unterricht schlecht konzentrieren können, muss das nicht am Schulstoff liegen. Ebenso können ein hoher Geräuschpegel, eine zu hohe CO2-Konzentration in der Luft oder die falsche Beleuchtung der Grund sein. Um diese Störfaktoren zu beseitigen, entwickelten Tjado Bent Brackmann, Laura Marie Behrendt und Leonie Braun ein digitales Überwachungssystem, mit dem sich das Raumklima in Klassenräumen messen und automatisch verbessern lässt. Dafür bauten sie ein Mini-Klassenzimmer aus Holz, das sie mit LED-Licht, Wasserzerstäuber, CO2-Ampel, Heizelement und diversen Sensoren ausstatteten. Nach zahlreichen Messungen kamen die Jungforscher zu dem Ergebnis, dass insbesondere eine verbesserte Raumakustik und ausreichend Frischluft die Konzentration der Schüler im Klassenraum nachhaltig verbessern kann.

Stoma-Warner

Stoma-Warner

Wenn sich die Befestigung eines künstlichen Dünndarmausgangs vom Körper löst, kommt es durch den sehr flüssigen Stuhl zu unangenehmen Verschmutzungen. Besonders während des Schlafs können die Auswirkungen eines solchen Vorfalls erheblich sein. Gerold, Anna und Felix Kiefl entwickelten einen Ring-Feuchtigkeitssensor mit entsprechender Elektronik, der am Darmausgang auf der Haut angebracht wird und den Träger bei Austritt von Flüssigkeit alarmiert. Im Tag-Modus erfolgt dies diskret per Vibration, im Nacht-Modus wird die betroffene Person durch ein schrilles Signal geweckt. Die Jungforscher arbeiteten das komplette System in eine textile Bauchbinde ein, die unter der Kleidung unsichtbar getragen werden kann. Sie ermöglicht den Patienten ein unbefangeneres Leben in der Öffentlichkeit.

ultraTEC – und der Grat ist weg!

ultraTEC – und der Grat ist weg!

Knochenimplantate aus Titan haben winzige Bohrungen und Poren, deren scharfe Kanten vor dem operativen Einsetzen sauber entfernt werden müssen. Bei vielen in der Industrie gängigen Verfahren des Entgratens bleiben Kleinstpartikel oder Verunreinigungen zurück, die in den Körper des Patienten gelangen können. Jakob Rehberger und Jonas Münz fanden eine Lösung für dieses Problem. Sie entwickelten eine Maschine, die die scharfen Kanten von Knochenschrauben mit Ultraschallwellen entfernt. Die Jungforscher testeten verschiedene Lösemittel, Temperaturen, Einstrahlwinkel wie auch Bestrahlungszeiten und analysierten die entgrateten Schrauben auf Rückstände und Keime. Ergebnis ihrer Forschungsarbeit ist eine vollautomatische, einsatzbereite Ultraschall-Maschine, die sauber entgratete und keimfreie Implantate liefert.

Virtual Reality – Eintauchen in andere Welten

Virtual Reality – Eintauchen in andere Welten

Faszinierend bei Computerspielen ist zumeist die virtuelle 3-D-Umgebung, in der man nahezu grenzenlos agieren kann. Johanna Alisa Berger und Phi Nhung Nguyen Thi sind davon überzeugt, dass diese Technik auch in der Schule helfen könnte, komplexe Sachverhalte spielerisch und einprägsam zu vermitteln. Die beiden programmierten ein Lernspiel, bei dem Schüler der Klassen 8 bis 10 Teile ihres Astronomieunterrichts in virtuellen Welten absolvieren können. Die Grundidee dabei war, dass jeder Teilnehmer verschiedene Rätsel lösen muss, um das Ziel des Spiels zu erreichen. Wer beispielsweise die Planeten unseres Sonnensystems in die richtige Anordnung bringt, ist eine Runde weiter. Für die erforderliche 3-D-Brille verwendeten die Jungforscherinnen ein einfaches Pappgestell mit Linsen, in das ein Smartphone eingesetzt wird.

Bohrmaschinenschraubstock mit integriertem Aufspannmechanismus

Bohrmaschinenschraubstock mit integriertem Aufspannmechanismus

Bei unterschiedlichen Bohrmaschinen wird das Werkstück zwecks Fixierung zwischen die Backen eines Schraubstocks geklemmt. Dieser muss bei größeren Bohrungen zusätzlich mechanisch oder elektromagnetisch auf einem Bohrtisch gesichert werden. Felix Röwekämper analysierte bereits existierende Konzepte und befand sie für zu umständlich, zeitraubend und teuer. Seine Alternative sollte sicher und einfach zu bedienen sein und es zudem ermöglichen, das Werkstück leicht und präzise auszurichten. Dafür entwickelte der Jungforscher einen neuartigen Schraubstock mit einem unterhalb integrierten Befestigungsmechanismus: Ein sogenannter Spannhebel kann dabei per Hebelwirkung und mit besonderen Schrauben sehr fest an den Tisch gezogen und so gut justiert werden. Speziell angebrachte Aussparungen verhindern zudem ein Mitdrehen beim Bohren.

ChemCalc+ App

ChemCalc+ App

Im Labor benötigen Chemiker häufig Kenndaten der eingesetzten Stoffe. Um diese schnell und unkompliziert bereitzustellen, programmierte Göran Hegenberg eine spezielle App für Smartphones. Diese ist in der Lage, unter Angabe der Ausgangsstoffe die korrekten Endprodukte zu errechnen, und sie gibt die Massen und Volumina der miteinander reagierenden Substanzen an. Auch physikalische Kennwerte wie Schmelz- und Siedepunkte, Löslichkeit und Dichte sind hinterlegt. Darüber hinaus werden die chemischen Formeln mit den Namen der betreffenden Stoffe verknüpft, was die Suche in der Datenbank vereinfacht. Der Jungforscher verglich seine App mit bereits existierenden Produkten und stellte fest, dass seine Anwendung die vielseitigste ist.

Druckluft – die Luft, die die Industrie atmen lässt

Druckluft – die Luft, die die Industrie atmen lässt

Druckluft ist in der Industrie ein beliebter Energieträger, weil er vielseitig einsetzbar ist. Doch Leckagen an den Anlagen kosten zum einen viel Energie und damit Geld, zum anderen bergen sie Risiken für die Mitarbeiter. Niklas Knöfel, Lea Schade und Robert Kather bauten einen Schulungs- und Prüfstand mit Kompressor und Druckleitungen, mit dem unterschiedliche Leckagen simuliert werden können. Ihr Teststand wird über ein Touchpad gesteuert, auf dem anschließend auch die jeweilige Höhe des Druck- und des Energieverlustes sowie die dadurch entstehenden Kosten dargestellt werden. Zudem wird die Intensität des Lärms gemessen, den die entweichende Luft verursacht. Die Jungforscher hoffen, dass ihr Teststand künftig hilft, Fabrikarbeiter für die Kosten- und Gesundheitsrisiken von Druckluftanlagen zu sensibilisieren.

Enteisung von LKW-Planen

Enteisung von LKW-Planen

Im Winter kommt es häufig zu Autounfällen aufgrund von Eisplatten, die von LKW-Planen rutschen. Sie bilden sich aus Pfützen auf den Planen und haften besonders hartnäckig an rauem und grobporigem alten Material. Die Enteisung mit Schabern oder Besen ist aufwendig, teuer und gelingt nicht immer vollständig. Um zu verhindern, dass sich das Eis zu Beginn des Gefrierprozesses stärker mit den Planen verbindet, entwickelten Kevin Erdmann und Lauritz Abel eine spezielle Beschichtung. Sie soll gut auf den Planen haften, witterungsbeständig, lichtdurchlässig und biologisch abbaubar sein. Nach Analyse und Versuchsreihen entschieden sich die Jungforscher für eine Mischung aus Paraffin und Öl im Verhältnis 1 : 1,5, die sie mit Spachtel oder Druckluftlackierpistole und Heißluftföhn aufbrachten. Erste Praxistests bei einer Spedition verliefen vielversprechend.

ERA – Emergency Radio Assistant

ERA – Emergency Radio Assistant

Soll nach einem Unfall eine Rettungsgasse gebildet werden, sind viele Verkehrsteilnehmer überfordert, gestresst oder stören als Gaffer. Jan-Hendrik Pielke und Christian Sadowski wollen es mit ihrem Emergency Radio Assistant (ERA) den Fahrern von Einsatzfahrzeugen ermöglichen, den Autoverkehr vor Ort nach Bedarf zu dirigieren. Via UKW-Frequenz und Verkehrsfunk können sie individuelle oder einprogrammierte Durchsagen an die Autofahrer richten. Für ihren ERA nutzten die Jungforscher den Blaulichtbalken. Dessen Ansteuerung erweiterten sie um einen selbst programmierten Raspberry Pi, der die Botschaften über eine Antenne als UKW-Radiosignal sendet. Im Einsatzfall, der auch die Sicherung von Baustellen, Kolonnenfahrten oder Verkehrskontrollen umfassen kann, überlagert es das laufende Radioprogramm.

FleckProtec – Gelenkschutz aus Speisestärke

FleckProtec – Gelenkschutz aus Speisestärke

Beim Inlineskaten oder im Motorsport – Protektoren schützen Rücken, Schultern und Gelenke, was insbesondere bei Stürzen unerlässlich ist. Meist besteht die Schutzausrüstung aus starrem Kunststoff und schränkt daher die Bewegungsfreiheit des Sportlers ein. Nicht so der Protektor von Anna und Adrian Fleck: Er besteht aus einer weichen Silikonhülle, die mit einer stärkehaltigen Flüssigkeit gefüllt ist. Diese erstarrt bei hoher Krafteinwirkung zum Feststoff und schützt so zuverlässig vor Verletzungen. Die Geschwister haben nicht nur die ungewöhnliche, sogenannte nicht-newtonsche Eigenschaft der Speisestärke-Flüssigkeit genutzt und optimiert, sie entwickelten zudem eine Messapparatur, mit der sie die Effektivität ihres „FleckProtecs“ mit der von handelsüblichen Produkten verglichen.

In Arbeitskleidung integrierbares Rückenunterstützungssystem

In Arbeitskleidung integrierbares Rückenunterstützungssystem

In Pflege, Produktion oder Handwerk können Exoskelette helfen, schwere Lasten zu bewegen oder Tätigkeiten in unergonomischen Positionen zu verrichten. Mauritz Fethke hat solche Stützstrukturen für den Körper analysiert. Sein Ziel war es, diese bei geringeren Herstellungskosten so zu gestalten, dass sie einfacher zu benutzen und in die Arbeitskleidung integrierbar sind. Er entwickelte ein System, das wie ein Rucksack mit Schulter- und Beckengurt getragen wird. Dazwischen verläuft parallel zur Wirbelsäule ein sogenanntes Überdruckelement: Ein innerer Schlauch gleitet dabei in einen äußeren. Wird innen durch Aufblasen Druck aufgebaut, fixiert die Reibung zwischen den Schläuchen eine einstellbare Länge. So leistet das System ab einem bestimmten Beugewinkel Unterstützung.

Intelligente Lichtoptimierung anhand von fotosensorischen Daten

Intelligente Lichtoptimierung anhand von fotosensorischen Daten

Unsere biologische Uhr wird vom Sonnenlicht beeinflusst, dessen Helligkeit und Farbtemperatur sich über den Tag wandelt – von mehr Blau am Morgen zu mehr Rot am Abend. Dies gilt es zu berücksichtigen, wenn man einen Arbeitsplatz optimal ausleuchten und so die Voraussetzung für gute Leistungen schaffen will. Unter Einbezug des natürlichen Tageslichts wollten die drei Jungforscher die beste Ausleuchtung in allen Raumbereichen ermöglichen. Sie entwarfen, bauten und programmierten ein Beleuchtungssystem aus Lichteinheiten mit LEDs, Fotosensoren und Prozessoren. Unbemerkt für das Auge schaltet sich jede Einheit regelmäßig kurzzeitig ab, misst die natürliche Helligkeit und Farbtemperatur, berechnet den Bedarf und schaltet die LEDs geregelt wieder ein. So wird jeder Bereich im Raum passend ausgeleuchtet und zusätzlich Energie gespart.

Klimakiller CO2 als Rohstoff – Entwicklung eines neuen Abgas-Reinigungssystems

Klimakiller CO2 als Rohstoff – Entwicklung eines neuen Abgas-Reinigungssystems

Das klimaschädliche Gas CO2 eignet sich als Rohstoff für neuen Treibstoff oder Chemikalien. Dieser Nutzungsansatz faszinierte Josua Schmitz. Er entwickelte eine Apparatur, mit der sich CO2 aus Abgasen mobiler Verbrennungsmotoren herausfiltern lässt, und meldete diese zum Patent und als Gebrauchsmuster an. Als Grundlage diente ihm ein chemischer Prozess, der mit Wasser und einer Chemikalie aus der Kosmetikindustrie funktioniert. Diese nimmt bei 60° C CO2 auf (Absorption) und gibt es bei etwa 130° C ab (Desorption). Nach Analyse der chemischen Prozesse baute der Jungforscher eine Einspritzung sowie eine Chemikalienrückgewinnung, die die im Abgasstrom zerstäubte Chemikalie rückgewinnt. Diese enthält das gebundene CO2, das im nachgeschalteten Desorber ähnlicher Bauart entsprechend der normalen Betriebstemperatur eines Motors erhitzt wird, sodass das CO2 freigesetzt und gespeichert werden kann.

Optimierung der Diagnostik in der tierärztlichen Praxis am Beispiel der Otitis externa

Optimierung der Diagnostik in der tierärztlichen Praxis am Beispiel der Otitis externa

Die Entzündung des äußeren Gehörgangs, lateinisch Otitis externa, ist eine der häufigsten Erkrankungen bei Haustieren. Julia-Marie Gläser trug grundlegendes und aktuelles medizinisches Wissen darüber zusammen. Zudem forschte sie in einer Tierarztpraxis zu den Zusammenhängen zwischen Formen der Entzündung und verschiedenen Tierarten. Die Jungforscherin unter- suchte Tupferproben aus dem Gehörgang von 21 Hunden und zehn Katzen mikroskopisch. Ihr Befund: Bei Katzen wird die Entzündung häufiger durch Parasiten hervorgerufen, bei Hunden durch die Form der Ohren. Schlecht durchlüftete Hängeohren begünstigen eventuell eine durch Fremdkörper ausgelöste Erkrankung. Auch allergische Reaktionen und Futterunverträglichkeiten können Auslöser sein – wenn etwa Hautprobleme im Kopfbereich das Ansiedeln von Bakterien auch im Ohr begünstigen.

Skoliose – leichterer Einstieg in die Korsetttherapie

Skoliose – leichterer Einstieg in die Korsetttherapie

Skoliose ist eine krankhafte dreidimensionale Verkrümmung der Wirbelsäule, die vor allem im Jugendalter auftritt. Sie kann durch eine Korsett-Therapie behandelt werden. Allerdings leiden die Patienten dabei häufig unter den Druckzonen, der Enge und der mangelnden Flexibilität des harten Plastik-Korsetts. Um vorab eine Eingewöhnung zu ermöglichen, haben Marie-Luise Gierend und Annika Müller eine spezielle Korsage entwickelt. Sie besteht aus festem Stoff und ist daher nicht ganz so starr, verleiht aber bereits viel Stabilität. Durch Polster, sogenannte Pelotten, die an zuvor berechneten Stellen den zum Aufrichten nötigen Druck erzeugen, bereitet die Korsage Patienten auf die besonders unangenehmen Druckzonen vor. Eine der beiden Jungforscherinnen hat sie bereits getestet. Ihr Fazit: Man wird damit an die späteren Einschränkungen herangeführt.

Tischkreissäge mit eingebauter Sicherheitstechnik zur Vermeidung von Arbeitsunfällen

Tischkreissäge mit eingebauter Sicherheitstechnik zur Vermeidung von Arbeitsunfällen

Egal ob Hobbyhandwerker oder Profi: An der Tischkreissäge kommt es immer wieder zu gefährlichen Verletzungen. Um das zu ändern, entwickelten und programmierten Maximilian Zühlke, Timo Kuipers und Timon Lüftner ein Sicherheitskonzept für handelsübliche Geräte. Es basiert auf der Wechselwirkung zwischen einem optisch reflektierenden Sicherheitshandschuh und Sensoren, die rund um das Sägeblatt angebracht sind. Sie messen die Drehzahl der Säge und überwachen – ähnlich wie eine Lichtschranke – eine definierte Sicherheitszone. Sobald sich der Handschuh in dieser Zone befindet, schaltet sich die Maschine ab und eine elektromagnetische Notbremse bringt das Sägeblatt zum Stillstand. Solange dieses noch rotiert, signalisiert eine Warnleuchte Gefahr.

TOM: Total Organisation Manager

TOM: Total Organisation Manager

Eine Magnettafel mit Hunderten Info-Plättchen – das ist unübersichtlich und angesichts der Digitalisierung für die Arbeitsplanung nicht mehr zeitgemäß, fanden Simon Niedt de Matos, Philipp Hohner und Ogün Aksoy. Für ihre Ausbildungswerkstatt programmierten sie daher den Total Organisation Manager TOM. Zentrales Bedienelement ist ein großer Touchscreen. Über einen RFID-Kartenleser können sich die Nutzer ausweisen, anmelden und weitere Registrierungen vornehmen. Die Software der Jungforscher hilft, die täglichen Dienste zu organisieren, Reinigung und Wartung von Maschinen zu planen, und die Belegung der Anlagen anzuzeigen. Sie bietet zudem Informationen wie Sicherheitsunterweisungen, Telefonbuch oder Busfahrplan und unterstützt Arbeitsplanung, Praktikantenbetreuung sowie Essensbestellung.

Absturzsicherung Fahrsilo

Absturzsicherung Fahrsilo

Offene Siloanlagen, zum Beispiel für Tierfutter, bestehen aus einzelnen, durch Mauern getrennte Parzellen. Da auf diesen nur selten Geländer angebracht sind, kommt es beim Abdecken der Silage gelegentlich zu schweren Arbeitsunfällen. Christoph Hecker, Jakob Götz und Florian Otto entwickelten daher ein spezielles Sicherungsgeländer, denn aktuell genutzte Modelle sind nicht nur unsicher, sondern auch teuer und stören den Befüllvorgang. Das Exemplar der Jungforscher wird mittig auf die Mauern geschraubt. Es verfügt über eine breite Trittfläche, die zunächst senkrecht steht und in Verbindung mit dem Geländer wahlweise zu beiden Seiten über den Silage-Bereich geklappt werden kann. Ähnlich wie die Lehne eines Klappstuhls bleibt das Geländer dabei dank eines Parallelführungssystems stets senkrecht.

Damit lasttragende Implantate nicht belasten: Lastanalysen zur Anpassung von Endoprothesen

Damit lasttragende Implantate nicht belasten: Lastanalysen zur Anpassung von Endoprothesen

2014 wurden in Deutschland 220 000 Hüftgelenksprothesen implantiert. Etwa ein Siebtel davon muss bereits nach wenigen Jahren ausgewechselt werden – häufig wegen frühzeitiger Abnutzung. Paula Lankowski, Bianca Kreitz und Lea Kämpfert sind daher der Ansicht, dass es für die Zulassung als Medizinprodukt bessere Testverfahren geben müsste. Sie zeigten, dass die aktuell zugrunde gelegten Belastungen viel zu gering sind. Um Vorgaben für realistischere Testverfahren zu entwickeln, stellten sie theoretische Überlegungen an, führten wissenschaftliche Recherchen und eigene Versuchsreihen durch, etwa mit Schrittzählern und Laufständen. Dabei klassifizierten sie beispielsweise nach Geschlecht, Alter und Gewicht. Auf dieser Basis könnten die Prothesen künftig besser individuell angepasst werden.

Dynamische Retinale Gefäßanalyse – Diagnoseverbesserung bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Dynamische Retinale Gefäßanalyse – Diagnoseverbesserung bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Mit der retinalen Gefäßanalyse können Ärzte vom Zustand der Gefäße an der Netzhaut im Auge auf den der übrigen Gefäße im Körper schließen. Wenn dabei durch die Pupille Licht eingestrahlt wird, erweitern sich die Gefäße, ohne Licht ziehen sie sich zusammen. Die Veränderungen des Durchmessers ermöglichen Rückschlüsse auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Laura-Ann Koch und Elisa Hilbrecht führten eine Versuchsreihe mit sieben gesunden Probanden durch. Die Videodaten der Netzhaut werteten sie mit statistischen Methoden aus. Die Jungforscherinnen fanden heraus, dass sich beispielsweise arterielle Gefäße besser für die Untersuchung eignen als venöse Gefäße. Auf Basis einer zusätzlichen Kosten-Nutzen-Analyse gelangten sie zu der Empfehlung, das Verfahren als Kassenleistung in Erwägung zu ziehen.

Easily Detachable Connector

Easily Detachable Connector

Drehstromstecker sind größer als normale Stecker, müssen aber ebenfalls gezogen werden, um die Steckverbindung zu trennen. Das erfordert beträchtliche Kraft. Da sich der Stecker ab einem bestimmten Zugpunkt ruckartig löst, entsteht ein Rückstoß infolge überschüssiger Kräfte. Das birgt Unfallgefahren, insbesondere bei Arbeiten auf der Leiter. Daher entwickelten Jan-Hendrik Egly und Jonas Baumann einen speziellen Drehmechanismus, mit dem sich der Stecker kontrolliert aus der Buchse lösen lässt. Über ein mehrgängiges Linksgewinde auf dem Stecker wird eine Überwurfmutter nach vorne gedreht. Diese drückt gegen die Buchse und den Stecker so nach ein bis zwei Umdrehungen heraus. In Tests mit Arbeitskollegen konnten die Jungforscher die optimale Gewindesteigung und -richtung ermitteln.

Entwicklung eines Greifarms mit Formgedächtnislegierung

Entwicklung eines Greifarms mit Formgedächtnislegierung

Das Zusammenwirken von Mensch und Roboter ist nicht immer unproblematisch, etwa aufgrund von Lärm und Verletzungsrisiken. Anja Monstadt und Laura Herget entwickelten einen geräuscharmen Greifarm, der mögliche Zusammenstöße mithilfe spezieller Gelenke abfedert. Er kann, wie ein Unterarm, der auf dem Ellenbogen aufgestützt ist und um diesen rotiert, einen 100-Gramm-Becher greifen, heben und sich um 90 Grad drehen. Seine Gelenke werden von Drähten aus einer sogenannten Formgedächtnislegierung bewegt. Die innere Struktur der Metalle erlaubt es, durch Wärme oder Ziehen und Stauchen zwei fixe Drahtlängen einzustellen. Die Jungforscherinnen berechneten unter anderem die nötige Länge der Drähte sowie die erforderliche Stärke des Stromdurchflusses zu ihrer Erwärmung, um den Greifarm so zu steuern.

Im Fachgebiet Arbeitswelt steht der Mensch im Mittelpunkt. Vor allem für Auszubildende ist dieses Fach ein ideales Betätigungsfeld

Im Fachgebiet Arbeitswelt geht es darum, Arbeitsmittel, Arbeitsplätze und Arbeitsabläufe so zu verbessern, dass sie optimal an den Menschen angepasst sind. Arbeitsschutz und Sicherheit, Arbeitsmedizin und Ergonomie, Arbeitsrecht und Schutzvorschriften sind hier wichtige Stichworte. Dabei geht es nicht nur um den Arbeitsplatz, sondern auch um die häusliche Umgebung und den schulischen Bereich. Zu den Arbeitsmitteln zählen neben Werkzeug auch Sportgeräte, Spielzeug sowie Hilfsmittel für Menschen mit Behinderungen.

Disziplinen im Fachgebiet Arbeitswelt sind vor allem

  • Arbeitsmedizin
  • Arbeitsschutz
  • Arbeitssicherheit
  • Ergonomie
  • Verbesserung von Arbeitsabläufen

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Arbeitswelt?

Geht es um die Steigerung der Effizienz von maschinellen Arbeitsabläufen zur Optimierung unter rein wirtschaftlichen oder zeitökonomischen Gesichtspunkten, gehört das Projekt ins Fachgebiet Technik. Entsprechendes gilt auch für die Entwicklung von Software: Erleichtert sie den (Arbeits-)Alltag, passt sie in die Arbeitswelt. Dient die Software dagegen der wirtschaftlichen Verbesserung von Geschäftsprozessen oder zur Verbesserung eines Maschinenablaufs, gehört das Projekt ins Fachgebiet Mathematik/Informatik. Medizinische Themen werden, soweit sie den Arbeitsplatz des Arztes oder des medizinischen Personals betreffen, der Arbeitswelt zugeordnet – geht es um neue Therapieverfahren, ist jedoch das Fachgebiet Biologie die richtige Wahl.

Projekte, die überwiegend die statistische Auswertung von Umfragen zum Inhalt haben – beispielsweise „Sind Sie mit Ihren Arbeitsplatzbedingungen zufrieden?“ oder „Lassen sich die Abläufe an Ihrem Arbeitsplatz optimieren?“ – sind nicht zum Wettbewerb zugelassen.


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