Wer gegen den Computer Schach spielt, tut dies für gewöhnlich am Bildschirm. Felix Gross und Fiete Kloppenborg wollten das Erlebnis haptischer gestalten und holten den Rechner auf das Schachbrett. Basis ist ein elektromechanisches System, das magnetisierte Figuren präzise über das Brett bewegt. Ein Sensor-Array erkennt die Position jeder Figur. Unter dem Schachbrett steckt ein Elektromagnet. Eine trickreiche Anordnung aus Schrittmotoren bewegt ihn zu den Figuren und lässt ihn die Schachzüge ausführen – Bauern, Läufer und Dame gleiten wie von Zauberhand über das Brett. Zudem programmierten die Jungforscher eine raffinierte KI. Anhand von Datenbanken sagt sie vorher, wie lange ein Mensch für einen Zug nachdenken würde. Das verleiht dem Spiel eine zusätzliche Portion Realismus.

Bojen können auf Gewässern zur Erfassung von Umweltdaten dienen. Louis Schwarzlose baute eine Forschungsboje, die über einen Antrieb verfügt, also ortsvariabel eingesetzt werden kann. Mithilfe von GPS und Kompass lässt sie sich autonom steuern und kann am Zielort ihren Anker automatisch ein- und ausfahren. Die Steuerung des Systems erfolgt über einen Einplatinenrechner Arduino, auf den per WLAN über eine Internetseite zugegriffen werden kann. Der Strom kommt aus einer integrierten Powerbank, die durch Wind- und Wellenkraft, sowie Solarenergie nachgeladen wird. Die Technik dafür entwickelte der Jungforscher teilweise selbst. Damit können künftig an schwer zugänglichen Stellen auf dem Wasser Sensoren platziert werden, die wichtige Informationen zur Ökologie liefern.

Manche Menschen mit Mobilitätseinschränkungen sind auf den Rollstuhl angewiesen. Aufwendige Modelle fahren elektrisch, einfachere Varianten müssen geschoben oder per Hand fortbewegt werden. Für letztere gibt es zwar Motoren zum Nachrüsten, doch die sind relativ teuer. Leonard Arndt entwickelte ein System, das deutlich weniger kosten soll. Dazu montierte er unter der Rückenlehne einen Metallrahmen mit zwei Antriebsrädern, die sich bei Bedarf auf den Boden absenken lassen. Elektromotoren treiben die Räder an, sie werden von handelsüblichen Akkus gespeist. Die Bedienung erfolgt komfortabel und ergonomisch per Joystick. E-cono Drive – so heißt das System – lässt sich an unterschiedlichen Rollstuhlmodellen anbringen. Langzeittests sollen die Alltagstauglichkeit unter Beweis stellen.

Es sieht aus wie ein futuristisches Kunstobjekt, ist aber eine Uhr: Tobias Schmidt entwickelte eine mechanische Uhr, bei der jede Ziffer durch sieben Segmente dargestellt wird. Das Besondere dabei ist, dass die Zwischenräume frei sind und nicht genutzte Segmente verschwinden – der Betrachter also durch die Uhr hindurchsehen kann. Dahinter steckt eine fein abgestimmte Mechanik, angetrieben von kleinen Motoren und gesteuert über ein eigens programmiertes Regelmodul. Eine raffinierte Technik sorgt dafür, dass die Ziffern von selbst leuchten, ohne dass die Lichtquelle zu erkennen ist. Die Uhr besteht aus über 400 Einzelteilen, den Großteil fertigte der Jungforscher per 3-D-Druck. Für die Zukunft plant er weitere Verbesserungen – und will seine Uhr sogar als Bausatz zum Selberbasteln herausbringen.

Geräte, die elektrische Spannungen mit hoher Präzision zur Verfügung stellen können, werden für unterschiedlichste Bereiche benötigt: Elektronikfirmen etwa prüfen damit die Qualität ihrer Produkte, Forschungslabore testen ihre Messgeräte. Allerdings sind kommerzielle Spannungsquellen kostspielig. Daher konstruierte Stefan Weiß eine günstigere Alternative. Die Schaltpläne dafür entwarf er am Computer, die Komponenten stellte er zum Teil per 3-D-Druck her. Sein Gerät gibt Spannungen in vier Bereichen aus, ist per Touchscreen bedienbar und bietet Funktionen wie Strombegrenzung und eine automatische Korrektur von Spannungsverlusten. Die Genauigkeit seiner Spannungsquelle prüfte er beispielsweise in einer eigens gebauten Temperaturkammer – und erreichte Werte vergleichbar mit denen von Profigeräten.

Bakterien bewegen sich in Flüssigkeiten schnell und lautlos mithilfe fadenförmiger Ausstülpungen der Zellen, Geißeln oder Flagellen genannt. Per Garbrecht und Jonas Bunkowski konstruierten nach diesem Vorbild einen Antrieb für Miniaturtauchboote. Ihr Tauchboot besitzt eine Hülle aus einer schmalen Kunststoffdose mit wasserdichtem Deckel. Der Antrieb besteht aus vier Elektromagneten und mehreren Sensoren, die Beschleunigung, Druck und Temperatur messen. Bewegt wird das Miniboot durch eine zehn Zentimeter lange, künstliche Geißel aus Weich-PVC, die über eine Feder am Deckel in alle vier Richtungen ausschlagen kann. Ab- und Auftauchen des Bootes, zum Beispiel für Tierbeobachtungen oder das Sammeln von Umweltdaten, erfolgt ferngesteuert oder manuell über einen Computer.

Manche Brillen sind mehr als eine Sehhilfe: Sie projizieren Informationen direkt vor dem Auge, erkennen Bewegungen und kommunizieren mit Computern. Eine solche Datenbrille entwickelte Jonathan Baschek – allerdings ohne teure Bauteile. Seine Brille ist einfach konzipiert und günstig, die Rechenarbeit übernimmt ein angeschlossener PC. Kern ist ein Mikrochip, der mit mehreren Sensoren kommuniziert. Das Gehäuse entstand weitgehend per 3-D-Druck, wobei die Elektronik während des Druckens in die Brille eingesetzt wurde. Die Optik ist so gestaltet, dass pro Auge ein kleines Bild wie bei einem Head-up-Display erscheint. Zudem schrieb der Jungforscher eine Software, mit der sich die Brille steuern lässt. Verwenden ließe sie sich etwa als digitaler Assistent oder als Übersetzungshilfe.

„Wo ist mein Schlüsselbund?“ Diese Frage kennen wir alle, und meist taucht der Schlüssel schnell wieder auf. Schwieriger kann diese Situation für ältere oder mobilitätseingeschränkte Menschen sein, insbesondere wenn ein Gegenstand zu Boden gefallen ist. Für sie entwickelten Eva und David Shi einen Assistenzroboter, der verlorene Utensilien wie Handy oder Geldbeutel finden, greifen und zurückbringen kann. FindBot entstand per 3-D-Druck, ähnelt einem Saugroboter und verfügt über einen Greifarm. Angesteuert per Sprachbefehl scannt er den Boden mit einer Kamera ab. Ein KI-Algorithmus wertet die Bilder aus und erkennt, ob es sich um das gesuchte Objekt handelt. Wenn ja, schnappt es sich der Greifer, und FindBot bringt den Gegenstand wieder zurück. Bei ersten Tests bewies der kleine Helfer schon recht gut seine Funktionsfähigkeit.

Um Unkraut von Äckern fernzuhalten, wird es in der Landwirtschaft oft mit Herbiziden bekämpft. Allerdings gelten die Spritzmittel als umweltgefährdend. Daher suchte Leonel Hesse nach einem Weg, Unkraut ohne Einsatz von Chemie zu beseitigen. Sein Lösungsansatz ist ein Roboter, der das Feld durchkämmt und unerwünschte Begleitvegetation mechanisch entfernt. Das kleine autonome Gefährt bewegt sich elektrisch auf vier Rädern. Seitlich kann ein Metallarm herunterklappen und das Unkraut mit rotierenden Messern beseitigen. Der Clou ist eine KI zur Objekterkennung. Eine Kamera filmt den Bereich vor dem Roboter. Ein vom Jungforscher trainierter Algorithmus analysiert die Aufnahmen und kann die Nutzpflanze, in diesem Fall Mais, erkennen. So mäht der Roboter nur das Unkraut.

Im Kino klettert Spider-Man in Rekordtempo Fassaden und Häuserwände empor. Vincent Weigl fragte sich, ob dies auch Normalsterbliche zumindest ansatzweise schaffen könnten – und zwar ohne Seil oder Leiter. Um das herauszufinden, konstruierte er einen Spezialanzug. Basis dabei war ein Schutzanzug, wie er im Kartsport verwendet wird. Der Jungforscher brachte an jedem Arm und Bein eine Konstruktion aus Vakuumpumpen, Drucksensoren, Mikrocomputern und eigens designten Saugnäpfen an. Sobald ein Saugnapf beim Klettern Kontakt zur Oberfläche hat, aktiviert ein Knopfdruck die Vakuumpumpe. Diese erzeugt einen Unterdruck, der dann den Anzugträger gleichsam an der Wand kleben lässt. Erste Tests verliefen erfolgversprechend: An einer Betonwand konnten die Saugnäpfe das Gewicht des Neuntklässlers halten.

Finn Schwarz beschäftigt sich schon länger mit dem Bau von 3-D-Druckern. Sein neues Modell soll mit einem kostengünstigen Gerät aus dem Handel mithalten können. Er konstruierte ein geschlossenes Gehäuse aus stabilem Alurahmen und Plexiglas. Der wassergekühlte Druckkopf wird durch präzise Schrittmotoren bewegt. Außerdem besitzt der Druckkopf einen Beschleunigungssensor, der störende Schwingungen kompensiert, und eine Riemenführung für hohe Geschwindigkeit. Gesteuert wird das Gerät durch eine Open-Source-Software. Der Jungforscher ist überzeugt, dass sein Drucker mit Blick auf Qualität und Langlebigkeit konkurrenzfähig ist. Preislich auf jeden Fall, denn sein Eigenbau ist mit 600 Euro um etwa die Hälfte günstiger als vergleichbare Produkte.

Wie steht es um die Luftqualität in einem Raum, sind Temperatur und Lärmpegel erträglich? Um diese Umweltdaten zu messen und anschaulich darzustellen, konstruierte Ninib Hanna ein Messsystem, das wie ein Umweltassistent funktioniert: Es sammelt drahtlos Daten und präsentiert sie als leicht verständliche Grafiken. Basis ist ein selbst gebautes Gerät mit integrierten Sensoren. Es lässt sich leicht installieren und sofort nutzen. Die Messdaten werden per Internet übertragen und automatisch geprüft. Eine eigens programmierte Webseite hilft, die Geräte zu verwalten und die Daten zu organisieren. Ihre Darstellung erfolgt in Echtzeit – mit Kurven, Liveanzeigen und einstellbaren Warnungen, etwa bei schlechter Luft. Nutzen ließe sich die Technik für Klassenräume, Wohnungen oder Büros.

Smart Home findet sich heute bereits in vielen Haushalten, etwa als automatische Jalousie oder ferngesteuerter Saugroboter. Ben Köhler und Oleg Smoli entwickelten einen Ansatz für die „Smart School“, er soll ihr Schulgebäude energieeffizienter machen. Dazu konstruierten sie einen Raumregler, der Temperatur und Luftfeuchtigkeit misst, aber auch den CO₂-Gehalt der Luft und die Helligkeit des Lichts. Zudem erfasst er, ob sich Menschen in einem Raum aufhalten. Basierend auf diesen Daten soll das System Heizung und Beleuchtung so regeln, dass möglichst wenig Energie verbraucht wird. Das System ließe sich ohne bauliche Eingriffe installieren und ist daher auch für denkmalgeschützte Gebäude interessant. In ihrer Schule, so schätzen die Jungforscher, könnten pro Jahr 3.500 Euro Heizkosten eingespart werden.

Wie wirkt sich eine geschlossene Schleuse auf die Wasserqualität und das Ökosystem eines Flusses aus? Um das herauszufinden, konstruierten Elisabeth Victoria Schwartz und Karoline Flora Zimmermann eine wasserfeste, batteriebetriebene Boje aus Polyamid, deren Sensoren Sauerstoffkonzentration, Temperatur, pH-Wert, Salz- und Feststoffgehalt im Wasser messen. Die zylindrische Hülle erstellten die Jungforscherinnen per 3-D-Druck, die Sensoren programmierten und verbauten sie selbst. Das Gerät soll im Sommer an der Mühlendammschleuse an der Warnow in Rostock eingesetzt werden. In Tests werden dann die Datenübertragung und -auswertung erprobt. Dieser erste Langzeiteinsatz soll Aufschluss geben, ob und wie stark die seit 2011 geschlossene Schleuse das Ökosystem der Warnow beeinträchtigt hat.

Connor Walthers Ziel war es, eine Kamera zu entwickeln, die sowohl das Wetter beobachten als auch den Nachthimmel ablichten kann. Dafür setzte er einen hochauflösenden Kamerachip in ein wetterfestes und klimareguliertes Gehäuse ein. Eine Software steuert die Weitwinkelaufnahme, das Bild wird per Motor scharf gestellt. Für die optimale Belichtung bei Tag und Nacht sorgt eine intelligente Bildverarbeitung. Diese erkennt Meteore, erstellt Sternspuren und kann spezielle Zeitserien von Himmelsbildern aufnehmen. Die Bedienung erfolgt über eine benutzerfreundliche Oberfläche. Die Kamera liefert Bilder des Nachthimmels und Informationen zum Wetter, etwa indem sie die Wolkenentwicklung verfolgt. Eignen könnte sie sich für den Astronomieunterricht, aber auch für die Hobbyforschung.

Manche Menschen haben – etwa nach einem Schlaganfall – Probleme, den Fuß beim Gehen zu heben, sodass er über den Boden schleift. Um ihnen zu helfen, ließen sich Tessa Sophie Kurth, Ineke Albus und Oscar Glaser das Konzept für eine neuartige Gehhilfe einfallen, eine sogenannte Fußheberorthese. Diese soll aus Carbon bestehen, weshalb die drei untersuchten, wie sich die Eigenschaften des Kohlefaser-Verbundwerkstoffs maßschneidern lassen. Mithilfe eines speziellen Produktionsverfahrens und einer eigens programmierten Optimierungssoftware fanden sie heraus, welche Faseranordnung besonders geeignet ist. Dadurch soll sich die Sohle der Orthese beim Gehen so verformen, dass die Betroffenen wieder über den großen Zeh abrollen können. Ein 3-D-Prototyp der Orthese ist in Planung.

Eine Kiste buntes Lego oder ein Karton mit vielen verschiedenen Schrauben: eine schöne Sortieraufgabe für die Maschine von Jan Schreiber und Nathanael Majewski. Diese kann Kleinteile nach Größe, Farbe und Form vollautomatisch in 16 verschiedene Boxen verteilen. Dazu kombinierten die beiden Einfülltrichter, Rüttelplatte, Rampe, Lichtschranke, Kamera und Transportwagen zu einer kompakten Sortierstrecke. Die Maschine ist in der Lage, etwa alle drei Sekunden ein Teil mithilfe von KI zu erkennen und einzusortieren. Mehrere Kunststoffkomponenten des Geräts fertigten die Jungforscher mit 3-D-Druck. Die Steuerung ermöglichen selbst entwickelte Platinen. Diese sind so flexibel programmierbar, dass die Maschine verschiedenste Kleinteile mit hoher Treffergenauigkeit sortieren kann.

Roboter können in Umgebungen agieren, die für uns gefährlich sind – etwa im Virenlabor oder bei der Raumfahrt. Wünschenswert ist dabei, dass die Maschinen ähnlich geschickt und feinfühlig hantieren können wie der Mensch. Um dieses Ziel zu erreichen, entwickelte Vladislav Praznik einen Roboterprototyp mit ausgefeilter Fernsteuerung. Dieser erkennt mittels eines Sensormoduls, wie sich der Arm oder die Hand eines Menschen bewegt, und kann diese Bewegung dann nachahmen. Damit das zuverlässig und in Echtzeit geschieht, programmierte der Jungforscher eine KI-basierte Software zur Umwandlung der Bewegungsdaten. Darüber hinaus stattete er die Roboterhand mit Drucksensoren aus. Mit deren Hilfe kann der Mensch aus der Ferne fühlen, was der Roboter berührt.

Handelsübliche Batterien enthalten in der Regel giftige Substanzen. Johannes Gall und Peter Eppers setzten sich daher zum Ziel, eine Batterie zu entwickeln, die ohne kritische Stoffe auskommt. Als Elektrolyten nutzten sie eine Glaubersalzlösung, nachdem diese sich im Vergleich zu einer Kochsalzlösung als überlegen erwiesen hatte. Darin tränkten die Jungforscher ein Stück Kork, das sie anschließend zwischen zwei Elektroden aus Zink und Grafit platzierten. Um die verschiedenen Schichten für einen optimalen Kontakt zusammenzudrücken und zudem ein Austrocknen zu verhindern, verkapselten sie den Stapel. Messungen zeigten anschließend, dass ihre Salzwasserbatterie funktioniert. Damit könnte diese Technik künftig für manche Einsatzbereiche zu einer giftfreien Alternative werden.

Maus und Tastatur sind nicht die einzige Möglichkeit, einen Computer zu steuern. Es geht auch anders, etwa per Datenhandschuh. Dabei schlüpfen die Finger in einen sensorgespickten Handschuh. Dieser kann die Bewegungen von Hand und Fingern erfassen, um virtuelle Umgebungen zu steuern oder mit digitalen Objekten zu interagieren. Das ist hilfreich etwa bei Montagearbeiten in der Industrie. Leander Mikat nahm sich vor, eine besonders kostengünstige Variante zu konstruieren. Das Kernstück bilden selbst gebaute Dehnungssensoren, die auf einen normalen Handschuh aufgeklebt werden können. Um die Daten auszuwerten, entwickelte Leander Mikat eine Elektronikplatine und schrieb die passende Software dazu. Ihr Prototyp ist bereits dazu in der Lage, eine virtuelle Hand auf einem Bildschirm anzusteuern.

Ferngesteuerte Drohnen können nützlich sein, beispielsweise ermöglichen sie kostengünstige Luftaufnahmen. Benjamin Meixner nahm sich vor, eine solche Drohne selbst zu bauen. Einige der wesentlichen Komponenten entwarf er am Laptop, um sie anschließend per 3-D-Drucker herzustellen. Als Bordrechner verwendete er einen Minicomputer, die Elektronikplatinen entwickelte und verlötete er selbst. Auch die Steuerungssoftware programmierte er eigenhändig. Als besonders knifflig erwies es sich, die optimalen Einstellungen für die Regelung der Fluglage herauszufinden. Dazu nahm der Jungforscher die Startversuche seiner Drohne auf Video auf, um sie anschließend in Zeitlupe zu analysieren. Dadurch konnte er sich Schritt für Schritt an die besten Einstellungen herantasten.

Muskeln werden durch elektrische Nervenimpulse gesteuert, die vom Gehirn ausgehen. Das zugrunde liegende Prinzip lässt sich unter anderem für eine bestimmte Trainingsart nutzen, bei der künstliche elektrische Reize die Muskulatur stimulieren. Anna Katharina Pook und Leon Maximilian Koehler nutzten die elektrische Muskelstimulation (EMS), um den Prototyp einer Prothese zu entwickeln. Dazu befestigten sie mehrere Elektroden am Unterarm, wobei die Elektroden die Finger der Hand durch elektrische Impulse präzise steuern. Das Verfahren funktionierte so gut, dass die „ferngesteuerte“ Hand sogar ein kleines Klavierstück spielen konnte. Perspektivisch könnte es Menschen mit bestimmten Nervenschädigungen ermöglichen, ihren Hobbys weiter nachzugehen und damit an Lebensqualität zu gewinnen.

Experimente unter Schwerelosigkeit sind für die Wissenschaft interessant, etwa für Materialforschung oder Biologie. Eine kostengünstige Möglichkeit der Umsetzung bieten Höhenraketen: In ihnen herrscht während des Flugs minutenlang Mikrogravitation, also nahezu Schwerelosigkeit. Allerdings lassen sich nicht alle Raketenmodelle aktiv lenken, was das Einsatzfeld begrenzt. Daher entwickelte Dominik Sadtler ein einfaches, aber effektives Lenksystem. Dazu brachte er am Raketenkopf zusätzliche Finnen an, die sich mit Elektromotoren verstellen lassen. Sensoren erfassen das Flugverhalten und die jeweilige Höhe. Ein kleiner Bordrechner wertet die Daten aus und korrigiert mithilfe der elektrischen Finnen aktiv den Kurs. Um die Technik zu testen, baute sie der Jungforscher in eine Modellrakete ein.

Wetterballons sind ein wichtiges Hilfsmittel für die Meteorologie. Sie steigen hoch in die Atmosphäre auf und messen dort Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte. Die Sonden sind bis zu einem Kilogramm schwer – entsprechend groß müssen die dazugehörigen Heliumballons sein, um die Last tragen zu können. Problematisch ist, dass das gesamte Material nach erfolgter Mission auf die Erde herabfällt und so die Umwelt belastet. Daher beschloss Marvin Rzok, eine umweltschonende Variante zu entwickeln. Seine Sonde ist nur briefmarkengroß, wiegt weniger als zehn Gramm und kann dennoch die Temperatur messen. Betrieben wird sie durch kleine Solarzellen. Der Jungforscher erprobte das Konzept bereits in Testflügen. Dank der ultraleichten Sonde, so hofft er, lässt sich Wetterballonmüll künftig deutlich reduzieren.

Senkrechtstarter – das sind Menschen, die aus dem Nichts eine steile Karriere hinlegen. In der Technik dagegen versteht man darunter Flugzeuge, die wie ein Helikopter senkrecht abheben, um dann in der Luft in den Horizontalflug überzugehen. Bislang finden sie vor allem im militärischen Bereich Verwendung. Ediz Osman entwickelte ein Senkrechtstarterkonzept für zivile Zwecke. Basis sind drei Triebwerke. Durch eine trickreiche Kombination erzeugen sie sowohl einen Aufwärts- als auch einen Vorwärtsschub. Während Batterien den Startvorgang antreiben, übernimmt für den Horizontalflug ein Wasserstoffantrieb – das ermöglicht hohe Geschwindigkeiten und Reichweiten. Einige Komponenten des Konzepts konnte der Jungforscher bereits erfolgreich an einem Modell erproben.

Die Düse zählt zu den wichtigsten Komponenten einer Rakete. Aus ihr treten die heißen Verbrennungsgase aus, die für den Schub des Flugkörpers sorgen. Xuancheng Zhao und Maria Maternik entwickelten mit einfachsten Mitteln ihre eigene Raketendüse – zunächst als digitale Konstruktionszeichnung im Computer, dann als reales Bauteil, hergestellt per 3-D-Drucker. Um die Düse zu testen, entwickelten die beiden Jungforschenden einen kleinen Teststand für Triebwerke. Als Treibstoff dienten Sauerstoff sowie mit Stickstoff vermischtes klimafreundliches Bioethanol. Um das Schmelzen der Düse zu verhindern, wurde sie mit Wasser gekühlt. Bei den Versuchen variierten sie den Druck, mit dem Stickstoff und Sauerstoff zugeführt werden. So konnten sie Kriterien für eine möglichst hohe Effizienz der Düse bestimmen.

Dana Karatkevich und Oliver Fritz Oberender beschäftigte die Frage, wie sich bei Kleinwindanlagen für den Hausgebrauch der Wirkungsgrad so steigern lässt, dass sich deren Anschaffung lohnt. Entscheidend für die Effizienz von Rotoren ist, wie und auf welcher Fläche die Rotorblätter vom Wind angeströmt werden. Die Jungforschenden bauten eine Blende mit verschiebbarer Luv- und Lee-Öffnung um den Rotor und einen Vorbau an der windzugewandten Öffnung. Ihre Experimente mit einem selbst konstruierten Prototyp zeigten, dass die entstehende elektrische Spannung infolge der Blende um 20 Prozent stieg. Der trichterförmige Vorbau fängt den Wind deutlich besser ein. Dadurch lag die Drehfrequenz um ein Drittel höher und der Rotor lief schon bei geringeren Windgeschwindigkeiten an.

Haifischschuppen sind winzige Wunder der Natur. Durch ihre spezielle Form, Oberfläche und Beweglichkeit minimieren sie den Reibungswiderstand in Wasser. Daher dienen die schuppenartigen Hautzähnchen der Knorpelfische als Vorbild etwa für besonders energiesparende Oberflächenbeschichtungen von Schiffen oder Flugzeugen. Clara Bläser entwickelte Algorithmen, mit denen sich die komplexen Haischuppen exakter als bislang simulieren lassen. Sie variierte bei ihren Berechnungen insgesamt sieben Parameter, darunter Größe, Rillen, Krümmung, Rundungen und Einkerbungen. Auf diese Weise konnte die Jungforscherin ganz unterschiedliche Schuppenformen und Strukturen nachbilden. Ihre Algorithmen erlauben die Entwicklung von künstlichen Haifischschuppen nach Maß – je nachdem, wofür sie eingesetzt werden sollen.

Der 3-D-Druck von Kunststoffteilen geht schnell und ist preiswert, erzeugt häufig aber auch eine Menge nicht brauchbarer Fehldrucke. Jeppe Vogler, Hannes Albrecht und Johann Martin wollten wissen, ob sich dieser Ausschuss ohne Qualitätsverlust recyceln lässt. Sie zerkleinerten Fehldrucke aus den Kunststoffen PLA und PETG und schmolzen das Material ein. Anschließend verarbeiteten sie es mithilfe eines Extruders zu langen Fäden, den Filamenten. Aus diesen entstehen im 3-D-Druck die Bauteile. Um herauszufinden, ob die Recyclingfilamente die gleiche Qualität haben wie Neukunststoff, verglichen sie die technischen Eigenschaften. Dabei stellten sie fest, dass insbesondere die Zugfestigkeit durch das Recycling abnimmt. Dieses Manko könnte sich durch Zugabe von Frischmaterial ausgleichen lassen.

Spielt man Schach im Internet oder gegen einen Computer, muss man die Figuren in der Regel auf dem Bildschirm ziehen. Doch manch Schachbegeisterten fehlt dabei das haptische Erlebnis, ihnen ist das Spiel auf einem real existierenden Schachbrett lieber. Für sie dürfte die Erfindung von Kerem Çιkιkçι gerade richtig sein – denn er konstruierte einen raffinierten Schachroboter. Dieser kann per Kamera die eigenen Figuren erkennen, deren Züge erfassen und an einen Rechner weiterleiten. Vor allem aber ist der Roboter in der Lage, mit einem Greifarm die Züge des Gegenspielers auf dem Brett auszuführen. Die Bauteile dieses Arms stellte der Jungforscher per 3-D-Drucker her, als Antrieb baute er vier Elektromotoren ein und auch die Software für den Steuerungsrechner schrieb er selbst.

Oskar Behrmann, Johann Robert Kruse und Robin Petermann lieben Tischtennis. Um das Zurückspielen besonders anspruchsvoller Aufschläge trainieren zu können, bauten sie mehrere Prototypen einer computergesteuerten Ballmaschine. Bei den Prototypen nutzten die Jungforscher eine Vielzahl von Ansätzen für die Implementierung der gewünschten Funktionen. Die Ballmaschine sollte variierende Platzierungen der Bälle auf der gegenüberliegenden Seite der Tischtennisplatte ermöglichen wie auch einen unterschiedlichen Spin, also die Rotation, der Bälle. Zudem ging es darum, gespielte Bälle aufzufangen, um sie erneut zu verwenden. Dank der ständigen Weiterentwicklung gelang es, einen Prototyp zu konstruieren, der alle diese Ziele erreicht – dem erfolgreichen Training steht nun nichts mehr im Wege.

Die Buchstaben des Alphabets lassen sich in der Gebärdensprache mit nur einer Hand darstellen. Das brachte Tom Bernhardt auf die Idee, eine Roboterhand zu bauen, die gesprochene Worte blitzschnell in das Gebärdenalphabet übersetzt. Fingerglieder und Unterarm fertigte er aus stabilem Kunststoff in einem 3-D-Drucker. Die Bewegungen von Fingern und Hand steuern winzige Servomotoren und Nylonschnüre als künstliche Sehnen. Zeitaufwendig war der Bau des Unterarms, in dem Servoaufhängungen und alle Nylonschnüre untergebracht werden mussten. Damit Gehörlose mit anderen Menschen kommunizieren können, koppelte der Jungforscher die Roboterhand mit einer Spracherkennung. Eine Software übermittelt dann die jeweils erforderlichen Winkel für die Darstellung einzelner Buchstaben an die Steuerung der Finger.