17 spannende Technikprojekte warten auf ihre Nachfolger

Jugend forscht 17 spannende Technikprojekte warten auf ihre Nachfolger

18.07.2016Redakteur: Sariana Kunze

Unter dem Motto "Zukunft – ich gestalte sie!" startet Jugend forscht in eine neue Runde. Ab sofort können sich Schülerinnen und Schüler, Auszubildende und Studierende wieder zum Wettbewerb 2017 anmelden. 2016 wurden bereits 17 spannende Forschungsprojekte aus dem Fachgebiet Technik eingereicht.

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Wer Daten übertragen, Radio hören oder funken will, kann dazu ein sogenanntes Software Defined Radio (SDR) nutzen. Die Signalverarbeitung dieser Hochfrequenzsender und -empfänger, geschieht mittels Software. Vorteile sind eine reduzierte Geräteinfrastruktur und eine gute Anpassung an wechselnde Übertragungsstandards. Lukas Lao Beyer hat ein kostengünstiges SDR entwickelt. Prinzipiell besteht ein SDR aus einer Antenne zum Senden und Empfangen von Daten sowie einem Analog-Digital-Wandler. Die Eingangssignale werden in einem Prozessor verarbeitet und über eine USB-Schnittstelle an einen PC weitergeleitet. Der Jungforscher realisierte den SDR auf einer Leiterplatte. Dabei galt es, eine gute Signalqualität sicherzustellen und die Software so zu entwickeln, dass große Datenmengen in Echtzeit übertragen werden können.
(Bild: Jugend forscht e.V.)

Lukas Lao Beyer (18) aus Cervello, Spanien, der die Deutsche Schule Barcelona besucht, hat den Bundessieg des Jugend forscht Wettbewerbs 2016 in der Kategorie Technik geschafft. Er entwickelte ein USB-Peripheriegerät für Software Defined Radio. Denn wer Daten übertragen, Radio hören oder funken will, kann dazu ein sogenanntes Software Defined Radio (SDR) nutzen. Die Signalverarbeitung dieser Hochfrequenzsender und -empfänger, geschieht mittels Software. Vorteile sind eine reduzierte Geräteinfrastruktur und eine gute Anpassung an wechselnde Übertragungsstandards. Lukas Lao Beyer hat ein kostengünstiges SDR entwickelt. Prinzipiell besteht ein SDR aus einer Antenne zum Senden und Empfangen von Daten sowie einem Analog-Digital-Wandler. Die Eingangssignale werden in einem Prozessor verarbeitet und über eine USB-Schnittstelle an einen PC weitergeleitet. Der Jungforscher realisierte den SDR auf einer Leiterplatte. Dabei galt es, eine gute Signalqualität sicherzustellen und die Software so zu entwickeln, dass große Datenmengen in Echtzeit übertragen werden können.

17 spannende Technikprojekte aus 2016

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Ein Beamer, der bei Terminbeginn bereits läuft, ein Raumklima, das produktives Arbeiten fördert, oder Licht, das sich in ungenutzten Räumen abschaltet – das Konzept einer automatisierten Steuerung der Technik in Gebäuden kann nicht nur im „Smart Home“, sondern auch am Arbeitsplatz Energie sparen und den Komfort erhöhen. Das zeigte Wolfgang Böttcher am Beispiel eines Konferenzraums. Dazu definierte er für Heizung, Beleuchtung, Beamer und Raumklimatisierung spezifische Anforderungen, Eigenschaften und Funktionen. Er entwarf eine modulare Hardware- und Softwarestruktur, wählte Sensoren aus und programmierte die Steuerung. Diese orientiert sich via Kalenderserver an der jeweiligen Raumnutzung. Durch Messungen wies der Jungforscher nach, dass so signifikante Einsparungen thermischer und elektrischer Energie möglich sind.

Seine Präzision und Kraft machen den Elefantenrüssel zum Vorbild für Roboterarme. In der Natur agiert er so sanft, dass im Zusammenspiel mit Menschen kaum Gefahr besteht. Das ist auch beim Roboter wichtig, wenn er etwa Hilfebedürftigen assistieren soll. Mauritz Fethke konstruierte einen Rüssel, der im Kern aus übereinander gestapelten Segmenten besteht. Sie können pneumatisch in beliebige Richtungen gekippt werden. Dazu montierte er je drei Lenkmanschetten luftdicht auf eine dünne Alu-Platte. Sie funktionieren wie eine Ziehharmonika, wobei die Luftzufuhr per Kompressor, Vakuumpumpe und Magnetventilen individuell geregelt wird. Bei seinen ersten Entwürfen eines Greifers, der mit dem Rüssel verknüpft wird, ließ sich der Jungforscher von der Strebenkonstruktion einer Fischflosse inspirieren.

Jalousien vor den Fenstern schotten die Innenräume von Licht und Wärme ab. Dass man so auch heizen kann, zeigte Lars Witte theoretisch und experimentell – und er entwickelte die Technik dafür. Seine intelligente Jalousie macht sich zunutze, dass die Lamellen zwei drehbare Seiten haben: Die zum Sonnenschutz ist hell, die zum Heizen wird schwarz lackiert – und auf diese Weise zum Sonnenkollektor. Sie heizt sich auf und verteilt die warme Luft über Konvektion in den Raum. Der Jungforscher entwickelte die Hardware mit Servomotor und Sensoren wie auch die Steuerung. Ein Mikrocontroller entscheidet durch Vergleich zwischen vorgegebener und gemessener Temperatur, wann die Lamellen kippen sollen. Exakte Temperaturen lassen sich so zwar nicht einstellen, Schwankungen der Raumtemperatur aber ausgleichen.

Haie sind Meister der effizienten Fortbewegung. Mit ihren speziellen Flossen und der fein gerippten Haut gleiten sie in einer sinusförmigen Wellenbewegung durch die Meere. Wie man das im Sinne der Bionik für die Konstruktion eines technisches Fortbewegungsmittels nutzen kann, untersuchten Maximilian Petrat und Davids Stepanovs. Sie analysierten die Kräfte und Strömungen beim tauchenden Hai. Dabei interessierte sie vor allem der optimale Winkel bei der Tauchbewegung. Ihre Erkenntnisse übertrugen die Jungforscher auf ein künstliches Haimodell: In einem Holzkorpus verbirgt sich ein verschiebbarer Ballasttank, mit dem Auf- und Abtauchbewegungen durch eine Verlagerung des Schwerpunkts gesteuert werden können. Unterstützt wird dies durch eine ausgeklügelte Regelungstechnik mit Pumpen und Antrieb für die Flossen.

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An Jugend forscht können Kinder und Jugendliche bis 21 Jahre teilnehmen. Jüngere Schülerinnen und Schüler müssen im Anmeldejahr mindestens die 4. Klasse besuchen. Studierende dürfen sich höchstens im ersten Studienjahr befinden. Stichtag für diese Vorgaben ist der 31. Dezember 2016. Zugelassen sind sowohl Einzelpersonen als auch Zweier- oder Dreierteams.

Die Anmeldung für die neue Runde ist bis 30. November 2016 möglich. Beim Wettbewerb gibt es keine vorgegebenen Aufgaben. Das Forschungsthema wird frei gewählt. Wichtig ist aber, dass sich die Fragestellung einem der sieben Jugend forscht Fachgebiete zuordnen lässt: Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik sowie Technik stehen zur Auswahl.

Für die Anmeldung im Internet sind zunächst das Thema und eine kurze Beschreibung des Projekts ausreichend. Im Januar 2017 müssen die Teilnehmer eine schriftliche Ausarbeitung einreichen. Ab Februar finden dann bundesweit die Regionalwettbewerbe statt. Wer hier gewinnt, tritt auf Landesebene an. Dort qualifizieren sich die Besten für das Bundesfinale Ende Mai 2017. Auf allen drei Wettbewerbsebenen werden Geld- und Sachpreise im Gesamtwert von mehr als einer Million Euro vergeben.

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17 spannende Technikprojekte aus 2016

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