Arbeitswelt

"Sei mal ganz, Ohr!" – Bioprinting einer Ohrmuschel

"Sei mal ganz, Ohr!" – Bioprinting einer Ohrmuschel

Die additive Fertigung, also der 3-D-Druck, findet auch in der Medizin immer häufiger Anwendung, etwa bei der Herstellung individuell auf den Patienten angepasster Implantate. Im Fokus steht dabei das Bioprinting, denn durch die Verwendung von organischen Substanzen für den Druck kann sich implantiertes Gewebe regenerieren. Theresa Weber, Donata Henkel und Celina Stitz zeigten in ihrem Forschungsprojekt, dass der 3-D-Biodruck für die Züchtung von Knorpelgewebe der menschlichen Ohrmuschel nutzbar ist. Mithilfe eines Smartphones konnten sie eine Ohrmuschel anatomisch genau scannen und anschließend mit zellhaltigen Biotinten dreidimensional modellieren. Der Einsatz des Verfahrens im klinischen Alltag könnte künftig mit geringem Zeitaufwand die Fertigung von patientenspezifischem Gewebe ermöglichen.

Physik statt Chemie: Hygiene 2.0

Physik statt Chemie: Hygiene 2.0

In Krankenhäusern lauern lebensgefährliche Keime, die gegen Antibiotika immer häufiger resistent sind. Zu ihnen gehören Stäbchenbakterien wie Legionellen oder E. coli. Miriam Warken, Fabio Briem und Lukas Bohnacker gehen mit ihrem zum Patent angemeldeten Ultraschall-Verfahren gegen diese Bakterien vor. Sie töten die Krankheitskeime in Rohrleitungen mittels einer selbst entwickelten Ultraschall-Sonotrode ab und entfernen den hartnäckigen Biofilm von Rohrwänden – rein physikalisch und umweltschonend ganz ohne Chemie. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Laborphase testen die Jungforscher inzwischen in Kooperation mit dem Alb-Donau-Klinikum Ehingen die leicht zu bedienende Ultraschall-Innovation unter realen Bedingungen. Ziel ist es, die Bakterienzahl um mehr als 90 Prozent zu senken.

Algen-Wachstumslogger: Apparatur zur Darstellung von Wachstumsprozessen im Unterricht

Algen-Wachstumslogger: Apparatur zur Darstellung von Wachstumsprozessen im Unterricht

Jeder kennt das: Komplexe Sachverhalte verstehen wir besser, wenn wir sie praktisch anwenden. Das gilt vor allem für den Schulunterricht. Saramaria Schreib konstruierte eine mikrocontrollergesteuerte Experimentier-Apparatur, die fachübergreifend in Biologie, Informatik und Physik genutzt werden kann. Mit dem Algen-Wachstumslogger lassen sich Wachstumsprozesse ganz praktisch und anschaulich darstellen. Er ermöglicht die Beobachtung und Aufzeichnung des Wachstumsverhaltens einer Grünalgen-Kultur unter variablen Faktoren wie Temperatur, Salzgehalt oder Beleuchtungsdauer und macht die Untersuchung der Auswirkungen so praxisnah erfahrbar. Die Apparatur ist für universitäre und schulische Praktika geeignet und kann einfach und ohne großen Kostenaufwand nachgebaut werden.

Optimierung einer Schließanlage für das betreute Wohnen in Wohnheimen

Optimierung einer Schließanlage für das betreute Wohnen in Wohnheimen

In Wohnheimen für körperlich und geistig benachteiligte Menschen besteht oftmals das Problem, dass manche Bewohner aufgrund der Behinderung ihre Zimmertüren nicht selbstständig verschließen können, um ihre Privatsphäre zu schützen. Nils und Niklas Kronig entwickelten ein Schließsystem, das es betreuten Menschen mit einer Behinderung ermöglicht, ihre privaten Räume bei Bedarf zu verriegeln. Durch Abgleich von Zutrittsberechtigungen über eine Datenbank werden bei Annäherung an die Türmodule Bewohner und Betreuungspersonen anhand von Armbändern über Bluetooth identifiziert und das Türschloss öffnet sich automatisch. Die Tür wird verriegelt, sobald der Bewohner im Zimmer ist. So kann niemand von außen unkontrolliert hineingelangen. Die Schließanlage könnte auch in Seniorenheimen Anwendung finden.

CO2-Ampel

CO2-Ampel

In Corona-Zeiten ist regelmäßiges Lüften eine Möglichkeit, die Viruslast in Klassenräumen zu senken. Henrik Fisch, Fabian Brenner und Maximilian Schumacher entwickelten eine CO2-Ampel, um das Lüften so effizient wie möglich zu gestalten. So werden Lehrkräfte und Schulkinder vor Erkältungskrankheiten durch unnötig langes Öffnen der Fenster geschützt. Die Jungforscher bauten einen Sensor, der kontinuierlich den CO2-Gehalt der Raumluft misst und durch ein akustisches Signal vor einem zu hohen Wert warnt. Liegt der 8-Sekunden-Wert über 700 ppm CO2, springt die Ampel auf Gelb. Bei über 1 100 ppm ertönt ein Signal in Form von kurzen Pieptönen: Zeit, den Klassenraum zu lüften. Tests zeigten, dass bei kleineren Schulklassen ein größeres Lüftungsintervall ausreicht, damit die Ampel wieder Grün zeigt.

MYTRO – Fahrzeitenoptimierung im Schienennahverkehr

MYTRO – Fahrzeitenoptimierung im Schienennahverkehr

Wie kann die Fahrzeit von Nahverkehrszügen verkürzt und der ÖPNV damit attraktiver werden? Expresszüge halten im Berufsverkehr zwar bereits so kurz wie möglich, das Aus- und Einsteigen erfolgt dabei aber häufig unter Zeitdruck. Jannik Bartsch entwickelte ein Konzept zur Fahrzeitenoptimierung im Schienennahverkehr, das er in 3-D visualisierte. Bei seiner Lösung fährt ein Zug mit konstanter Geschwindigkeit bis zum Endbahnhof durch. Alle Fahrgäste, die aussteigen möchten, begeben sich in den „Aussteigerwaggon“. Dieser kuppelt sich während der Fahrt vom Hauptzug ab und hält an der nächsten Station. Von dort fährt gleichzeitig ein „Einsteigerwaggon“ ab, der sich an den Hauptzug ankuppelt. So kann der Hauptzug durchfahren und es entsteht kein Zeitverlust für die weiterfahrenden Fahrgäste.

MatheX – sprachbasiertes und individualisiertes Training mathematischer Basiskompetenzen

MatheX – sprachbasiertes und individualisiertes Training mathematischer Basiskompetenzen

Mathe war und ist für viele kein Lieblingsschulfach. Die mathematischen Basiskompetenzen sind in jedem Fall aber wichtig für die schulische und berufliche Laufbahn und sollten daher intensiv vermittelt werden. Doch das ist gar nicht einfach in Zeiten von Homeschooling und Social Distancing während der Corona-Pandemie. Mit der App MatheX von Stefan Neuber können Grundschulkinder nun individualisiert mathematische Grundkenntnisse effizient auf dem Smartphone trainieren. Eine Spracheingabe ermöglicht eine natürliche Interaktion. Auch an die Lehrkräfte wurde bei der Software gedacht, denn sie können durch eine Spezialfunktion den Lernfortschritt der Schülerinnen und Schüler einsehen und mit entsprechenden Angeboten reagieren. So wird ihre Arbeit erleichtert und der Lernerfolg der Schulkinder gesteigert.

Magnetschraubstock

Magnetschraubstock

Handwerker kennen das Problem: Beim Hantieren mit Werkstücken in einem Schraubstock sind entweder die Schraubstockbacken im Weg oder es gibt zu wenige Einspannmöglichkeiten, wodurch sich die Werkstücke weniger genau bearbeiten lassen. Um das Spannen sowie das Ausrichten zu vereinfachen, entwickelten Samuel Nachtmann, Joshua Zilliox und Nelson Machado Teixeira einen neuartigen Magnetschraubstock. Der benutzerfreundliche, elektromagnetische Schraubstock der Jungforscher erlaubt eine zeit- und platzsparende Bearbeitung durch müheloses Ausrichten von Werkstücken. Er ist auf zwei Achsen flexibel verstellbar und hat vier verschiedene Einspannmöglichkeiten. Eine erweiterte Version soll künftig zusätzlich mit einem Akku funktionieren, um den flexiblen Einsatz auf Montagen zu ermöglichen.

Löschigel

Löschigel

Täglich riskieren Feuerwehrleute ihr Leben, wenn sie bei Löscheinsätzen brennende Gebäude betreten müssen. Um die Sicherheit der Einsatzkräfte zu erhöhen, entwickelte Jan Heinemann einen zylinderförmigen, spitz zulaufenden Schlauchaufsatz mit Düsen. Sein patentierter „Löschigel“ wird auf Steckleitern der Feuerwehr befestigt und kann so aus größerer Entfernung in einen Gefahrenbereich geschoben werden. Dadurch erhöht sich der Sicherheitsabstand. Die stachelähnlichen Düsen des Geräts erzielen zudem eine größere Löschwirkung als ein konventioneller Vollstrahl, da sie das Löschwasser großflächig zerstäuben und so auch giftige Gase und Aerosole niederschlagen. Auf diese Weise kann ein Feuer effektiv von innen bekämpft werden, ohne dass sich Feuerwehrleute in Gefahr begeben müssen.

Heustock- und Heuballentemperaturüberwachung

Heustock- und Heuballentemperaturüberwachung

Während der Haupteinlagerungszeit von Heu kommt es oftmals zu Bränden. Das Heu, das als Heuballen oder in loser Form als Heustock lagert, kann sich durch Blitzschlag oder Eigenerwärmung selbst entzünden. Dabei liegt die kritische Temperatur bei ca. 70 °C. Durch das von Samuel Fäßler und Cedric Steiert entwickelte digitale Komplettüberwachungssystem können Brandgefahren frühzeitig erkannt werden. Ihr mit zahlreichen Sensoren und Mikrocontrollern ausgestattetes System überwacht rund um die Uhr die Temperatur und die Feuchtigkeit im Heu und kann Landwirte und Feuerwehr rechtzeitig vor einer lokalen Erhitzung oder einem entstehenden Brandherd warnen. Durch diesen vorbeugenden Brandschutz sinkt die Wahrscheinlichkeit eines verheerenden Feuers wie auch die damit verbundenen schwerwiegenden Folgen.

Emergency Lane Camera (ELC)

Emergency Lane Camera (ELC)

Rettungswege blockieren oder auf der Autobahn keine Rettungsgasse bilden kann nicht nur teuer werden. Manchmal fordert es sogar Menschenleben, wenn die Rettungskräfte nicht schnell genug vor Ort sein können. David Christopher Weiß entwickelte ein Gerät, das solche Verkehrsdelikte registriert und an die Behörden weiterleitet. Seine mobil einsetzbare Emergency Lane Camera (ELC) wird an der Windschutzscheibe eines Rettungsfahrzeugs befestigt. Sie scannt das Feld vor dem Auto, sobald das Martinshorn aktiviert ist. Wenn ein Fahrzeug blockiert, sendet die ELC die Dauer der Blockade, die Uhrzeit, das Datum und die Koordinaten über das Internet mit Bild an die zuständigen Behörden. Durch das vollautomatisierte Verfahren werden die Rettungskräfte kaum in ihrer lebensrettenden Arbeit gestört.

Eine Einkaufshilfe nicht nur für Kleinwüchsige

Eine Einkaufshilfe nicht nur für Kleinwüchsige

Kleinwüchsige Menschen sind beim Einkaufen in Supermärkten häufig auf fremde Hilfe angewiesen, etwa um an Waren in hohen Regalen zu gelangen. Felix Möller, Jonas Mauelshagen und Benjamin Scholer entwickelten eine Einkaufshilfe, die aus Leiter und Einkaufswagen besteht. Zudem sollte diese nicht nur von Kleinwüchsigen, sondern auch von kleinen Erwachsenen bis 1,60 m bequem und sicher genutzt werden können. Ihre erfolgreich getestete Einkaufshilfe besteht aus einem speziellen Einkaufswagen, der in eine sehr leichte Aluminiumleiter eingehängt werden kann. Als optimalen Sprossenabstand für Kleinwüchsige sowie kleine Erwachsene ermittelten die Jungforscher 21 cm. Damit die Einkaufshilfe komfortabel genutzt werden kann, denken die Jungforscher an die Möglichkeit, dass die Leiter der Einkaufshilfe im Supermarkt bereitgehalten wird, während der Kunde den dafür benötigten Einkaufswagen mitbringt.

Discite – die smarte App zum Lateinlernen

Discite – die smarte App zum Lateinlernen

Viele Vokabel-Apps bieten nicht das, was man zum effektiven Lernen von Latein braucht, da sie zumeist die Stammformen der Wörter nicht mitaufnehmen, findet Paul Hoerenz. Daher entwickelte er mit Discite (lateinisch für „lernen“) eine eigene kostenlose Lern-App, die mit digitalen Karteikarten arbeitet. Die bedienerfreundliche Applikation funktioniert auf allen Mobilgeräten und zeigt Stammformen, Konjugationen und Deklinationen an. Ein Karteikarteneditor erkennt das eingegebene Wort und füllt automatisch die Felder etwa für Stammformen und Bedeutungen aus. Darüber hinaus hilft ein Vokabeltest beim Pauken: Eine Lernseite geht die Vokabeln der Sammlung so lange durch, bis man sie auswendig kann. Discite wird kontinuierlich weiterentwickelt, auch andere Sprachen sind schon in Planung.

De gaue Sekerheid an de Slötel – das bessere Warndreieck

De gaue Sekerheid an de Slötel – das bessere Warndreieck

Bei einem Verkehrsunfall kommt es auf jede Minute an: Zuerst schnell die Unfallstelle absichern und dann Erste Hilfe leisten. Lisa Paulsen entwickelte ein aufblasbares Warndreieck, das kinderleicht aufgestellt werden kann. Es ist so klein und leicht, dass es an jeden Schlüsselbund und in jede Jackentasche passt. So kann es auch von Motorradfahrern sowie Fußgängern mitgeführt werden und ist im Notfall schnell griffbereit. Dank eingebautem Knicklicht leuchtet das Warndreieck auch im Dunkeln. Durch seine pyramidale Form ist es – im Gegensatz zum klassischen Warndreieck – von allen Seiten gut zu erkennen. Die Jungforscherin verwendete überwiegend kompostierbare und umweltschonende Materialien, mit Ausnahme einer kleinen Gaskartusche, die zum Aufblasen des Warndreiecks benötigt wird.

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.

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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