Gymnasium Spaichingen, Spaichingen Regionalwettbewerb Jugend forscht 2019/2020 in Tuttlingen

Beim Regionalwettbewerb Jugend forscht stell­te das Gymnasium Spaichingen erneut die größ­te Zahl an Projekten und Teilnehmern. Neben den zwei Regionalsiegerteams wurden auch sieben weitere Projekte aus Spaichingen mit Platzie­rungen bedacht. In der Kategorie Technik konnte sich Sofia Mik gemeinsam mit Jan Reckermann (IKG Tuttlingen) durchsetzen. Beide haben eine in­novative Software- und Elektroniksteuerung für ein intelligentes Batteriemanagement im Bereich der E-Mobilität entwickelt. Sie werden mit ihrem Pro­jekt genauso wie Lorena Koch und Aileen Girschik, die für ihr neuartiges Power-to-X Ver­fahren in der Kategorie Chemie mit dem ersten Platz ausgezeichnet wurden, auf dem Landeswett­bewerb Jugend forscht in Stuttgart antreten.

Die weiteren acht Teams aus Spaichingen wurden in Summe mit sieben zweiten und dritten Plätzen in den Kategorien Arbeitswelt, Technik, Physik, Mathematik und Chemie und zwei weiteren Sonderpreisen ausgezeichnet.

HBM - HOCHEFFIZIENTES BATTERIEMANAGEMENT

Unser Projekt setzt an der Herausforderung an, dass ein Akku von z.B. einem Elektroauto aus einer Reihenschaltung von mehreren verschieden schnell alternden Akkuzellen besteht. Wir haben ein Sys­tem entwickelt, welches die einzelnen Zellen der Schaltung individuel unterstützt, damit die gesamte Kapazität aller Zellen vollständig nutzbar ist.Dafür haben wir eine eigene Steuerelektronik und einen Algorithmus entwickelt, die die Unterstützung der schwächeren Zellen gewährleisten. Durch die somit erreichte Erhöhung der Reichweite und Lebensdauer können nicht nur signifikante Kosten eingespart werden, sondern auch die Umweltbelas­tung reduziert werden.

POWER-TO-X: ALKANE, ALKENE UND WASSERSTOFF AUS BIOLOGISCHEN QUELLEN

Wir untersuchen und entwickeln ein Verfahren mit zugehörigem Reaktor welcher zur elek­trochemischen Gewinnung von Kohlenwasserstoffen und Wasserstoffen aus biologischen Quel­len dient. Die hierfür benötigten Fettsäuren können sowohl aus bestimmten Planzen als auch aus Algen isoliert werden. In einem von uns konstruierten Reaktor erfolgt bereits unter Einsatz geringer elektrischer Leistung die Umsetzung zu kurzkettigen Kohlenwasserstoffen. Als Begleitprodukt lässt sich Wasserstoff abschneiden.

GENERATOR-TRIMMRAD

Ziel des Projekts ist der Umbau eines ausgemusterten Heim­trainers zur Erzeugung von elektrischer Energie, die mithilfe eines Wechselrichters in das 230-V-Netz der Schule eingespeist werden soll. Um möglichst umweltgerecht und kos­tengünstig das Projekt umzusetzen, wurden viele Bauteile aus früheren Projekten verwendet. Zuallererst mussten wir eine passende Übersetzung finden, mit welcher wir die vom Genera­tor gefordete Drehzahl erreichen konnten. Die größte Heraus­forderung was es, den über 20 kg schweren Generator vibrationsfrei zu verbauen. Auch die elektrischen Schlatkreise zur Spannungsbegrenzung bei Netzausfall sind durchaus anspruchs­voll. Das Trimmrad soll für die Nutzung durch Schüler in der Aula aufgestellt werden.

TESTSTAND ZUR LEBENSDAUER VON SCHEREN

Durch die Verordnung (EU) 2017/745 des Europäischen Parlaments und des Rates über Medizinprodukte sind Hersteller auch „einfa­cher“ Medizintechnikprodukte gezwunden, eine Lebensdauer für ihr Produkt anzugeben. Bei chirurgischen Instrumenten richtet sich dies im Allgemeinen nach der Anzahl der möglichen Sterillisationszyklen. Eine Schere kann jedoch auch durch Abnutzung oder Fehlgebrauch vorzeitig nicht mehr einsetzbar sein. Wir haben daher einen Teststand entwickelt, an dem man Scheren auf ihre Abnutzung mit oder ohne Fehlgebrauch hin untersuchen kann.

BIOLOGISCHE STIFTE AUS NATURFARBEN

In meinem Projekt werde ich aus Lebensmitteln durch Pressen von Pflanzen und anschließendem Extrahieren Farbstoffe gewinnen. Mit­hilfe dieser Farbstoffe möchte ich Stifte herstellen, die umwelt­verträglich sind. Die Stifte sollen auch hautverträglich sein und werden daraufhin von mir getestet.

MATHE-DUELL

Wir haben ein Mathespiel entwickelt, das gute Konzentration erfordert. Im Spiel geht man durch eine Welt, in welcher die Gegner durch Mathe-Duelle besiegt werden müssen. Das Ziel ist es, die Aufgaben so schnell wie möglich zu lösen, wobei die Duelle immer schwerer werden. Das Finale ist die Mathe-Duell-Show.

GERÄT ZUR BESTIMMUNG DES PLANCKSCHEN WIRKUNGSQUANTUMS

Ziel des Projekts ist es, eine Low-Cost-Messeinrichtung zur Bestimmung des Planckschen Wir­kungsquantums im Physikunterricht zu entwickeln. Hierzu erstellten wir Kästen mit LEDs, die man in das Gehäuse einer Fotozelle zum Messen einschrauben kann, und machten das Ge­häuse lichtdicht. Wir maßen die Werte der ver­schiedenen LEDs mit der Fotozelle und rechneten mit Ihnen eine Näherung zum Planckschen Wirkungsquantum aus. Unser Wert wich um 3% vom Literaturwert ab. Die Abweichung der unverän­derten Standardzelle liegt nach Herstellerangaben bei +/-15%. Unsere Verbesserungen haben die Genauigkeit des Gerätes für den Versuch also deutlich optimiert. Zusätzlich haben wir bei unserern Messungen beobachtet, dass die Ablöseenergie des Fotozellenmaterials keine Konstante ist, was im Widerspruch zu bisheri­gen Aussagen steht. Diese neue Hypothese werden wir mit weiteren Messungen überprüfen.

SNIPS - INTELLIGENTER HASENSTALL

Das Problem, welches viele Haustierbesitzer kennen, ist das regelmäßige Füttern. Unter Zeitdruck kann das vergessen werden. Zudem würde man unterwegs oder wenn man einmal über das Wochenende weg ist, gerne wissen, ob die Tiere noch genügend Futter oder Wasser haben. Auch wüsste man gerne, ob es ihnen vielleicht zu heiß oder zu kalt ist. Dafür haben wir nun eine Lösung entwickelt! Unser Projekt macht es möglich, Temperatur sowie den Futter- und Wasserstand zu mes¬sen. Die Daten werden digital verarbeitet, um auch von unterwegs zu sehen, ob das Haustier noch genügend Nährstoffe zur Verfügung hat.

ALTGLAS-SORTIERER

Unser Projektziel ist die Automatisierung der Altglassortierung, wobei wir uns die Plastikflaschenabgabe als Vorbild neh­men. Wir wollen eine farbliche Trennung für Glasflaschen erreichen, da wir auch Sehbehin­derten die Möglichkeit geben möchten, ihre Glasflaschen farbgerecht zu sortieren. Dieses wollen wir mit einem Förderband zum Transport und LDRs zur Farberkennung und Trennung der Flaschen erreichen. Dabei informierten wir uns als erstes über den Bau und die Funktionswei­se eines Förderbands. Um das alles zeitlich zu bewältigen, entwickelten wir arbeitsteilig an dem Programm und der Schaltung bzw. an dem Förderband, da wir hier deutliche Verbesse­rungsmöglichkeiten sehen.

 SPIELKEGELZUFÜHRUNG DURCH VIBRATIONSZUFÜHRUNG

In vielen Bereichen der Industrie ist es notwendg, Werkstücke in eine bestimme Postition zu bringen. Das In-Position-bringen kann mithilfe von Vibrationszuführungtechnik maschinell erstezt werden. Unser Projekt führt Spielkegel stehend zu, weil dies in bestimmten Prozessen der Spielzeugindustrie nötig ist. Das Sortieren nach deren Lage erfolgt über verschiednene Funktionen, die von uns in der Schwingschale individuell an­gefertigt wurden. Für unser Projekt bedeu­tet dies, dass wir die von uns entwickel­te Schwingschale an einen ebenfalls von uns entwickelten Linearförderer anschließen, der die sortierten Spielkegel abtransportiert, ohne dass sich die Schwingfrequenzen gegenseitig beeinflussen. 

 

 

 

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