Fachgebiet "Technik"
Ein Kühlschrank, der keinen Netzstecker braucht - Kühlen mit dem Peltierelement
Sophia Helene Becker (12) und Lukas Herbst (12)
"Unser Ventilator auf dem Kamin hat keinen Stecker. Er hat ein Bauteil, das Wärme in Strom umwandeln kann: ein Peltier-Element. Wir wollen untersuchen, ob das auch anders herum geht. Dazu schließen wir das Bauteil an Strom an und messen, ob es einen Temperaturunterschied gibt. Wenn ja, dann bauen wir aus mehreren solcher Bauteile einen Kühlschrank, der mit Solarstrom betrieben werden soll. Damit ist er unabhängig von einer Steckdose und kann auch in entlegenen Gegenden genutzt werden, um zum Beispiel Medizin zu lagern."
Faszination 3D-Druck
Anton Roscher (12), Fabian Nikolas Sichmund (12) und Walter Klaus Dumke (12)
"Da wir schon immer Interesse am 3D-Druck hatten, wollten wir herausfinden, wie man mit verschiedenen Filamenten drucken kann. Dazu mussten wir uns zuerst mit CAD-Programmen beschäftigen, um eigene Entwürfe drucken zu können. Wir entschieden uns für einen Becher. Zum Drucken benutzten wir den Drucker Tronxy Crux1."
Leicht und doch stabil - wie fest und wärmedämmend ist Wabenpappe?
Thore Herrberger (10)
"Unterschiedliche Wabenpappen als Verpackungsabfall mit gleicher Größe werden auf verschiedene Belastungen getestet. Dabei wird die Größe der Waben und die Deckschicht der Waben sowie das Gewicht der einzelnen Pappen betrachtet. Ziel ist die Erkenntnis der Festigkeit der Wabenpappen trotz ihres leichten Gewichtes. Weiterhin wurden Dämmeigenschaften der Wabenpappen untersucht und ein Ausblick auf praktische Verwendungsmöglichkeiten aufgezeigt."
Smartes Energiesystem für den Haushalt: Vorhersage und Stromsteuerung
Kelechi Okoro (14)
"Wenn man Strom aus erneuerbaren Energieträgern, wie z. B. Wind- oder Solarkraft, für Haushalte nutzen möchte, um den Stromverbrauch seiner technischen Geräte zu decken, steht man oft vor dem Problem, nicht genau zu wissen, wie viel Strom produziert wird. Demnach weiß man auch nicht, wo es sinnvoll wäre, den generierten Strom am besten zu nutzen. Ich habe mich daher gefragt, ob es möglich ist, sogenannte Power-Forecasting-Systeme, welche es bereits in industriellen Anwendungen gibt, für mein Projekt zu verwenden. Dieses könnte ich dementsprechend mit einem Energiesteuerungssystem kombinieren, sodass eine Prognose der Energie, die bei einer selbst gebauten Energieanlage entsteht, erstellt wird und an verschiedene Haushaltsanwendungen verteilt wird."
Adaptive Soundscaping - Wie kann man Schall steuern?
Edwin Lantelme (18) und Nikolaus Spindler (18)
"Im Rahmen des Jugend-forscht-Projekts wurden zwei Lautsprecher mit nahezu idealem Frequenzgang entwickelt. Ein Lautsprecher erhielt ein invertiertes Signal, um gezielt Teile des Abstrahlbereichs zu unterdrücken und den Abstrahlbereich dynamisch zu steuern. Ein Raspberry Pi und ein Audiointerface ermöglichen die gleichzeitige Ausgabe von Original- und invertiertem Signal. Durch einen Algorithmus wird das System raumspezifisch kalibriert, sodass an definierten Positionen Schall via destruktive Interferenz ausgeschaltet werden kann. Die Ergebnisse belegen, dass Signalmodifikationen wie Invertierungen die Schallabstrahlung beeinflussen und vielfältige Anwendungen in der Raumakustik und Schallfeldgestaltung erlauben. Auf Basis dieser Erkenntnisse wird nun ein 'Schallraum' um einen simulierten Messestand realisiert, in dem Audioinhalte in einem definierten Radius hörbar bleiben und darüber hinaus weitestgehend ausgelöscht werden."
Effizienteres Heizen - Verbesserung der Wärmeleistung bei Heizkörpern
Jonathan Kirchner (18) und Linus Cebulla (17)
"Der Gegenstand des oben genannten Projektes ist es, die Wärmeabgabeleistung von Konvektionsheizkörpern auch bei niedrigen Vorlauftemperaturen zu erhöhen, wodurch beim Heizen mit Wärmepumpen Materialkosten gespart werden können. Das soll durch kleine Veränderungen der im Heizkörper enthaltenen Konvektorbleche erzielt werden, durch die die Konvektionsströmung positiv beeinflusst wird."
Instrument zur Positionsbestimmung verschiedener Gestirne
Constantin Quackatz (15) und Lorenz Briest (14)
"Die Sterne am Nachthimmel faszinieren die Menschen auf der Erde seit Jahrtausenden. Früher wurde zur Bestimmung ihrer Position ein Sextant verwendet. Dieser ist jedoch veraltet und weist einige gravierende Probleme auf, wie zum Beispiel die Notwendigkeit einer klaren Sicht auf den Horizont. Die Lösung einiger dieser Probleme haben wir uns in diesem Projekt zur Aufgabe gemacht. Um diese Probleme zu lösen, konstruierten wir einige 3D-Modelle für einen Apparat, mit dem wir auf möglichst einfache Weise präzise Messungen durchführen können. Um die eingestellten Winkel genau messen zu können, verwenden wir außerdem zwei Potentiometer, die die Werte auslesen und auf einem Display anzeigen."
NodeRED-All-Sky-Camera
Connor Walther (18)
"Allsky-Kameras ermöglichen sowohl astronomische als auch Wetterbeobachtungen für den Astronomieunterricht und interessierte Hobbyforscher. Dabei handelt es sich meist um Selfmade- und Opensource-Projekte. Solche Projekte haben zwar viele Optionen, aber darüber hinausgehende Anpassungen und Erweiterungen fordern von einem Anfänger tiefere Programmierkenntnisse und Kenntnisse zum Aufbau der vorliegenden Software. Das Projektziel ist die Entwicklung eines neuen Allsky-Kamera Projektes mit besseren Voraussetzungen zur eigenen Weiterentwicklung. Dabei wird auf die IoT Software Node-Red gesetzt, welche eine übersichtliche Programmdarstellung bietet und für Anfänger eine steile Lernkurve hat. Zum Softwarepaket wurden bereits alle Grundfunktionen und viele Erweiterungen entwickelt. Der Projektumfang schließt zusätzlich die Eigenentwicklung einer Hardware ein, welche den extremen Witterungsbedingungen am Ausstellungsort im Freien standhalten muss."
Optimierung der Effizienz einer Kleinwindkraftanlage für den privaten Haushalt
Dana Karatkevich (18) und Oliver Fritz Oberender (17)
"Aufgrund des Klimawandels sollten private Haushalte auf dezentrale Energieversorger umsteigen. Deshalb beschäftigten wir uns im vergangenen Jahr mit der Steigerung der Effizienz von Kleinwindrädern. Dabei nutzen wir die Annahme, dass die konvexen Turbinenteile von Widerstandsläufern einen Rücktrieb erzeugen, der den Wirkungsgrad eindämmt und entwickelten eine neue effizientere Rotorform, die wir als Patent anmeldeten. Außerdem erhöhten wir die Geschwindigkeit des einströmenden Windes durch das Einbauen eines Strömungstrichters. In diesem Wettbewerbsjahr wollen wir unsere Kleinwindkraftanlage verbessern. Dazu optimierten wir die Rotoren weiter und konstruierten Turbinen lediglich aus unseren Verblendungselementen. Zusätzlich entwickelten wir eine Windausrichtung und Sturmsicherung für einen sicheren Gebrauch im privaten Haushalt."
Einfluss der Wärmebehandlung auf Gefüge und Härte von C60-Stahl
Edwin Lantelme (18)
"Diese Arbeit untersucht den Einfluss von Wärmebehandlungen auf die Gefügestruktur und Härte von untereutektoidem Stahl am Beispiel von C60. Die zentrale Fragestellung ist, wie verschiedene Abkühlmethoden und Anlassprozesse die mechanischen Eigenschaften verändern. In einem experimentellen Ansatz wurden sechs Proben unterschiedlichen Wärmebehandlungen unterzogen, darunter Luft-, Wasser- und Ölabkühlung sowie Anlassen bei verschiedenen Temperaturen. Die Gefügestruktur wurde metallographisch analysiert und die Härte mittels Vickers-Prüfung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Härte mit steigender Abkühlgeschwindigkeit zunimmt und Martensitbildung zu besonders hohen Härtewerten führt, während Anlassen diese reduziert. Eine quantitative Analyse bestätigte den Kohlenstoffgehalt der Proben. Die gewonnenen Erkenntnisse sind für industrielle Anwendungen relevant, etwa bei der gezielten Anpassung von Stählen für Maschinenbau und Werkzeugherstellung."