haribo kinderschuh

Kurzbeschreibungen
In der Woche vom 23. Bis 27. Februar 2015 fand für die Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen
sieben und acht die wissenschaftliche Projektwoche statt. Im Folgenden beschreiben sie kurz, worin
ihre Projektarbeit bestanden hat.
Von Schülern der Klassenstufe sieben bearbeitet:
Thema: Wie funktionieren Stoßdämpfer?
Betreuer: W.-D.-Bretschneider
Institut: Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW)
Bearbeitet von: Laura Patrice Brunner; Jason Pascal Schmidtgall; Samira Hiller
Damit komfortable Limousinen auch wirklich komfortabel sind, benötigt man weiche Stoßdämpfer!
Als wir am Montag in das 2. Büro von Herrn Bretschneider eingetreten sind, fiel uns als erstes ein
Magneto-Rheologischer Dämpfer auf. Wir wussten allerdings noch gar nicht, dass dieses Gebilde ein
Stoßdämpfer sein sollte, denn eigentlich hatten wir noch keine Ahnung was das ist.
Während der Woche recherchierten wir als erstes im Internet einiges zu unserem Thema. Danach
hatten wir eine Aufgabe: Wir sollten einen geeigneten Regler durch Messungen finden, der für den
Stoßdämpfer, welchen wir zur Verfügung hatten, verwendet werden kann. Insgesamt haben wir 4
Messungen gemacht, welche wir in Tabellen protokollierten. Am Ende hat sich herausgestellt, dass
der Regler, welchen wir als letztes testeten, der geeignetste ist.
Am Donnerstag machten wir dann noch das Plakat, und am Freitag hielten wir unseren Vortrag, den
wir nebenbei vorbereiteten.
Das ist der Magneto-Rheologische Dämpfer, mit welchem wir gearbeitet haben:
Thema: Der Wendelförderer - Teilezuführung bei vollautomatischen Montagemaschinen
Betreuer: Herr Stelzner
Institut: XENON, Firma für Automatisierungstechnik
Bearbeitet von: Florian Keller, Jakob Trojok und Maurice Garand, Klasse 7a
Mit dem Wendelförderer werden Bauteile einer Montagemaschine vollautomatisch zugeführt.
Aufgabe war es einerseits herauszufinden, wie der Wendelförderer funktioniert. Andererseits ging
es um das Entwerfen eines Wendelförderers für ein spezielles Bauteil, da jedes Teil perfekt
ausgerichtet sein muss, damit es von der Montagemaschine verarbeitet werden kann.
Zur Ermittlung der Funktionsweise des Wendelförderers haben wir uns einen in Betrieb angeschaut
und uns von einem Fachmann (Herr Badke) erklären lassen, wie der Wendelförderer die Bauteile die
Wendel nach oben bringt. Die erhaltenen Informationen schrieben wir nieder. Dann sahen wir uns
eine Beispielschikane an. Eine Schikane dreht die Bauteile in die richtige Lage oder wirft falsch
positionierte Teile wieder auf den Topfboden. Danach entwarfen wir selber eine Schikane für das
Gehäuse eines Öldruckschalters. Diesen Entwurf mussten wir allerdings mehrmals überarbeiten. Am
Ende wurde die Schikane teilweise von einem Ingenieur der Firma XENON konstruiert.
Thema: Off-Line-Programmierung für Industrieroboter
Betreuer:
Herr Dr. Flemming
Institut:
Institut für Fertigungstechnik
Bearbeitet von: Moritz Gentsch und Linus Langhans, Kl. 7c
Mithilfe der Off-Line-Programmierung von Industrierobotern kann man mögliche Fehler im
Programm rechtzeitig entfernen.
Unsere Aufgabe war es, einen Industrieroboter so zu programmieren, dass er ein Spiel spielt, in dem
es darum ging, verschieden große Ringe, die am Anfang in einer beliebigen Reichenfolge sind, zu
ordnen.
Als erstes musste man den Roboter dazu bringen, sich die einzelnen Ringe zu nehmen, zu vermessen
und diese auf die Stäbe zu verteilen. Dann sollte der Roboter die Ringe vergleichen und in der
richtigen Reihenfolge wieder auf den ersten Stab legen. Dies erwies sich als schwierig, da das
Programm universell anwendbar sein sollte und man daher an vielen Stellen umdenken musste,
damit der Roboter verschiedene Ringreihenfolgen ordnen kann. Nachdem das Programm vorerst
fertig war, testeten wir es an einer Simulation mit verschiedenen Situationen, um mögliche Fehler
zu entfernen. Als das Programm für endgültig fertig erklärt wurde, konnte man es an dem echten
Roboter testen.
Thema: Ermittlung der erforderlichen Leistung für ein elektrisches Triebfahrzeug
Betreuer: Frau Dr. Ing Sabine Hammer, Herr DI Jochen Kriesel
Institut: Institut für Bahnfahrzeuge und Bahntechnik
Bearbeitet von: Christoph Schmidt, Ede Zschaber, Noah Rullmann
Man kann die erforderliche Leistung für ein elektrisches Triebfahrzeug berechnen. Dafür gibt es
spezielle Formeln.
Aufgabe war es, zu berechnen, welche und wie viele Widerstände sich einer Zugfahrt
entgegenstellen. Ebenfalls waren die technischen Daten für die Berechnung der erforderlichen
Zugkraft nötig. Mit diesen Daten konnten wir die Mindestzugkraft berechnen.
Zuerst erhielten wir die von uns zur Berechnung benötigten Daten und Formeln, in welche wir die
passenden Daten einsetzen konnten, z.B. die Masse von Triebfahrzeug und Waggons, die
Frontfläche der Lokomotive, die Achsenanzahl u.ä. Des Weiteren berücksichtigten wir die
Streckenwiderstände (Bögen, Tunnel, Neigungen, ...). Aus der Fülle der Werte konnten wir die
benötigte Leistung für verschiedene Streckenformen berechnen.
Thema: Ein Abbild der Wirklichkeit – Computergestützte Modellierung von Eisenbahnnetzen
Betreuer: Herr Dr. Opitz, Herr Menz, Herr Wolf
Institut: Technische Universität Dresden – Fakultät Verkehrswissenschaften
Bearbeitet von: Hannes Hartmann, Ilka Jaschinski und Beate Stoppa Kl. 7b
Die Abbildung von Infrastruktur am Computer kann durch Graphen erfolgen. Wie genau, haben wir
herausgefunden.
Aufgabe war es, herauszufinden, was alles zur Infrastruktur gehört und was davon der Computer
benötigt. Des Weiteren sollten wir ermitteln, wie man die Infrastruktur mithilfe von für den
Computer verständlichen Graphen darstellen kann.
Zuerst lernten wir die Infrastruktur in den Grundzügen kennen. Danach besichtigten wir die
Modelleisenbahn der TU Dresden und gewannen so wichtige Erkenntnisse, um die Infrastruktur
dann für den Computer anzupassen. Wir lernten die Graphenmodelle von Eisenbahnnetzen kennen,
und konnten dann zwischen makroskopischen und mikroskopischen Modellen unterscheiden.
Mit unserem Wissen konnten wir uns die Fahrplanberechnung erschließen.
Thema: Die Simulation von Zugfahrten
Betreuer: Herr Dr. Opitz; Peter Wolf; Norbert Menz
Institut: TU Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften
Bearbeitet von: Moritz Lindner 7c; Felix Weigel 7c; Richardt Kühne 7c
Durch Simulationen von Zugfahrten kann man diese nachstellen und daraus u.a. technische
Erkenntnisse für die Entwicklung und Optimierung von Zügen bzw. Zugfahrten nutzen.
Aufgabe war es, herauszufinden, welche Sicherungssysteme bei realen Zugfahrten verwendet
werden müssen, um eine sichere Zugfahrt zu gewährleisten und wie man diese simulieren kann.
Dazu wurden die Parameter (u.a. Bahnhöfe, Signale, Weichen, Stellgleise) für eine Simulation
betrachtet.
Als erstes wurden die physikalischen Unterschiede zwischen Autos und Zügen (z.B. Bremsweg,
Geschwindigkeit, Fahrprinzip Sicht/Nicht-Sicht) betrachtet. Anschließend wurden die Haupt- und
Untergruppen der Sicherungssysteme bei Zugfahrten analysiert. Es werden die Systeme des
Zugleitbetriebes, der Führerraumsignalisierung und der Signalblöcke benutzt. Abhängig von den
verschiedenen Sicherungssystem kann man einen optimalen Fahrplan berechnen, so dass möglichst
viele Züge effektiv, aber auch sicher fahren können (Ermittlung der minimalen Zugfolgezeit). Dazu
nutzt man das Modell der Sperrzeit, womit man Verweilzeiten von Zügen in Streckenabschnitten
berechnen kann.
Thema: Erstellen von 3D-Bildern
Betreuer: M. Sc. Melanie Kröhnert, Dipl. Ing. Robert Meichsner
Institut: Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung
Bearbeitet von: Christoph Belger, Julian Großmann und Jesko Rettkowski Kl.7c
Die Photogrammetrie dient vorrangig zur Erzeugung von 3D-Modellen von Landschaften und
unbelebten Objekten.
Aufgabe war die Erstellung von 3D-Modellen von belebten Objekten, in diesem Fall von unseren
eigenen Körpern. Zuerst erlernten wir den Umgang mit der Software Agisoft Photo Scan. Bevor wir
die Modelle unserer Körper erstellt haben, testeten wir unser Wissen, indem wir 3D-Modelle von
unbelebten Objekten erzeugten.
Wir nahmen von den Objekten viele Bilder, von allen Seiten, mit einem digitalen Fotoapparat auf
und fügten sie in die Software ein. Diese errechnete uns die 3D-Daten und erzeugte daraus 3DModelle.
Mit dem verwendeten Verfahren ließen sich somit auch 3D-Modelle von lebenden Objekten
erzeugen.
Abbildung: 3D-Modell einer Buddhastatue
Thema: Untersuchung des Verhaltens eines kleinen Motor-Generator-Satzes
Betreuer: Herr D. Kästner
Institut: HTW (Hochschule für Technik und Wirtschaft)
Bearbeitet von: Minh Long Vu, Jouko Krönicke, Arthur Collard; Klasse 7
Kurzfassung:
Mit der Automatisierungstechnik kann man vieles vereinfachen. Das Ziel unseres Projektes war die
Drehzahlregelung eines kleinen Motor-Generator-Satzes zu bestimmen.
Zuerst haben wir durch das Programm MATLAB eine Voltzahl eingegeben. Diese Voltzahl wurde
dann durch eine Stromquelle in den Motor geleitet. Somit konnten eine Drehzahl beim Generator
ablesen.
Dasselbe haben wir auch mit dem Generator gemacht. Das Ziel war dabei so nah wie möglich an die
Drehzahl zehn zu gelangen. Das führte uns zu einem Zwischenergebnis. Jetzt konnten wir mit der
Bestimmung der Drehzahl Regelung beginnen. Um die Drehzahlregelung herauszufinden mussten
wir in beiden Feldern des Programms (Motor und Generator) jeweils ungefähr die Hälfte eintragen.
Als letztes mussten wir eine Störung (beim Generator mehr oder weniger Volt) einbauen und
schauen, ob das Programm automatsch mehr Volt in den Motor leitet damit diese Störung
aufgehoben wird. Nach ein paar Änderungen der Werte, haben wir das auch geschafft und haben
somit unser Ziel erreicht.
Thema: Messung von Radioaktivität in der Umwelt
Betreuer: Fr. Dr. Abraham
Institut: Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
Bearbeitet von: Benjamin Damm, Jakob Risto und Oskar Kirchner
Überall auf der Erde herrscht radioaktive Strahlung. Sie wird regelmäßig gemessen. So kann man
Gefahren vermeiden.
Aufgabe war es den Radongehalt an verschieden Stellen in Sachsen zu messen.
Zur Messung des Radongehaltes in der Probe werden die Zerfälle der Atome pro Sekunde gemessen.
Dafür gibt es verschiedene Messmethoden. Das Ergebnis besagt: Unterhalb der Erdoberfläche ist der
Wert um ein Vielfaches größer als oberhalb der Erdoberfläche.
Thema: Vermessung des Schulgeländes der Manos
Betreuer: Frau Bruschke, Herr Steinborn, Frau Schäfer
Institut: Hochschule für Technik und Wirtschaft
Bearbeitet von: Lisa-Marie Müller, Jerome Teuser und Erik Wolff, Kl. 7
Mit einem Tachymeter, der Infrarotstrahlen aussendet, und einem Reflektor mit einem eingebauten
Prisma kann man Punkte und Strecken mit einer Genauigkeit von 5 cm im Gelände messen.
Aufgabe war es, das Schulgelände der Manos zu vermessen, diese gemessenen Punkte am
Computer auszuwerten und einen Lageplan des Schulhofes zu erstellen.
Zur Ermittlung aller wesentlichen Punkte des Schulhofes wurde ein Reflektorstab an dem zu
vermessenden Punkt aufgestellt. Anschließend wurde mit Hilfe des Tachymeters, das im Zentrum
des Schulhofes stand, die Strecke und Entfernung zum Punkt ermittelt.
Danach wurden am Computer mit Hilfe des Programms GEOgraf A3 die bereits gemessenen Punkte
manuell richtig miteinander verbunden. Somit konnte der Lageplan des Schulgeländes erzeugt
werden, der Bäume, Zäune, Gullydeckel und die Sporteinrichtungen des Schulhofes detailliert zeigt.
Thema : Elektrische Energiespeicher in der Nanowelt
Betreuer: Steve Kupke; Steve Knebel
Institut: NaMLab
Bearbeitet von: Andrej Chaplygin; Anton Holfeld; Peter Abraham, Kl. 7
Mit Kondensatoren lässt sich Energie in Form von Ladungen speichern. Dies wird bei Computerchips
und dem Kamerablitz verwendet.
Aufgabe war die Herstellung eines Metall-Isolator-Metall-Schicht-Kondensators und dessen
elektrische Charakterisierung. Dabei sollte die Dielektrizitätszahl des Isolators Zirkonoxids bestimmt
und mit der des Siliziumoxids verglichen werden. Der von uns hergestellte und für die Messungen
verwendete Kondensator besteht aus zwei Metallschichten (Titannitrid), die mit einer dünnen
Isolatorschicht (Zirkonoxid) getrennt sind.
Zuerst haben wir einen Kondensator hergestellt. Dazu wird ein Reinraum genutzt. Für die
Beschichtung der Titannitridprobe wurde eine Sputtermaschine verwendet. Durch das Sputtern
wurde Zirkonoxid aufgetragen. Danach wurde mit einem Elektronenstrahlverdampfer Titan
verdampft. Das Titan verbandt sich mit dem atmosphärischen Stickstoff und wurde als Titannitrid
die dritte Schicht des Kondensators. Anschließend wurde durch thermisches Verdampfen
Aluminium auf den Kondensator gebracht, um bessere elektrische Messungen zu ermöglichen und
eine Struktur zu erhalten.
Mit einer Messstation wurden die Werte der Stromstärke, Kapazität und Fläche gemessen. Diese
konnten dann zur Berechnung der Dielektrizitätszahl genutzt werden. Bei der Berechnung der
Dielektrizitätszahl des Zirkonoxids, hat sich erwiesen, dass diese fünfmal höher ist als die des
Siliziumoxids. Daraus schlussfolgert sich, dass die Nanokondensatoren aus Zirkonoxid bessere
Eigenschaften besitzen, als die aus Siliziumoxid: bei gleicher dielektrischer Kapazität haben die
Kondensatoren aus Zirkonoxid eine fünfmal dickere Isolatorschicht. Das führt zu einer drastischen
Verringerung des Leckstroms.
Thema: Leichtbau - Von der Natur abgeschaut
Betreuer: Herr Dr. Andreas Kempe, Herr Dr. Friedrich Ditsch
Institut: Institut für Botanik
Bearbeitet von: Gill, Diana; Tóth, Emese; Vo, Hai My
Die Definition von Leichtbau ist, etwas stabil, aber auch mit möglichst wenig und leichtem Material
zu bauen.
Unsere Aufgabe war herauszufinden welche Art von Grundgerüst sich am besten für den Leichtbau
eignet.
Um herauszufinden, welches Rohr oder welche Stange für den Leichtbau am besten geeignet ist,
haben wir den E-Modul (Steifigkeit) und die Bruchkraft (Festigkeit) von einem Agavenblütenstand,
Bambusrohr, Plastikrohr, Aluminiumrohr, Aluminiumstange und einem Stahlrohr gemessen nach
dem 3-Punkt-Biegeversuch an der Biege-, Zug- und Druck-Prüfmaschine. Dabei kam raus, dass
Stangen zwar stabiler waren als Rohre, aber viel mehr Masse haben. Der Bambus und die Agave,
bezogen auf die Dichte, sind mit einer der stabilsten. Beides sind Rohre, die in der Mitte stabilisiert
sind. Der Bambus besitzt in bestimmten Abständen Querwände, die mit der Rohrwand verwachsen
sind. Die Agave hat eine weiche leichte Füllung in einer harten Außenwand.
Beim zweiten Teilexperiment haben wir Plastikrohre nach dem Prinzip der Agave und des Bambus
nachgebaut. Wir stopften die Rohre mit Styrodur aus und haben die Bruchkraft und den E-Modul
gemessen. Der E-Modul war beim Model der Agave am größten, als zweitgrößtes kommt der des
Bambus und zum Schluss das hohle Plastikrohr. Auf die Dichte bezogen kommt jedoch bei Bambus
und Agave mehr Masse dazu als Stabilität. Das liegt daran, dass das nur Modelle sind und
bestimmte Bedingungen nicht erfüllt werden können (z.B. dass die Querwände beim Bambus mit
der Rohrwand verwachsen sind). Allgemein sind also Rohre mit einer Füllung mit geringer Masse
sehr stabil.
Thema: Bauen eines Mikrofluidischen Chips
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Andreas Richter, Cesare Pini, M.Sc.,
Dipl.-Ing. Georgi Paschew, Dipl.-Chem. Marcus Tietze
Institut: Polymere Mikrosysteme
Bearbeitet von: Simon Binder, Lea Nicolas und Helen Vogt
Die Mikrofluidik untersucht chemische und biochemische Reaktionen in mikrofluidischen Chips.
Diese haben kleine Tunnel in sich, in denen die Reaktionen ablaufen können. Mit biochemischen
Reaktionen können zum Beispiel Blutanalysen und DNA untersucht werden.
Unsere Aufgabe war es, so einen mikrofluidischen Chip und ein Hydrogel zu bauen.
Ein Hydrogel ist ein gelatineähnliches Gel, welches sich ausdehnt, wenn es mit Wasser
in Berührung kommt und zusammenzieht, wenn es mit Alkohol in Berührung kommt.
Es wird für Steuerungszwecke der Flüssigkeiten in den mikrofluidischen Chips verwendet.
Um ein Relief für die Tunnel im Chip herzustellen, wurde zunächst ein objektträgerähnliches Glas mit
Chemikalien gereinigt und mit einer Folie laminiert. Danach wurde eine Maske mit Löchern dort, wo
später mal die Tunnel hin sollten, auf das laminierte Glas gelegt.
Jetzt wurde das Glas mit starker UV-Strahlung belichtet. Dann wurde die laminierte Folie
abgezogen und darunter blieb eine dünne Kunststoffschicht von ihr am Glas hängen. Diese Schicht
war dort, wo die UV-Strahlung hingekommen war, fest mit dem Glas verbunden.
Danach wurde das Glas mit chemischen Mitteln entwickelt, so dass die nicht mit dem Glas
verbundene Kunststoffschicht abgelöst wurde. Jetzt hatte man ein Relief von den Tunneln, was aber
noch auf einer heißen Platte aushärten musste. Daraufhin musste man eine Lösung auf das Relief
geben. Diese wurde dann fest und man hatte den Abdruck des Reliefs, also den der Tunnel. In den
musste man dann dort Löcher reinstechen wo später die Flüssigkeit eingespritzt werden sollte. Jetzt
musste man das Hydrogel herstellen. Die Lösung dafür wurde aus 2 kunststoffartigen Komponenten
zusammengemischt, auf ein Glas gegeben, mit einer Form in viele kleine Stücke unterteilt und mit
UV-Strahlung belichtet. Danach musste man es abspülen und die einzelnen Hydrogele abnehmen.
Ein Hydrogel wurde dann in den Abdruck in eine Schnittstelle von mehreren Tunneln
gelegt. Danach musste man den Abdruck mit dem Hydrogel und ein Stück Glas in einen
Vakuumschrank legen und mit Plasmastrahlen beschießen, damit die Moleküle der Oberfläche von
beiden getrennt werden und man das Glas dann einfach auf den Abdruck legen konnte und es sich
mit dem Abdruck von selbst verband. Dadurch wurde der Abdruck zu vielen kleinen Tunneln, wo
man an den Seiten Flüssigkeiten einspritzen konnte. Jetzt war der mikrofluidische Chip fertig.
Thema: Forschung zu landwirtschaftlichen Maschinen/Geräten an der TU Dresden
Betreuer: Herr Schulze
Institut: AST (Institut für Agrarsystemtechnik)
Bearbeitet von: Laurenz Lamprecht; Franz Loose
Die Ernte von Speise- und Stärkekartoffeln wird in der Landwirtschaft mit dem Kartoffelernter
durchgeführt. Neben der Kartoffel werden dabei zwangsweise sowohl das in ihr enthaltene Wasser
als auch Erdrückstände und Steine mit 'geerntet'.
Aufgabe war die Recherche zum sogenannten Kartoffelsubstraternter, welcher speziell für die Ernte
von Stärkekartoffeln entwickelt wurde. Neben der Funktionsweise sollen vor allem die Vorteile und
der Nutzen dieser Erntemaschine analysiert und herausgearbeitet werden.
Für die Stärkegewinnung muss der Kartoffel zuvor das Wasser entzogen werden und diesen Prozess
übernimmt der Kartoffelsubstraternter. Das ist von Interesse, da das Wasser 78% des Gewichts der
Kartoffel ausmacht.
In einer Datenbank von Diplomarbeiten zu landtechnischen Geräten wurde nach dem
Kartoffelsubstraternter recherchiert. Dabei konnten einer Diplomarbeit zum Thema Informationen
zur Funktionsweise und den Vorteilen dieser Maschine entnommen werden. Weitere Unterlagen/
Anschauungsmaterialen konnten eingesehen werden.
Weiterhin konnte im Institut für Agrarsystemtechnik (AST) ein Kartoffelsubstraternter besichtigt
werden. Ein Experte erläuterte anschaulich die Arbeitsweise. Der Weg der Kartoffeln durch die
Maschine wurde gezeigt und wie das Wasser entzogen wird. Mithilfe einer Skizze ist der genaue
Weg der Kartoffeln für das Plakat anschaulich dargestellt. Die Analyse zeigt, wie viel Gewicht durch
den Einsatz des Kartoffelsubstraternter gespart werden kann.
Es gibt nur drei Stärkefabriken in Deutschland und somit sind die Transportwege sehr weit. Diese
Erfindung lohnt sich also, da viel Gewicht eingespart wird und dadurch geringere Transportkosten
anfallen.
Thema: Pneumatik
Betreuer:
Herr Lohse, Herr Hepke, Frau Wagner
Institut:
Institut für Fluidtechnologie
Bearbeitet von: Lorenz Ueberfuhr 7b, Sasha Seliger 7c, Fabian Babucke 7c
Mit der Anwendung von Pneumatik können Kräfte und Bewegungen nutzbar gemacht werden.
In der wissenschaftlichen Woche ging es um die Grundlagen der Pneumatik mit Erkundung von
Anwendungsmöglichkeiten am Bestückungsautomaten, Handhabungssystem und am
Zylinderversuchsantrieb.
Anhand von Anwendungsmöglichkeiten der Pneumatik am Bestückungsautomaten,
Handhabungssystem und Zylinderversuchsstand wurden die Einzelkomponenten Zylinder und
Ventile untersucht. Eingehend darauf konnten Gesetze gefunden, erklärt und angewendet
werden. Das Handhabungssystem ist ein Beispiel für die Automatisierungstechnik. Mit Hilfe des
Schaltplans wurde dazu ein Programm zur Automatisierung des Gerätes erstellt. Am
Zylinderversuchsstand wurden Messungen vorgenommen. Diese Messungen bezogen sich auf ein
Gewicht, welches durch Zylinder bewegt wurde.
Thema: Numerische Untersuchung zur Tiefseetauglichkeit der Nautilus
Betreuer: Kühn, Tino
Institut: TU-Dresden Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Massivbau
Bearbeitet von: Müntzner, Yanneck ; Collard, Johann
1. Recherche von Technischen Daten
2. Recherche von Fakten zur Tauchtiefe (50-60m)
3. Überschlagen der Werte Ergebnis: 70
4. Simulieren der Nautilus mit den Rechercheergebnissen mit Ansys Workbench
Ergebnis: 61,401m
5. Simulieren von anderen U-Boot-Typen mit Ansys Workbench
6. Verändern des Materials für die Fenster (Glas-Industriediamant)
7. Simulieren der Nautilus mit neuen Werten Ergebnis: 550m
E
Thema: Aufbau und Programmierung eines Roboterarms
Betreuer: Herr Hamann, Herr Henschel
Institut: HTW Dresden
Bearbeitet von: Tom Blazek, Peter Haiduk, Konrad Rottscholl 7a
Im Laufe des Projekts lernt man den Aufbau eines Industrieroboterarms und wie dieser unter Linux
programmiert werden kann.
Das Ziel war es, einen Roboterarm
zu bauen und diesen dann mithilfe
eines Raspberry Pi’s und 4 Servos zu
steuern. Zum Programmieren
verwendeten wir einen Ausleger
von Scratch. Am Ende sollte es
möglich sein, den Arm mit einer
Tastatur zu steuern.
Im Projekt werdet ihr zuerst eine
Einführung zu dem Raspberry Pi, einem Mini-Computer bekommen, und zunächst über die
folgenden Ziele informiert. Ihr macht euch mit Scratch bekannt, weil ihr ja später mit einem
speziellen Scratch den Roboter programmieren werdet. Nach der Einführung geht's ans Projekt. Um
den Roboter zu bauen schneidet ihr mit einem Laser-Schneider das Holzgerüst aus und bekommt
alle weiteren Teile und Werkzeuge. Nach dem Zusammenbauen wird Programmiert und wenn alles
nach Plan läuft ist er schnell fertig.
Thema: Kuppeln, Schalten, Gas geben - wie funktioniert ein Fahrzeugantriebsstrang?
Betreuer: Dr.-Ing. Volker Quarz
Institut: Institut für Festkörpermechanik
Bearbeitet von: Moritz Roßrucker, Nick Donner und Anton Quarz
In der Festkörpermechanik geht es um Dynamik und Mechanismentechnik,
Betriebsfestigkeit und Schwingungsphänomene in Natur und Technik.
Aufgabe war es herauszufinden, wie ein Antriebsstrang eines Motorrades funktioniert.
Um dies herauszufinden, musste zunächst klar werden, wie der Antriebsstrang aufgebaut ist.
Zu diesen Bestandteilen wurden Informationen gesammelt (Funktionsweise,…). Mithilfe der
Simulationssoftware SIMPACK konnten diese Teile zusammengesetzt und die Funktionen
mithilfe von Berechnungsergebnissen ermittelt werden.
Thema: Nachbau eines Gerätes zur optischen Defektsuche auf Wafern mit Hilfe von
Fischertechnik
Betreuer: Andre , Florian
Institut: KLA-Tencor GmbH
Bearbeitet von: Camilo Flores
Mit Waferinspektoren kann man Wafer auf verschiedene Eigenschaften untersuchen.
Aufgabe war es, ein simples Gerät, mithilfe eines Fischertechnik-Baukastens zu bauen.
Die erste Hürde war es Ideen zu entwickeln, wie das Gerät den Spiegel (fungierend als Wafer)
abscannen und die Defekte (dargestellt mit Stickern) aufspüren und ein Signal abgeben kann. Das
Gerät sollte effizient und recht genau sein.
Zunächst überlegten wir, wie die Platte und/oder die Optik sich bewegen sollten, danach mussten
wir den Winkel des Lichtstrahls berechnen der auf den Fototransistor treffen sollte. Dann mussten
wir ein entsprechendes Gerüst bauen, die Motoren korrekt anschließen, und ein Programm, mit
einem bestimmten anderen Programm, das extra für den Anlass geschrieben wurde, schreiben. Nun
mussten wir noch ein paar Testdurchläufe machen, um die Korrektheit der Software und des
Gerätes zu garantieren.
(Dies ist nicht unser Programm doch mangels Bild habe ich dies genommen)
http://cnx.org/content/m35873/latest/graphics18.jpg Zugriff:02.03.2015 15:14
Thema: Linienfolgeregelung eines mobilen Roboters
Betreuer: Herr Dipl.-Ing. Franke, Herr Dipl.-Ing. John, Herr Dipl.-Ing. Knoll
Institut: Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie
Bearbeitet von: Konrad Nareike, Jason Legler , Konrad Schneider
Mit Hilfe der Linienfolgeregelung kann ein mobiler Roboter einer Linie folgen.
Aufgabe war es, ein Programm für einen mobilen Roboter zu schreiben, mit Hilfe dessen er
einerseits einer schwarzen Linie auf einem weißen Untergrund folgt und andererseits Hindernissen
ausweicht.
Um einen Einstieg in das Arduino-Programm, welches zur Konfiguration des Roboters nötig ist, zu
bekommen, schrieben wir als erstes ein Programm, mit welchem eine Leuchtdiode am Roboter zum
Blinken gebracht wurde.
Anschließend erstellten wir unser erstes Linienfolgeprogramm, bei dem nur ein Lichtsensor
ausgewertet wurde. Damit der Roboter noch zuverlässiger der Linie folgt, wurden für das
Hauptprogramm drei Lichtsensoren verwendet.
Zuletzt haben wir auch noch die beiden Abstandssensoren mit einbezogen, wodurch der Roboter
nun jedes Mal wendete, wenn er ein Hindernis erkannte. Damit war das gesetzte Ziel erreicht.
Als Zusatz ließen wir die Sensorwerte zur ständigen Überprüfung auf dem Display ausgeben.
Thema: Realisieren einer Vorlesemaschine
Betreuer: Frau Prof. Flach
Institut: HTW
Bearbeitet von: Josef Göbel, Johannes Berthold, Roman Jäschke, Kl. 7b
Vorlesemaschinen ermöglichen Dialoge zwischen Maschine und Mensch.
Aufgabe war es Wörter aufzunehmen, die Laute und Diphone (Lautübergänge) herauszuschneiden
und diese dann zu Wörtern und Sätzen zusammenzufügen, wenn man sie in Lautschrift in ein
Programm einfügt.
Zuerst haben wir aus Wörtern, die wir zuvor aufgenommen hatten, die Laute herausgeschnitten.
Danach haben wir uns zwei Sätze ausgedacht, die wir bei der Präsentation benutzen wollten und die
Diphone, die man dazu braucht, aus Wörtern herausgeschnitten. Später hat Prof. Flach ein
Programm geschrieben, in das man nur den Satz in Lautschrift eingeben musste und das diesen
dann wieder ausgab. Dazu benutzte es die nach den Lauten, die sie enthielten, benannten
Audiodateien.
Thema: Diffusion und Osmose - Warum konserviert Salz? Warum platzen Kirschen bei Regen?
Betreuer: Frau Jorsch
Institut: Institut für Festkörperelektronik
Bearbeitet von: Anne Dutschke, Nele Noack, Nora Nüske, Kl. 7b
Diffusion und Osmose finden Anwendung in der Biologie, der Medizin, aber auch im Alltag.
Ziel war es zwei Phänomene, warum Kirschen bei Regen platzen und warum Salz konserviert,
anhand der durchgeführten Experimente zu erklären.
Zur Erklärung der Diffusion führten wir ein Experiment durch. Wir tropften Tinte in Wasser und
beobachteten wie sich diese im Wasser ausbreitete. Diffusion ist also ein Konzentrationsausgleich
zwischen mindestens zwei Stoffen. Zur Erklärung der Osmose führten wir ein Experiment mit
Kartoffeln durch. Dabei legten wir Kartoffelstücke gleicher Masse in unterschiedlich konzentrierte
Zuckerlösungen ein. Nach etwa 3h verglichen wir die Masse der Kartoffelstücke und stellten fest: Die
Kartoffelstücke, die in der höher konzentrierten Zuckerlösung lagen, sind leichter geworden und die
Kartoffelstücke, die in der niedriger konzentrierten Zuckerlösung lagen, sind schwerer geworden.
Die Kartoffel umgibt eine halbdurchlässige Membran (semipermeable Membran), die zwar das
Wasser durchlässt, aber den Zucker nicht. Durch das Ausgleichsbestreben wird der Kartoffel in der
höher konzentrierten Zuckerlösung das Wasser entzogen, in der niedriger konzentrierten
Zuckerlösung nimmt die Kartoffel Wasser auf. Osmose ist also ein Konzentrationsausgleich zweier
Lösungen durch eine semipermeable Membran. Die oben genannten Phänomene lassen sich durch
Osmose erklären.
Thema: Warum quellen Gummibären? Faszination Hydrogele
Betreuer: Ulrike Schmidt
Institut: Institut für Festkörperelektronik
Bearbeitet von: Marsali Schrick, Henriette Schreiber, Friederike Fröschle
Unser Ziel in der Projektwoche war herauszufinden was für Eigenschaften Hydrogele und
Gummibären teilen. Wir haben ein Hydrogel selbst hergestellt und es in verschiedenen ph-Lösungen
quellen lassen. Aller 20 Minuten haben wir das Gewicht bestimmt. Die Reihenfolge war sauer zu
basisch und schließlich wieder basisch zu sauer. Unser Ergebnis war, dass die 3 Hydrogelproben sich
entsprechend ausgedehnt und wieder zusammengezogen haben. Außerdem haben wir ein
Experiment mit Gummibären gemacht. 4 Gummibärchen von Haribo, 4 von einer No-name-Marke,
davon jeweils 2 in Wasser und 2 in Ethanol eingelegt. 1 Gummibärchen wurde fürs Wiegen und das
andere fürs Messen der Größe mit einem Computerprogramm verwendet. Aller 30 Minuten wurden
die Werte gemessen, dazwischen haben wir am Vortrag und den entsprechenden Diagrammen
gearbeitet.
Von Schülern der Klassenstufe acht bearbeitet:
Thema: Spektroskopie, was man aus dem Licht über Sterne lernen kann
Betreuer: Dr. Ing. Gerlach
Institut: Institut für Planetare Geodäsie
Bearbeitet von: Noël Hofmann, Johannes Güttler, Kl. 8
Mit der Spektroskopie kann man zum einen die chemische Zusammensetzung eines Körpers
herausfinden. Daraus lassen sich später auch noch die Temperatur und das Alter von diesem
ermitteln.
Aufgabe war es, die chemische Zusammensetzung verschiedener Sterne und einer
Leuchtstoffröhre zu bestimmen.
Dazu wurde mit Hilfe eines Spektrographen ein Spektrum aufgenommen, im Anschluss muss man
dieses mit dem Spektrum einer sogenannten Kalibrierungslampe kalibrieren. Dies geschieht in
einem dafür auslegten Programm. Das aufgenommene Spektrum wird nun in ein Diagramm
umgewandelt, welches die Intensität des Lichtes darstellt. Daraus lassen sich nun wiederum die
Elemente ableiten aus denen der Körper, dessen Spektrum man untersucht, besteht.
Thema: Funktion und Anwendung von Magnetsensoren
Betreuer: Dr. Suchanek
Institut: Institut für Festkörperelektronik
Bearbeitet von: Domenik Frenzel und Florian Dietrich, Kl. 8
Mit Magnetsensoren kann man Magnetfelder messen.
Aufgabe war es einerseits, mit einem Magnetfeldsensor die Stärke der Magnetkraft eines
Dauermagneten bei unterschiedlichen Distanzen zu einem Magnetfeldsensor an dessen Messpunkt,
und andererseits, mit einem Magnetfeldsensor die Stärke der Magnetkraft innerhalb des
Magnetfeldes einer Spule an unterschiedlichen Stellen zu messen.
Zur Ermittlung der Stärke der Magnetkraft des Dauermagneten wurde der Dauermagnet auf
unterschiedliche Distanzen zu einem Magnetfeldsensor positioniert, um so jeweils die Stärke des
Magnetfeldes an den entsprechenden Stellen zu messen. Um die Stärke der Magnetkraft der Spule
an den unterschiedlichen zu messen, wurde ein Magnetfeldsensor in verschiedene Positionen
innerhalb eines vorgegebenen Koordinatensystems gebracht. Die entsprechenden Werte wurden
dann abgelesen und notiert.
Thema:
Vom Produktwunsch zum fertigen Automaten
Betreuer:
Herr Kindermann
Institut:
Institut für Automatisierungstechnik
Bearbeitet von: Rares Hoffmann und Arne Gretzschel
Mit der Automatisierungstechnik kann man Maschinen oder Anlagen mithilfe von Sensoren,
Aktoren und Steuerungen ohne Einwirkungen von Menschen betreiben.
Aufgabe war es, eine Versuchsanlage zur Füllstandsregelung eines mit Flüssigkeit gefüllten Behälters
zu entwerfen und zu bauen.
Das Ziel der Projektwoche war die erfolgreiche Umsetzung der Systemanforderungen. Das
beinhaltete den Aufbau des Versuchsstandes, das Erstellen der Software und die Inbetriebnahme.
Um die Versuchsanlage am Ende bauen zu können und die Automatisierungsmittel zu integrieren,
war es im Vorfeld nötig, den Prozess mittels einer Prozessanalyse zu erfassen. Im Anschluss wurde
mit dem Programm LOGO Soft Comfort die Software für die Steuerung der Sensoren und Aktoren
(Pumpe, Ventil) erstellt. Erst dann wurde mit den Bauteilen des MPS-Baukastens der Firma FESTO
die Versuchsanlage aufgebaut. Die Software wurde auf die Steuerung geladen und der
Versuchsstand konnte getestet werden. Nach einer kleinen Korrektur im Programm lief der
Versuchsstand fehlerfrei. Die gestellte Aufgabe wurde erfolgreich realisiert.
Thema: „Intelligente“ Partikel mit zwei Gesichtern
Betreuer: Dr. Alla Synytska
Institut: Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.
Bearbeitet von: Marita Rendler, Juliane Liebsch, Marianne Illing
Man bekommt ein besseres Verständnis über die Welt der Nanopartikel, vor allem der JanusPartikel und deren Synthese, Charakterisierung und Anwendung.
Die Aufgaben waren einerseits, Janus-Partikel zu synthetisieren und deren Eigenschaften zu prüfen,
als auch zwei verschiedene Charakterisierungsmethoden kennen zu lernen. Außerdem sollte die
Anwendung der Partikel getestet werden.
Die Janus-Partikel-Synthese wurde mit Wachskügelchen auf einem Klebebandstreifen durchgeführt,
von denen die ungeschützte Seite mit Nagellack bestrichen wurde. Nach einer Oxidation im
Plasmareiniger konnte man gezielt die Ergebnisse untersuchen.
Wir haben die Partikel mit drei verschiedenen Mikroskopen charakterisiert und dabei gleich zwei
neue Mikroskope kennen gelernt. Um die Anwendung zu testen, haben wir schließlich mit Wachs
und flüssigem Stickstoff Emulsionen hergestellt und anschließend unter dem Lichtmikroskop
untersucht.
Thema: Synthese und Charakterisierung von Metallkomplexen
Betreuer: Marco Wenzel, Philipp Lange, Norman Kelly
Institut: Professur für anorganische Molekülchemie, Technische Universität Dresden
Bearbeitet von: Valentin Leupolt, Lucas Wille, Johannes Wolter
Mit der UV/Vis-Spektroskopie kann man Metallkomplexe nachweisen.
Im Rahmen der Arbeit waren Metallkomplexe zu synthetisieren, die entstandenen
Metallkomplexe mit Hilfe der UV/Vis-Spektroskopie nachzuweisen und ihre Kristallstruktur zu
untersuchen.
Zum Synthetisieren der Metallkomplexe wurden ein Ligand (ein Molekül, das in der Lage ist,
Metall-Ionen an sich zu binden) und ein oder zwei Metallsalze in verschiedenen Verhältnissen
zusammengemischt.
Die synthetisierten Metallkomplexe wurden dann mittels UV/Vis-Spektroskopie untersucht. Dabei
wurden die Proben mit Licht in verschiedenen Frequenzbereichen durchleuchtet (beginnend bei
sichtbarem Licht bis hin zu UV-Licht) und das resultierende Spektrum aufgezeichnet. Anhand
dieses Spektrum konnten dann zwei Fragen beantwortet werden: Ist überhaupt ein
Metallkomplex entstanden und welches Mischungsverhältnis ist optimal für die Entstehung.
Dann wurden verschiedene Metallkomplexe in günstigen Mischungsverhältnissen mit höheren
Konzentrationen angesetzt und mit Hilfe verschiedener Lösungsmittel zum Kristallisieren
angeregt.
Thema: Kategorisierung von Flugkarten und Ergänzung in die EFB-Datenbank des A320
Flugsimulators der TUD
Betreuer: Dipl.-Ing. Thomas Kunze, Dipl.-Ing. Tobias Gerbothe, Dipl.-Ing. Bernd Oreschko
Institut: Institut für Luftfahrt und Logistik
Bearbeitet von: Niclas Trelle, Ricardo Reinke
Der Forschungssimulator A320 an der Technischen Universität Dresden wird für viele
Forschungszwecke genutzt. Kürzlich wurde ein neues System namens Electronic Flight Bag (kurz EFB)
für die Digitalisierung vieler Dokumente im Cockpit installiert.
Das Ziel der wissenschaftlichen Projektwoche war, die EFB-Datenbank des A320 Flugsimulators zu
ergänzen. Dazu ist vorher eine Kategorisierung der verschiedenen Flugkarten nötig.
Als erstes ist die Sammlung von vielen wichtigen Flugkarten entscheidend. Diese werden mithilfe
einer bestimmten Daten-Struktur (XML-Struktur) in das EFB eingetragen.
EFB im Flugsimulator der TUD
Thema: Energieeffizienz und farbliche Qualität moderner Lichtquellen
Betreuer: Christoph Schulze
Institut: Institut für Verkehrswissenschaften, TU Dresden
Bearbeitet von: Luca Hirsch, Marcel Schwier, Don Maxime Zerche 8c
Aufgabe war die Effizienz und farbliche Qualität verschiedener Lichtquellen, wie Glühlampen,
Halogenlampen, LED- Lampen und Energiesparlampen anhand verschiedener Daten zu beurteilen
und zu vergleichen. Es sollte die beste Lampe ermittelt werden. Außerdem ging es auch um die
Lichterzeugung in verschiedenen Leuchtmitteln. Um die Daten zu erhalten, wurde eine sogenannte
Integratorkugel verwendet, in die die Lampen gehangen wurden. Um die farbliche Qualität der
Lampen beurteilen zu können, wurden unter anderem auch die Spektren untersucht und beurteilt.
Thema: Verschlüsselungen
Betreuer: Herr Dr. Köpsell
Institut: Professur für Datenschutz und Datensicherheit
Bearbeitet von: Tillmann Auguszt, Oliver Kunzmann, Richard Wustmann
Mit Verschlüsselungen kann man wichtige Daten für eine außenstehende Person unleserlich
machen.
Unsere Aufgabe war es, uns mit Verschlüsselungen auseinanderzusetzen und ein Programm mit
Java zu schreiben, das Texte verschlüsselt abspeichern kann und ihn mit dem richtigen
Schlüssel/Passwort wieder aufrufen kann.
Bei unserem Programm wird zuerst der zu verschlüsselnde Text eingegeben, dann das Passwort und
dann muss man noch anklicken mit welcher Methode man den Text verschlüsseln will. Anschließend
wählt man den Speicherort aus. Beim Öffnen und Entschlüsseln des Textes muss man zuerst das
richtige Passwort eingeben und dann die zu entschlüsselnde Datei anklicken.
Thema: Aufbau einer Vergleichsdatenbank für optimale Fahrtrajektorien am EisenbahnFahrsimulator
Betreuer: Dr.-Ing. Martin Lehnert
Institut: Institut für Verkehrstelematik
Bearbeitet von: Bill Fiedler (8a), Edgar Linow (8a)
Eisenbahnen sind tonnenschwere Kolosse, die jede Menge Energie verbrauchen und deswegen
möglichst energieeffizient fahren müssen.
Aufgabe war es, eine Vergleichsdatenbank für Fahrt- und Energiedaten des EisenbahnFahrsimulators der Professur VLP zu erstellen. Diese könnte später für die Weiterentwicklung des
Fahrerassistenzsystems genutzt werden.
Zum Erstellen der Datenbank wird die Programmiersprache C# (sprich „C-Sharp“), sowie die
Programmierumgebung Visual Studio 2012 genutzt. Hierfür wird im Hauptprogramm des
Fahrsimulators eine Funktion erstellt, welche, Fahrt- und Energiedaten ausliest. Diese Daten werden
in einer Datenbank archiviert. Während des gesamten Projektes wird das Programm mehrfach auf
seine Funktionsweise getestet.
Thema: Bauplanung
Betreuer: Frau Lange
Institut: WKP Planungsbüro für Bauwesen GmbH
Bearbeitet von: Patrick Nierling
Jeder kennt die Materialien, aus denen eine Brücke gebaut werden kann. Doch
weiß auch jeder wie man das Volumen der Brücke und der benötigten Baustoffe
ermitteln kann?
Meine Aufgabe war es, das Volumen einer Brücke zu ermitteln.
Dazu musste ich mir die Brücke in viele einzelne geometrische Figuren zerlegen.
Um ein Volumen eines Körpers, z.B. eines Quaders, berechnen zu können benötigt man die Höhe,
die Länge und die Breite. Zwei dieser Werte kann man aus dem Grundriss bzw. aus dem
Längsschnitt der Brücke und die letzte fehlende Größe aus dem jeweils anderen sogenannten
Bauwerksplan. Anschließend berechnet man das Volumen der einzelnen geometrischen Figuren.
Letztendlich muss man nur noch alle berechneten Volumina addieren und erhält das Volumen der
Brücke.
Ich sollte in der Projektwoche das Volumen der EÜ Pessenbach (eine Eisenbahnüber-führung in
Südbayern) ermitteln und habe schließlich ein Volumen von circa 608 m³ errechnet. Für einen LKW
mit 1500 l Füllkapazität wären das 405 Hin- und Rückfahrten, nur um die Baumaterialien zur Brücke
zu transportieren.
Thema: Füllstandregelung an einem Dreitanksystem
Betreuer: Herr Kästner, Herr Klotzsche
Institut: Hochschule für Technik und Wirtschaft
Bearbeitet von: Justus Herget u.a.
Ziel des Projekts:
Das Ziel des Projekts ist die Installation eines Reglers an der Anlage, der den Füllstand auf den
Sollwert bringt und auf Störungen entsprechend reagiert.
Projektbeschreibung:
Bei diesem Projekt wird an einem Dreitanksystem gearbeitet, es wird jedoch immer nur mit Tank 1
und Tank 2 gearbeitet, bei denen jedoch nur die direkten Ablassventile bedient werden. Zu Anfang
des Projekts werden Messungen ohne Regler durchgeführt. Aus diesen Messergebnissen wird nun
der Regler programmiert. Daraufhin werden Messungen mit Regler durchgeführt. Nach diesen
werden dazu noch Störungen zugeschaltet.
Thema: Analog-Digital-Umwandlung
Betreuer: Herr Dohndorf
Institut: Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik
Bearbeitet von: Lars Kaube, Jakob Lindner
Das Projekt „Analog-Digital-Wandlung“ an der TU Dresden im Institut für Grundlagen der
Elektrotechnik und Elektronik befasst sich mit der Erarbeitung eines Analog-Digital-Wandlers und
natürlich auch mit dessen Aufbau. Zu Beginn der Woche werden zunächst einige Grundlagen der
Elektronik geklärt, die ihr benötigt. Im Weiteren sind eure Ideen gefragt. Wie kann man einen
Analog-Digital-Wandler bauen? Wie erfolgt die Ausgabe des digitalen Wertes? [...] Um eure Ideen zu
verwirklichen, erhaltet ihr die nötigen Bauteile. Nun könnt ihr bereits einen kleine Wandler bauen
und Pläne für einen größeren entwerfen. Solltet ihr danach noch genug Zeit haben, beschäftigt ihr
euch damit, wie ihr das digitale Signal noch weiter verarbeiten und eure Schaltung noch mehr
erweitern könnt.
Thema: Standortanalyse für Windräder
Betreuer: Frau Schwarzbach, Frau Bruschke
Institut: Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW)
Bearbeitet von: John Berger, Niklas Lindner und Anika Lotze, Kl. 8c
Windräder können nicht überall stehen: Vor dem Bau muss eine Standort- und eine Schattenanalyse
durchgeführt werden.
Es sollte geprüft werden, ob auf einem bestimmten Testgebiet in der Nähe von Leipzig Windräder
gebaut werden dürfen oder nicht.
Zuerst wurden wichtige Begriffe und das Programm - GIS(Geo-Informationssystem) - erklärt.
Nachdem die Kriterien für Standorte genannt worden sind, musste an einer Karte die
Standortanalyse und an einem 3D-Modell die Schattenanalyse durchgeführt werden.
Der Schatten eines Windrades wurde animiert und es wurde festgestellt, ob die Windräder gebaut
werden dürfen und in welchen Jahreszeiten sie abgeschaltet werden müssen.
Thema: Herstellung dünner organischer Beschichtungen im Vakuum
Betreuer: Prof. Dr. Martin Knupfer; Benjamin Mahns; Marco Naumann
Institut: Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung
Bearbeitet von: Alexander Gemming, Nico Gode und Max Herzog
Das Aufdampfen dient der Untersuchung organischer Halbleiter.
Die wesentliche Aufgabe der Woche besteht darin, das Verdampfen zweier organischer Substanzen
vorzubereiten und durchzuführen. Dafür werden zuerst die zwei Verdampferröhrchen gestopft und
in den Verdampferofen eingesetzt. Anschließend werden den Substanzen Feuchtigkeit und
Verunreinigungen entzogen. Darauf folgend werden die beiden Öfen aufgeheizt, bis sich bei beiden
Substanzen eine Verdampfungsrate von ca. 1 nm / Minute einstellt. Zuletzt werden beide
Substanzen zeitgleich aufgedampft.
Thema: Elektronenspraybeschichtung im Vakuum
Betreuer: Dominic Hecker
Institut: Fraunhofer FEP
Bearbeitet von: Annabelle Hiller, Pauline Becker, Marta Niedostatek; Klasse 8c
Mit dem Elektronenspray kann man biologische Beschichtungen
Beschi
durchführen.
Aufgabe war es, den Aufbau des Elektronensprayvorgangs zu charakterisieren und anschaulich
darzustellen. Außerdem sollten in einer Versuchsreihe Objektträger mit dem Protein BSA
beschichtet werden, um davon die Beschaffenheit der Beschichtung
Besc
zu messen.
Zur Charakterisierung des Elektronensprays wurden in jeweils vier Versuchen die Spannung, welche
am Elektronenspray anlag, und der Abstand zwischen Nadel und Kapillare, welcher der
Ablaufbereich des Elektronensprayvorgangs war, verändert.
verändert. Aus den unterschiedlichen
Messergebnissen konnte man den perfekten Aufbau für das Elektronensprayverfahren ermitteln.
Aufbau des Elektronensprayverfahrens
Quelle: Dominic
ominic Hecker,
Fraunhofer FEP
Prinzipskizze Elektronsprayverfahren
Quelle: Dominic Hecker,
Frauenhofer FEP
Thema: Pneumatische Schaltungen für Anwendungen in der Praxis
Betreuer: Herr Kühne
Institut: Hochschule für Technik und Wirtschaft(HTW)
Fakultät für Maschinenbau/Verfahrenstechnik
Bearbeitet von: Nicolas Bachmann und Fabian Glüer
Aufgabe war es, zuerst einmal herauszufinden, was Pneumatik überhaupt ist.
Als wir zu dem Entschluss kamen, dass Pneumatik die Verwendung von Druckluft zur Verrichtung
mechanischer Arbeit ist, haben wir eine einfache pneumatische Schaltung am Computer entworfen
und diese dann anschließend mit Studenten-Bausätzen nachgebaut.
Als Verwendung für diese Anlage haben wir das Bedrucken von Flaschen aus der Textilindustrie
genommen.
Anschließend entwarfen wir eine komplexere Schaltung, mithilfe eines Simulationsprogrammes und
testeten diese am Computer. Danach bauten wir diese Anlage nach und testeten die
Funktionsfähigkeit. Nachdem wir sichergestellt hatten, dass diese Anlage verwendet werden kann,
suchten wir eine Anwendungsmöglichkeit. Diese fanden wir in der Verpackungsindustrie, wobei
durch unsere Anlage zuerst ein Karton bedruckt wird und abschließend weggehoben wird. Da wir
diese Aufgaben schnell erledigt hatten, suchten wir noch nach praktischen Anwendungen für die
Pneumatik, diese fanden wir im Labor für Nutzfahrzeuge, in einem Lkw, bei den Bremsanlagen.
Wir möchten uns bei unserem Betreuer noch einmal für diese tolle Woche bedanken.
Thema: Das Geheimnis von Blue Bottle
Betreuer: Michael Knobel
Institut: Institut für Thermofluiddynamik (HZDR)
Bearbeitet von: Ella Hutschenreiter, Ronja Rost
Im Institut für Thermofluiddynamik wurde das Geheimnis von Blue Bottle erforscht. Blue Bottle ist ein
Schauexperiment in der Chemie und das Rezept dafür besteht aus Natriumhydroxid,
Methylenblaulösung, Glucose und Wasser. Das Institut hofft damit den Stofftransport von einer Gasin eine Flüssigphase zu erforschen.
Im Institut war folgendes Experiment aufgebaut: In ein mit Flüssigkeit befülltes Glasrohr wird eine
Luftblase eingeleitet. Nun ist das Ziel die Schlieren, die dabei entstehen, sichtbar zu machen. Damit
das gelingt sollen die Schlieren durch den Blue Bottle Effekt angefärbt werden. Dafür muss die
Flüssigkeit sich schnell verfärben und auch entfärben, damit man schnell die nächste Luftblase
einleiten kann. Nun sollte ein Rezept gefunden werden, welches sehr schnell blau wird und sich auch
schnell wieder entfärbt.
Um das beste Rezept, das die Kriterien erfüllt, zu finden, wurde als erstes die Menge des
Natriumhydroxids verändert. Dabei ist aufgefallen, dass bei wenig Natriumhydroxid die Flüssigkeit
sehr schnell blau wird. Jetzt wurde der ideale Wert fürs Natriumhydroxid übernommen und die
Menge der Glucose verändert. Bei wenig Glucose hat sich die Flüssigkeit am schnellsten entfärbt. Wie
beim Natriumhydroxid wurde nun der ideale Wert übernommen und die Menge der
Methylenblaulösung verändert. Dabei hatte die Menge keine Auswirkungen auf Ver- oder Entfärbung.
Aber bei weniger Methylenblaulösung ist die Flüssigkeit klarer.
Thema: Koffeinbestimmung in verschiedenen Getränken
Betreuer: PD Dr. Albena Lederer
Institut: Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.
Bearbeitet von: Freia Pillack und Luisa Kollatz, Kl. 8
Mit dem GC-MS (Gaschromatographie-Massenspektronomie) kann man herausfinden, wie groß der
Koffeingehalt in verschiedenen Lösungen ist.
Aufgabe war es herauszufinden, wie viel Koffein sich in Energydrink, Coca-Cola, Schwip Schwap,
Kaffee und Malzkaffee befindet. Außerdem haben wir uns mit der Funktionsweise des GC-MS
beschäftigt.
Zur Ermittlung des Koffeingehaltes wurden zuerst die Getränke mit Chloroform gemischt (1:1),
damit das Koffein aus den Getränken extrahiert. Da sich 1-Phasen gebildet haben, konnte man das
Chloroform, in dem das Koffein ist, mit der Spritze aufnehmen und in den GC-MS einspritzen.
Nachdem man alle 5 Spektren hat, kann man eindeutig erkennen, dass sich im Kaffee am meisten
Koffein befindet.
Thema: Elektrische Verbindungen im Materialfokus
Betreuer: Dr. Veneta Schubert, Dr. Birgit Vetter, Dipl.-Ing Stephanie Pfeifer
Institut: Institut für Werkstoffwissenschaften, Institut für Elektrische Energieversorgung und
Hochspannungstechnik
Bearbeitet von: Paul Janicke, Tristan Mosimann, Janik Neumann
Wir haben in dieser Projektwoche im Institut für Werkstoffwissenschaften in Zusammenarbeit mit dem
Institut für elektrische Energieversorgung gearbeitet, wobei wir zwei Alternativen für eine blanke
Aluminium-Kupfer-Verbindung untersucht haben. Eine blanke Aluminium-Kupfer-Verbindung
bedeutet, dass ein Kupfer-Block ohne irgendeine Besonderheit zwischen den Platten mit einer KupferPlatte verschraubt ist. Diese Verbindung wird benötigt, da in vielen alten Gebäuden noch
Aluminiumdrähte verlegt sind und die mit den neueren Kupferdrähten verdrahtet werden müssen, da
der moderne Stromtransport über Kupferdrähte erfolgt. Alternativen (AlCu-Blech zwischen Al-Block
und Cu-Block, 2x kupferbespritztes Al) werden benötigt, da die blanke Aluminium-Kupfer-Verbindung
über die Jahre zu stark altert, der Widerstand sich erhöht, die Temperatur dadurch steigt, die
Verbindung durchbrennen kann und dadurch zum Beispiel Hausbrände entstehen können. Zuerst
haben wir im IEEH Widerstandsmessungen durchgeführt, damit wir einen Eindruck dafür bekommen,
warum wir im IfWW die Werkstoffuntersuchungen durchführen. Dabei ist herausgekommen, dass der
Widerstand in den Alternativen nach ca. 3 Jahren immer noch gleich dem Ausgangszustand ist. Also
haben wir die Verbindungen im IfWW nochmal genauer untersucht. Hier werden viele Versuche
durchgeführt, wie z.B. Härtemessungen, Gefügeuntersuchungen, Mikroskopische Untersuchungen,
Untersuchungen am Rasterelektronen-Mikroskop, Kerbschlagbiege-versuche, Zugproben etc. Am Ende
ist herausgekommen, dass die Grenzflächen sehr unterschiedlich aussehen, es aber keine Unterschiede
an der Haltbarkeit an der Verbindung hervorrufen, wodurch man nun weiß, dass diese beiden
Verbindungen auch langfristig praktisch angewendet werden können. Zusammengefasst sind Arbeiten
am IfWW sehr praxisorientiert und geben neue Informationen in Bereichen der Physik und Chemie.
Thema: Elektromobilität
Betreuer: Herr Schweiker
Institut: SAP
Bearbeitet von: Conrad Schweiker, Philipp Teresiak, Theodor Fischer
Eine wunderbare Idee: Anstatt, dass Fahrzeuge (besonders Autos) mit umweltschädlichem Benzin
fahren, können sie ganz einfach von regenerativem Strom aufgeladen werden. Die Elektromobilität
ist ein vielseitiges Thema, das teils in den Kinderschuhen steckt, aber auch schon weit gegriffen
hat. So birgt sie daher noch viele Problemen, die gelöst werden müssen. Du wirst in diese Woche
einen Einblick in dieses Thema bekommen, wo du mehrere Vorteile und Nachteile kennen lernen
wirst. Außerdem werdet ihr lernen mit JavaScript umzugehen, um zum Beispiel das
Anmeldeformular an einer Elektrotankstelle zu programmieren. Im Mittelpunkt stehen auch die
mathematischen Optimierungen, wie der Routenplanung des Navigationsgerätes, um rechtzeitig
an eine Ladestation zu kommen, wobei der Dijkstra-Algorithmus eine große Rolle spielen wird.
Thema: Aufbau und Programmierung eines Roboterarms
Betreuer: Herr Hamann, Herr Henschel
Institut: HTW Dresden
Bearbeitet von :Schäfer, Florenz; Storm, Benjamin; Kunath, Florian Klasse 8b
Im Laufe des Projekts lernt man den Aufbau eines Industrieroboterarms kennen und wie dieser
unter Linux programmiert werden kann.
Das Ziel ist es, einen Roboterarm zu bauen und diesen dann mithilfe eines Raspberry Pi’s zu
programmieren. Dazu verwendet man die Programmierumgebungen Scratch und Python. Am Ende
soll es möglich sein, den Arm mit einer Tastatur oder einem Smartphone zu steuern.
(PS: Es schadet nicht wenn man ein bisschen Ahnung von Linux hat und auch beim Herumschrauben
sowie Zusammenbauen keine zwei linken Hände besitzt ;) ) Als erstes bekommt man eine kurze
Einführung zum Raspberry Pi, das ist ein kleiner Minicomputer, mit dem man, wie ihr ich im Laufe
des Projekts sehen werdet, viele lustige Sachen machen kann. Danach werdet ihr mit dem
Betriebssystem der „Himbeere“, nämlich Linux, sowie den beiden Programmierumgebungen Scratch
und Python vertraut gemacht.
Die Bauteile des Roboterarms werden mit einem Laserdrucker ausgeschnitten, man muss die Teile
dann nach und nach zusammenbauen. Danach werden die Servomotoren eingesetzt. Mit den
sogenannten GPIO-Pins des Raspberry Pi’s kann man sie über einen Controller ansteuern. Als letztes
wird ein entsprechendes Programm zur Steuerung des Roboterarms geschrieben.
Thema: Gitteranordnung und dichte Verpackungen
Betreuer: Dr. A. Voigt (und Dr. C. Köhler)
Institut: Institut für wissenschaftliches Rechnen
Bearbeitet von: Marie Katharina Müller und Hannah Kniest
Man versucht ein Modell zu finden, mit dessen Hilfe man die Teilchenstruktur erläutern kann,
beispielsweise wie viele Tennisbälle auf ein Tennisfeld platziert werden können je nach verschiedener
Anordnung.
Aufgabe war es bei nebeneinanderliegenden, hexagonal liegenden und zufällig liegenden Tennisbällen
auf dem Feld die Anzahl der Tennisbälle und die Prozente der Bedeckung des Tennisfeldes durch die
Tennisbälle zu ermitteln. Am Ende soll noch die dichteste Packung ermittelt werden.
Die Anzahl und Prozente bei nebeneinanderliegender und hexagonaler Anordnung werden nun durch
die schon vorhandenen Kenntnisse der Mathematik ausgerechnet. Für die zufällige Anordnung
programmiert man ein Programm auf beliebiger Programmiersprache, wobei Java empfehlenswert ist,
da dies im Schulstoff der Klasse 8 bereits behandelt wurde und man deshalb keine komplett neue
Programmiersprache lernen muss. Diese Programmierung ist sehr umfangreich und viele neue Java
Befehle müssen recherchiert werden. Die Programmierung nimmt zwei Drittel der Zeit der
Projektwoche ein, da viele Befehle auch noch nicht im Schulstoff behandelt worden sind.
Am Ende werden dann die verschiedenen Anordnungen verglichen, um die dichteste Packung zu
bestimmen.
Thema: Autonome mobile Sensorplattform
Betreuer: Herr Dr. Radeke
Institut: Institut für Nachrichtentechnik
Bearbeitet von:
In dem Projekt „Simulation von Platoons“ geht es darum, dass man simuliert, wie ein Konvoy von
Fahrzeugen sich verhält, wenn der erste bremst. Die Fahrzeuge sind Roboter, die auf der
Programmsoftware basieren. In dem Projekt ist vorgesehen, dass man die Roboter entsprechend
programmiert und das Fahrzeug selber konzipiert. Das Projekt ist für drei Personen ausgeschrieben
und es soll in Zukunft als Plattform für Messungen dienen. Die Simulation mithilfe der Roboter muss
in ein Großprojekt eingeordnet werden. Es soll eines der Ziele der 5 G Entwicklung simulieren,
nämlich das in Zukunft mehrere Autos auf einmal hintereinander fahren.
Aufgabenstellung
Uns wurde die Aufgabe gestellt, innerhalb der zu bearbeiteten Zeit von drei Tagen, acht Roboter zu
konzipieren und programmieren, welche dann hintereinander fahren können. Damit sollen dann
Messungen und Studien angestellt werden, wie die Roboter sich verhalten wenn der erste eine
Vollbremsung machen muss.
Problem am Konzept der Roboters
Ein Problem war, dass wir nicht beachtet hatten, dass wenn wir den Farbsensor auf Höhe der Achse
von den Rädern bauen und der Roboter sich nun dreht, dies nicht viel an der Lage des Farbsensors
ändert. D.h. also das der Roboter sich um den Farbsensor dreht und es so keine Veränderung gibt.
Problem beim Programmieren
Weitere Probleme waren unterschiedliche Ultraschallreflexionswerte von den verschiedenen
Testböden. Somit konnten Parameter im Programm nicht einheitlich für alle Böden festgelegt
werden. Ein weiteres Problem war das aufwändige Einstellen der Parameter, da sich die Werte
nicht mit einer Formel berechnen lassen. Zudem waren wir die Programmierumgebung.
Thema: Vom Bauelement zur elektrischen Filterschaltung
Betreuer: Herr Dr. Ing. Mögel
Institut: Institut für Grundlagen der Elektrotechnik
Bearbeitet von: Benedikt Puls, Jonathan Krellner und Sebastian Heiden, Kl. 8b
Eine elektrische Filterschaltung filtert bestimmte Frequenzen und wird zum Beispiel verwendet um bei
Tonaufnahmen den nicht hörbaren Teil der aufnehmenden Frequenzen abzuschneiden.
Die Aufgabe war es, herauszufinden, welche Bauelemente welchen Strom bei welcher Frequenz
„durchlassen“, und daraus elektrische Filterschaltungen zu entwerfen und zu testen.
Zuerst wurde die Stromstärke die die Bauelemente „durchlassen“ mithilfe eines Multimeters und
Oszilloskops bei unterschiedlichen Frequenzen gemessen. Anschließend wurden die Ergebnisse
grafisch dargestellt. Daraus wurden elektrische Filterschaltungen entworfen und getestet. Diese
Ergebnisse wurden ebenfalls mithilfe Excel grafisch dargestellt.
Thema: Linien-Folge-Regelung eines mobilen Roboters
Betreuer: Herr John, Herr Franke, Herr Knoll
Institut: Institut für Regelungs- und Steuerungstheorien(TU Dresden)
Bearbeitet von: Fabian Winkler, Moritz Kautzsch, Jannis Alekhanov
Unsere Aufgabe war es, einen Roboter so zu programmieren, dass er einer schwarzen Linie folgen
und Hindernissen ausweichen kann.
Am ersten Tag haben wir den Roboter kennengelernt und die ersten Programmierversuche
unternommen.
Die nächsten Tage wurde uns die Steuerung des Roboters erklärt.
Als erstes haben wir uns damit beschäftigt, dass der Roboter einer schwarzen Linie folgt.
Als wir das geschafft hatten, haben wir uns damit beschäftigt, dass der Roboter Hindernisse erkennt
und diesen Ausweichen kann
Außerdem haben wir es geschafft, dass der Roboter der schwarzen Linie folgt und wenn er ein
Hindernis sieht zu wenden und zurück zu fahren.
Bei der Programmierung des Roboters haben wir größtenteils eigenständig gearbeitet.
Es war auch immer ein Betreuer in der Nähe den wir um Hilfe bitten konnten wenn mal etwas nicht
so geklappt hat, wie wir das wollten.
Thema: Bedampfen von Substraten mittels Elektronenstrahlverdampfen
Betreuer: Herr Meyer, Frau Bleisch, Herr Zschieschang
Institut: Fraunhofer FEP
Bearbeitet von: Wolfgang Walter, Florian Mehnert und Hans Starke
Mit dem Elektronenstrahl kann man Beschichtungen im Nanobereich vornehmen. Aufgabe war es,
Glas und Pi-Folien mit Metall zu beschichten und davon anschließend die Schichtdicke und den
Widerstand zu messen.
Zur Beschichtung wird mit einer Maschine namens ERICA, die aus mehreren Vakuumkammern
besteht, bedampft. Die Schichtdicken werdet ihr mit einem Tastschnittgerät messen und den
Widerstand mit einem 4-Spitzen Messgerät.
Des Weiteren werden die Ergebnisse verglichen und ausgewertet.
Thema: Untersuchung der Akustik von Sprachlauten am Rohrmodell des Sprechtrakts
Betreuer: Herr Dr.-Ing. Kordon
Institut: Institut für Akustik und Sprachkommunikation
Bearbeitet von: Hoy, Wilhelm; Meinking, Julian; Stein, Markus
Mit dem Rohrmodell des Sprechtraktes kann man Sprachlaute synthetisch erzeugen.
Unsere Aufgabe war es für die Vokale (@,a,ä,e,i,o,ö,u,ü) eine Datenbasis für die späteren
Fortführungen anzufertigen.
Als erstes mussten MRT-Bilder ausgemessen werden, um die Werte für das spätere Aufbauen des
Rohrmodells zu ermitteln. Zur Überprüfung der Werte wurden mit einem Sinusgenerator Sinus-Töne
erzeugt, diese Resonanzen aufgenommen und mit denen von gesprochenen verglichen.
Anschließend wurde ein Stimmlippen-ähnlich klingender Ton mithilfe einer Entenlocke
aufgezeichnet und zum Schluss durch die angefertigten Rohrmodelle abgespielt.
Die entstandenen Ergebnisse waren zwar wegen einiger Probleme leicht ungenau, könnten aber für
weitere Verbesserungen genutzt werden.
Thema: Mathe und Musik
Betreuer: Prof. Dr. Stefan E. Schmidt, Christian Jäkel
Institut: Institut für Algebra
Bearbeitet von: Carl Friedemann Rüger, Albrecht Lange, Eric Jahnke
Mit unserer Arbeit wollten wir verdeutlichen, dass Mathematik und Musik in einem unbedingten
Zusammenhang stehen.
Unsere Aufgabe war es einerseits, durch Rechnungen zu erarbeiten, wie viele Klänge es gibt, die das
menschliche Ohr wahrnehmen kann, und andererseits mittels fortgeschrittener Formeln zu
errechnen, wie viele Harmonien und Harmonieformen es im Jazz gibt. In dieser Kombination wollten
wir beweisen, dass Mathe mit Musik zusammenhängt.
Um die Anzahl der hörbaren Klänge zu errechnen, haben wir mit Zweierpotenzen gerechnet. Für
die Errechnung der Harmonien und Harmonieformen verwendeten wir das Polya-Theorem.
So fanden wir heraus, dass es insgesamt etwa eine Sextillion hörbare Klänge und 20
Harmonieformen im Jazz gibt.