Arbeitswelt

Die kompostierbare Einwegtüte aus Biokunststoff

Die kompostierbare Einwegtüte aus Biokunststoff

Gibt es Biokunststoff, der wirklich kompostierbar ist? Diese Frage stellen sich Verbraucherinnen und Verbraucher immer wieder. Seyma Celik, Anja Armstrong und Jennifer Boronowska fanden darauf eine klare Antwort: Es gibt biologisch abbaubaren Kunststoff. Die drei entwickelten über mehrere Versuchsreihen eine kompostierbare Einwegtüte. Als Materialbasis nutzten sie ein durch Hanffasern verstärktes Biopolymer aus Glycerin, Essigsäure, Stärke und Wasser. Mit dem passenden Materialmix konnten die Jungforscherinnen reißfeste Folien herstellen und daraus ihre Bioeinwegtüten falten. Versuche zeigten, dass die Tragetaschen aus umweltfreundlichem Plastik gut kompostierbar sind. Schon nach drei Wochen war der größte Anteil des Stärkepolymers im Kompost von Mikroorganismen abgebaut, Hanffasern waren nur noch in Resten zu finden.

EHT – eigenständiger Handtrainer

EHT – eigenständiger Handtrainer

Tabea Lang entwickelte eine Bewegungsschiene für Handgelenke und Unterarme zum Einsatz in der Physiotherapie. Patientinnen oder Patienten, die beispielsweise Knochenbrüche erlitten haben, können damit eigenständig Übungen zur Wiederherstellung der Beweglichkeit durchführen. Die Schiene hilft, die Greiffunktion von Händen, die nach einer OP ruhig gestellt waren, wieder herzustellen. Das Beugen und Strecken der Finger wird dabei mithilfe einer selbst entwickelten Konstruktion aus Fingerschalen sowie Schub- und Zugstangen ermöglicht. Mit dem „eigenständigen Handtrainer“ füllt die Jungforscherin eine Lücke, denn eine entsprechende Bewegungsschiene zum Trainieren für zu Hause gab es bislang noch nicht. Ihre Innovation kann künftig auch Schlaganfallpatienten oder Menschen mit Lähmungen in der Hand unterstützen.

helper:Paper

helper:Paper

Ben Mattes Krusekamp und Linda Gemeinhardt entwickelten eine digitale Informationsanwendung für Schulen, die den Schulalltag effizienter gestalten und gleichzeitig Papier sparen kann. Ihr helper:Paper ist eine ressourcenschonende Alternative etwa zu gedruckten Aushängen, Vertretungsplänen sowie Türschildern. Dazu wird der helper:Paper beispielsweise auf Augenhöhe an der Wand ähnlich wie ein Türschild angebracht. Zahlreiche für die Schülerinnen und Schüler relevante Informationen können darauf aktuell und flexibel angezeigt werden. Die Jungforschenden analysierten in ihrem Forschungsprojekt auch den Stromverbrauch und das Kosten-Nutzen-Verhältnis für die Schulen. Weitere denkbare Anwendungsbereiche sehen sie bei Behörden, öffentlichen Einrichtungen, Unternehmen sowie im häuslichen Umfeld.

Dynamischer Wecker

Dynamischer Wecker

Bahnfahrende müssen sich bald nicht mehr über verspätete Züge ärgern. Benedikt Lennart Beste entwickelte einen softwarebasierten Wecker, der ÖPNV-Nutzende dynamisch und in Echtzeit über Verspätungen informiert beziehungsweise die Weckzeit jeweils automatisch an die Verspätung anpasst. Dadurch können beispielsweise Pendler morgens länger schlafen. Der Jungforscher kombinierte die digitalen Bestandteile seines dynamischen Weckers in Form einer speziellen Software geschickt mit den analogen Komponenten, indem er das Gerät kompakt und mit den passenden Bauteilen gestaltete. Der Clou: Sein Wecker reagiert nicht nur auf Verspätungen der Bahn, er füllt auch automatisch die Formulare zur möglichen Erstattung von Fahrtkosten aus. In Zukunft soll der Wecker auch als Handy-App verfügbar sein.

CodeUp – einfacher Einstieg in die Programmierung

CodeUp – einfacher Einstieg in die Programmierung

Wer eine eigene Software entwickeln möchte, aber nicht weiß, wo er bei der Programmierung anfangen soll, dem steht nun eine einfache Lösung zur Verfügung. Ben Siebert entwickelte eine spezielle Plattform, mit der Einsteigerinnen und Einsteiger das Programmieren von Web-Applikationen interaktiv erlernen können. Mittels einer integrierten Entwicklungsumgebung lassen sich Projektideen direkt umsetzen. CodeUp verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, bei dem Anwendende neben dem Wissenserwerb das Erlernte auch direkt umsetzen und sich aktiv mit anderen Nutzenden austauschen können. Der Jungforscher setzt dabei auf eine Lernmethode, die Spaß machen und motivieren soll. Mit Videokursen und einem interaktiven Quiz am Ende jeder Lektion lässt sich eine eigene Web-Applikation auf diese Weise schnell entwickeln.

BrainMed

BrainMed

Bei Hirntumoren ist eine schnelle und präzise Diagnose entscheidend. AbdulRahman Arafat entwickelte ein KI-gestütztes Programm, das Diagnosen ohne Biopsie möglich macht. Als Grundlage dienten ihm frei zugängliche MRT-Aufnahmen von 120 Hirntumoren. Für deren Auswertung nutzte der Jungforscher ein neuronales Netz, das auf Bilderkennung spezialisiert ist. Darüber hinaus vervielfachte er die Datenmenge durch eine spezielle Technik aus der Datenanalyse. Mit einem Verfahren zur Mustererkennung schärfte er den Blick des Programms. Sein Tool konnte bei rund 90 Prozent der Tumoren korrekt zwischen gut- und bösartig unterscheiden. Die Zuverlässigkeit der Aussagen ist allerdings eingeschränkt, denn die Datenmenge, die ihm zur Verfügung stand, war gering und die Rechenkapazität des verwendeten Laptops limitiert.

Besenreiniger

Besenreiniger

In Produktionsbetrieben muss täglich gekehrt werden. Dabei verfangen sich grobe Teile wie Späne in den Borsten der Besen. Häufig sind diese dann so verschmutzt, dass sie ausgetauscht werden müssen, da bei einer Reinigung von Hand das Verletzungsrisiko hoch ist. Lukas Zeihsel, Marvin Schmauder und Jacob Herdtweck konstruierten daher ein neuartiges Gerät zur Besenreinigung. Mithilfe einer komplexen Mechanik lassen sich damit sogar Metallspäne aus den Borsten entfernen. Der Besenreiniger funktioniert energiesparend rein mechanisch und ist einfach zu bedienen. Die Reinigungsmethode bietet für Betriebe viele Vorteile. Die Besen lassen sich länger und nachhaltiger nutzen, die Bodenbeläge werden geschont und die Verletzungsgefahr etwa durch Metall- oder Holzspäne in den Borsten wird minimiert.

EKG-Kanalrekonstruktion mit Convolutional Neural Networks

EKG-Kanalrekonstruktion mit Convolutional Neural Networks

Um in der Notfallmedizin bei Betroffenen Herzrhythmusstörungen zu diagnostizieren, wird in der Regel ein komplexes Diagnostik-EKG benötigt, das aus zehn EKG-Elektroden besteht. In einer akuten Notfallsituation kann das Anlegen der Elektroden für Patientinnen und Patienten jedoch sehr zeitaufwendig und belastend sein. Bastian Auer entwickelte daher ein patientenschonendes EKG-Konzept. Dabei müssen nur noch vier von zehn Elektroden angelegt werden. Neuronale Netzwerke rekonstruieren die fehlenden Signale der sechs schwerer anzubringenden Elektroden für ein vollständiges und störungsfreies Diagnostik-EKG. Der Jungforscher kombinierte bei seinem Ansatz maschinelles Lernen mit künstlicher Intelligenz für medizinische Anwendungen wie der klinischen Diagnostik von Herzkrankheiten.

Unser Pflegebett kann mehr!

Unser Pflegebett kann mehr!

Kranke und Pflegebedürftige können sich oftmals nicht selbst zudecken. Aus diesem Grund statteten Janusz Kohnert, Tessa Maleen Seyfert und Frederik Tiede ein Krankenhausbett mit einer automatischen Bettabdeckung aus. Herzstück ihrer Vorrichtung sind zwei Linearmotoren auf separaten Holzelementen, die sich beweglich an den beiden Seitengittern des Betts befinden. Die Motoren sind über Gardinengleiter und rostfreie Stahlklammern mit der Bettdecke verbunden. Per Fernbedienung lässt sich die Decke um etwa 70 Zentimeter nach oben oder unten bewegen, wodurch Patientinnen und Patienten wieder mehr Eigenständigkeit zurückerhalten. Zusätzlich kann das Personal die Decke durch ein Schienensystem um weitere 50 Zentimeter nach unten bewegen. Das erleichtert die Pflege und Wäsche des ganzen Körpers.

Bau einer Nutzererkennung für Tastaturen

Bau einer Nutzererkennung für Tastaturen

Aufzeichnungen des Tippens auf Computertastaturen enthalten auch Hinweise auf die Identität des jeweiligen Gerätenutzers. Diese Hinweise filterten Lukas Miron Heinrich und Christoph Sevecke mit selbst geschriebenen Computeralgorithmen heraus und konnten auf diese Weise ein Computerprogramm zur Personenerkennung durch Tastaturen entwickeln. Die beiden programmierten ein Analysetool, das die Nutzerinnen und Nutzer eines Computers anhand spezifischer Merkmale ihrer Tastaturanschläge erkennt. Sie führten hierzu mit Testpersonen mehrere Analysen auf verschiedenen Tastaturbelegungen durch. Auf Basis dieser gesammelten Daten entwickelten die Jungforscher eine kostengünstige Lösung zur sicheren Identifikation und Nutzerverifizierung: ein Analysewerkzeug zur Nutzererkennung für Tastaturen.

Der MiPlaFi 2.0 – Mit gutem Gewissen Wäsche waschen

Der MiPlaFi 2.0 – Mit gutem Gewissen Wäsche waschen

Textilien aus Kunstfasern geben beim Waschen Mikroplastik an das Wasser ab. Luise Florentine Mast konnte die Teilchen im Abwasser nachweisen und machte sich an die Entwicklung eines entsprechenden Filters. Die Wahl des Filtermaterials fiel auf das Gewebe eines speziellen Wäschesacks, das Gehäuse des Filters entwarf die Jungforscherin per CAD am Computer. Auf dieser Basis konnte sie einen ersten Prototyp am 3-D-Drucker fertigen und einen zweiten aus Metall von einer Firma herstellen lassen. Nachdem die Filter zunächst noch extern an den Waschmaschinenablauf angeschlossen wurden, folgte im zweiten Schritt ein Filter, der in das Gerät integriert wird. Auch dieses Modell wurde mittels CAD entwickelt. Wasseranalysen bestätigten seine Wirksamkeit. Aktuell läuft bereits ein Patentverfahren.

Entwicklung eines Notbrems-Assistenzsystems für Fahrräder (Bike Emergency Braking System)

Entwicklung eines Notbrems-Assistenzsystems für Fahrräder (Bike Emergency Braking System)

Rad fahren ist gesund und umweltschonend, jedoch auch nicht ganz ungefährlich. Um die Sicherheit von Radfahrenden im Straßenverkehr zu erhöhen, entwickelte Vincent Nack ein Notbrems-Assistenzsystem für Fahrräder, das Frontalzusammenstöße sowie Unfälle beim Abbiegen durch eine sensorbasierte Bremsvorrichtung verhindert. Sein Bike Emergency Braking System, kurz BEBS, besteht aus einem Sensorsystem mit Ultraschallsensoren und einem Kreiselstabilisator, ein sogenanntes Gyroskop. Das BEBS lässt sich auf der Lenkstange von Fahrrädern nachrüsten. Bei einer Gefahrensituation greift das autonome Bremssystem in die Fahrradbremse ein. Dabei löst ein Elektromotor über einen Seilzug die Notbremsung aus und bringt das Rad kontrolliert zum Stehen.

Entwicklung eines Virtual-Reality-basierten Fitnesstrainings

Entwicklung eines Virtual-Reality-basierten Fitnesstrainings

Virtual Reality, kurz VR, schafft durch computergenerierte, interaktive Wirklichkeiten neue Erlebniswelten – auch im Sport. Statt monotoner Fitnessübungen können Sporttreibende in der virtuellen Realität spannende Simulationen absolvieren, die Spaß und Training spielerisch kombinieren. Basierend auf der VR-Technologie entwickelte Stefan Neuber eine neuartige Verknüpfung von echtem Trainingsequipment und einem intuitiv verständlichen Spielkonzept. Dafür verwendete er ein System, das zur Steuerung von Aktionen in einer virtuellen Welt die spezifischen Bewegungen an einer Klimmzugstange erfasst. Durch Hängen und Bewegen an dem Sportgerät kann mit einer VR-Brille ein Avatar interaktiv durch eine Landschaft navigiert werden. Gleichzeitig werden dabei Muskulatur und Fitness effektiv gestärkt.

revolutionAIR – Entwicklung eines effizienten Luftreinigungssystems auf Basis von UV-LEDs

revolutionAIR – Entwicklung eines effizienten Luftreinigungssystems auf Basis von UV-LEDs

Kurzwelliges UVC-Licht ist sehr energiereich und zerstört somit Viren und Bakterien. Bislang wurde es zumeist mit Quecksilberdampflampen erzeugt, inzwischen gibt es dafür aber auch entsprechende Leuchtdioden (LEDs). Angeregt durch die Coronapandemie entwickelten Maximilian Pfannkuch, Jaro Filip und Dominik Hein ein Gerät, das die Raumluft mit dem Licht von LEDs desinfiziert. Mittels mikrobiologischer Untersuchungen konnten sie die erforderliche Bestrahlungsdosis und die nötige Verweilzeit der Luft im Gerät ermitteln. Die Jungforscher programmierten zudem eine App, die anhand der Handys im Raum die Zahl der anwesenden Personen ermittelt und auf dieser Basis die Luftreinigungsanlage steuert. Nun soll die Wirksamkeit des Geräts durch noch spezifischere LEDs oder auch Laserdioden weiter gesteigert werden.

"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.

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.

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.

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.

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 die entscheidenden Stichworte. Dies gilt auch für 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

Für alle Fachgebiete gilt, dass der Schwerpunkt der Forschungsarbeit in der Arbeitswelt liegen muss, also einen praktischen Bezug zu existierenden Arbeitsfeldern hat. Z.B. werden medizinische Themen, soweit sie den Arbeitsplatz des Arztes oder des medizinischen Personals betreffen der Arbeitswelt zugeordnet.

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Arbeitswelt?

Im Fachgebiet Arbeitswelt sollte ein direkter Bezug zur Arbeitswelt, also jeweils einem konkreten Arbeitsplatz, erkennbar sein. Liegt der Fokus auf den naturwissenschaftlichen Werkzeugen, gehören sie in das jeweilige Fachgebiet.

Projekte gehören, obwohl sie die Arbeitswelt betreffen in die Fachgebiete Technik, bzw. Mathematik/Informatik, wenn sie die Optimierung von Arbeitsabläufen unter wirtschaftlichen Aspekten zum Ziel haben. Im Fachgebiet Arbeitswelt werden Projekte, die den (Arbeits-)Alltag verbessern bewertet. So sind beispielsweise medizinische Therapieverfahren im Fachgebiet Biologie verankert.

Cookie-Einstellungen

Wir nutzen Cookies, um Ihnen die bestmögliche Nutzung unserer Webseite zu ermöglichen und unsere Kommunikation mit Ihnen zu verbessern. Wir berücksichtigen Ihre Auswahl und verwenden nur die Daten, für die Sie uns Ihr Einverständnis geben.

Diese Cookies helfen dabei, unsere Webseite nutzbar zu machen, indem sie Grundfunktionen wie Seitennavigation und Zugriffe auf sichere Bereiche ermöglichen. Unsere Webseite kann ohne diese Cookies nicht richtig funktionieren.

Diese Cookies helfen uns zu verstehen, wie Besucher mit unserer Webseite interagieren, indem Informationen anonym gesammelt werden. Mit diesen Informationen können wir unser Angebot laufend verbessern.

Diese Cookies werden verwendet, um Besuchern auf Webseiten zu folgen. Die Absicht ist, Anzeigen zu zeigen, die relevant und ansprechend für den einzelnen Benutzer und daher wertvoller für Publisher und werbetreibende Drittparteien sind.