Kiku
01.06.2018

Kategorie Science: Vom Holz-3D-Druck bis Tragflügel-Enteisung

Erstaunliche, vielfältige Wissenschaftsprojekte Jugendlicher im Bundesfinale.

3D-Drucken mit Holzabfällen
 

1. Platz: Holztechnikum Kuchl: Filament ist ein Mix aus Holzstaub und PLA

Gegenstände aus einem 3D-Drucker sind längst nichts Ungewöhnliches mehr. Und dennoch ist es Sebastian Leodolter und Axel Huber vom Holztechnikum im Salzburger Kuchl gelungen, etwas Neuartiges zu schaffen. Das brachte dem Duo den Sieg in der Kategorie Science im diesjährigen Bewerb von Jugend Innovativ ein.
Die Dinge aus ihrem dreidimensionalen Drucker greifen sich anders an, reichen anders – nach Holz. Genau das ist ihre wissenschaftliche Erfindung. Ihr „Filament“ – das „Schnürl von der Rolle, das zum Drucken verwendet wird – ist zur Hälfte aus Holz.

Entsprechend ihrem Schultyp beschäftigten sie sich ausführlich damit, ob das möglich wäre, tüftelten, recherchierten, probierten. „Wir verwenden Holzstaub, Teile die ungefähr einen Zehntelmillimeter groß sind. Die vermengen wir mit Polylactid (PLA wie sie in herkömmlichen 3D-Druckern verwendet werden), erhitzen das Gemisch und gewinnen daraus unser Filament.“
Und dann ging’s ans exate Vermessen und Testen – welche Temperatur, welche Geschwindigkeit usw. „da sind gut zehn bis 15 Kriterien, die zu berücksichtigen sind, damit das Druckprodukt passt“.
Übrigens: „Wir haben einen handelsüblichen 3D-Drucker sozusagen von der Stange verwendet, also keine Spezialanfertigung.“

Und so „nebenbei“ haben die beiden Schüler damit auch noch was für die Umwelt getan, immerhin erspart ihre Druckmethode die Hälfte an Kunststoff und die wird durch den nachwachsenden Rohstoff Holz ersetzt.

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Strom aus dem Blutzucker
 

2. Platz: HTL Braunau (OÖ): Schluss mit Operationen um Batterien bei Implantaten zu tauschen

Statt Batterien bei implantierten Geräten wie Herzschrittmachern auszutauschen – wofür jeweils eine Operation notwendig ist – dachten sich Leonhard Winkler und Christopher Schnitzinger von der HTL Braunau (OÖ) eine neuartige Energie-Versorgung aus – eine die der Körper selber vornehmen könnte. Ihre „HumanEnergy“ setzt auf speziell angepasste Brennstoffzellen, die von elektrochemischen Prozessen des körpereigenen Blutzuckers gespeist würden. Wesentliche Herausforderung sind die Katalysatoren für diesen elektrochemischen Vorgang, sowie die Steuerung des Prozesses und die verwendeten Elektroden. Natürlich konnten die Schüler nicht an lebenden „Objekten“, sondern nur theoretisch bzw. in einem Laborversuch testen.

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Handy-Laden in der Hosentasche

3. Platz: HTL Dornbirn: Entwicklung textiler Fotovoltaik-Zellen

Handy in den Hosensack – und schon wird es aufgeladen. Das ist kürzest zusammengefasst die Idee von Valentin Rezsnyak und Boris Čergić aus der HTL Dornbirn (Vorarlberg), die dem Duo die Bronzemedaille in der wissenschaftlichen Kategorie einbrachte. Flexible Fotovoltaikzellen in Stoffe eingearbeitet - das ist das Grundkonzept der beiden Schüler aus dem „Ländle“. „Wir haben Karbonfasern mit Farbstoffen aus Brom- und Himbeeren beschichtet. Farbstoffe und Licht das entspricht dem Prinzip der Photosynthese und führt zu einem Elektronenfluss.“ Diese leitenden Fasern können dann in Stoffe eingenäht werden.

Es geht aber nicht nur ums Handy-Laden, das bewerkstelligen bekanntlich ja auch Powerbanks. Diese Technologie könnte in Segeltücher, faltbare Kabrio-Dächer usw. eingearbeitet werden, und so für die Stromversorgung der Fahrzeuge sorgen.

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Ungiftige Hilfe gegen Vereisung

Anerkennungspreis: HTL Spengergasse ( Wien): Matallbeschuss mit Ultrakurz-Laser

Anleihe bei der Natur genommen haben Oliver Jakisch, Tobias Hinterberger, Tobias Böhm, Florian Kellner, Michael Schier von der HTL Spengergasse (Wien), sich also auf das Feld der Bionik begeben. Wenn der Effekt der Lotusblume technisch nachgebaut werden kann, um Oberflächen verschmutzungsfrei und wasserabweisend zu machen, wie steht’s dann um Vereisung? Das war der Ausgangspunkt für das wissenschaftliche Projekt des Quintetts. Und dabei geht’s nicht nur um eine theoretische Arbeit. Erkenntnisse daraus haben einen ungeheuren praktischen Nutzen: Flugzeuge können aufgrund von Vereisungen der Tragflügel oft erst verspätet starten – und die Klappen müssen mit einem teuren, chemischen Gemisch ent-eist werden.

Die Schüler aus Wien haben verschiedene Metalle – Aluminium, Stahl, Messing - mit speziellen Ultra-Kuru-Puls-Lasern „beschossen“, um die Oberflächen so winzig zu verändern, dass sie wasser- und auch eis-abweisend sind. In zweiwöchigen Versuchsreihen mit einer meteorologischen Station hat das schon ganz gut funktioniert. „Nun sind wir gerade in Gesprächen mit der AUA, dass wir das an Flugzeugen testen dürfen!“, freuen sich die Jugendlichen mehr als über den Anerkennungspreis. Wobei sie auch mit der Einladung zur Expo Science in Luxemburg im kommenden Jahr von der Jury belohnt wurden.

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Sauberes Wasser durch Baumsamen

Anerkennungspreis: HTL Braunau (OÖ): Experimente und Testreihen mit Samen des Moringa-Baumes (Indien)

Auf eine Art Wunderbaum wurden Katharina Leitner und Mario Tutzer von der HTL Braunau (OÖ) aufmerksam, den Moringa Oleifera, auch als Meerrettichbau bekannt aus dem indischen Teil des Himalaya-Gebirges. Marios Bruder Roland liebt exotische Pflanzen, verraten die beiden das Geheimnis des Anfangs ihrer wissenschaftlichen Arbeit. Und die Samen dieses Baumes hatten der kränklichen Mutter geholfen. So begann Bruder Mario sich näher mit dem Baum und seinen Heilwirkungen zu beschäftigen. Nach einem ersten Projekt startete er vor Monaten mit seiner Kollegin Katharina Leitner das zur Erkundung, ob und wie weit diese Samen schmutziges in trinkbares Wasser verwandeln könnten.

Für Testreihen verschmutzten sie also sauberes Wasser bewusst – mit Ammonium, Nitrat und Nitrit. Dann probierten sie mit ganzen, geschälten Samen, mit zerriebenen sowie mit gerösteten zerriebenen. Letzter hatten die größte reinigende Wirkung. Die beiden bauten auch eine Art kleiner Anlage: Ein schwarzes Rohr – „das hat noch den Effekt, dass das Wasser stärker aufgeheizt wird“, darunter ein 3D-gedruckter Behälter, in den die gerösteten, fein zerriebenen Moringa-Samen kommen, sowie ein Auslass für das saubere Trinkwasser und einer für den verschmutzen Rest. Nach 40 Minuten ist das Wasser trinkbar“, so die beiden. Und ihre Methode ist natürlich, einfach, nachhaltig und billig. 1,5 Gramm der gemahlenen samen können 15 Liter Wasser reinigen.

Der Baum ist, so das Duo, nur am Anfang sehr pflegeintensiv, „sobald er aber die erste Rinde hat ist er sehr resistent und sogar essbar und seine Blätter helfen gegen Grippe“.