Kalmar-Roboter und Honigwaben-Turbine

19.05.2014 | News

Von:  Franziska Schmid

Bachelor-Studierende aus dem Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik haben sich wieder mächtig ins Zeug gelegt und präsentieren Ende Mai elf neue Projekte, die sie im vergangenen Jahr entwickelt haben. ETH-News stellt zwei von ihnen vor.

Sepios  
Unterwasserroboter Sepios ähnelt in vielerlei Beziehung Kalmaren oder Sepien. (Bild: iStockphoto / Montage)

Im fünften und sechsten Semester sollten Bachelor-Studierende ihr Grundlagenwissen vertiefen, einen Fokus setzen. Was nach trockenem Studienalltag tönt, gipfelt bei den angehenden Maschineningenieurinnen und -ingenieuren in einem vielbeachteten und beliebten Lehr-Event. Alljährlich präsentieren sie ihre Fokus-Projekte. Dieses Jahr ist die Ausbeute besonders gross. Gleich elf Gruppen warten mit neuen Robotern, Motoren, Turbinen oder sonstigen Entwicklungen auf.

Sepios vollführt Loopings

Die Mischung aus Robotik und Bionik ist für jeden Ingenieur verführerisch. Kein Wunder, dass Martin Möller, der Projektkoordinator von Sepios, rasch acht Kollegen fand, die bereit waren, gemeinsam einen Unterwasserroboter zu bauen, der die Bewegungen von Sepien und Kalmaren imitiert. Der Rumpf von Sepios besteht aus einem Polycarbonat-Zylinder, in welchem die Steuerelektronik und die Batterien untergebracht sind. An diesem Zylinder können bis zu vier Flossen modular angebracht und nach Belieben wieder demontiert werden. Stäbchen entlang jeder Flosse bewegen wellenförmig eine elastische Folie. Dadurch kann Sepios anmutig durchs Wasser gleiten. Der Roboter schwimmt – wie es für seine tierischen Vorbilder, die Sepien, typisch ist – gleich gut vorwärts wie rückwärts, kann rapide abbremsen und in die Gegenrichtung beschleunigen. Mit jedem Tauchgang von Sepios sammeln die Studenten neue Erfahrungen. Mittlerweile ist der Unterwasserroboter; in der Lage, Manöver wie Loopings oder Schrauben zu vollführen.

Da der Unterwasserroboter sehr agil ist, soll er künftig durch enge Röhren und Spalten navigieren können. Weil Sepios keinen Propeller hat, tendiert er weniger dazu, sich in Algen zu verfangen oder empfindliche Tiere aufzuschrecken. Zurzeit taucht Sepios zwar nur im Schwimmbecken bis zu einer maximalen Tiefe von fünf Metern; die Entwicklung eines robusteren Prototyps ist jedoch durchaus denkbar. Die Erbauer sehen das Potenzial von Sepios durchaus, sind aber in erster Linie begeisterte Studenten: «Zunächst einmal ist Sepios ein Forschungsprojekt», so Möller, «bis zum kommerziellen Produkt ist es noch ein weiter Weg.» Sepios könnte dereinst für die Untersuchung von Schiffswracks und Unterwasserhöhlen eingesetzt werden, er könnte Meereslebewesen filmen oder im Offshore-Bereich als Tauchassistent dienen.

Lifttaugliche Wabe fürs Flachdach

Die Offshore-Windparks in der Nordsee kennt jeder, aber wie lässt sich Windkraft in der Stadt effizient nutzen? Die Studierenden der Gruppe «Urban Flow» gingen dieser Frage nach, weil sie einen konkreten Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung leisten möchten. Dafür befassten sich die Studierenden intensiv mit den Strömungsverhältnissen in der Stadt. Durch Strassen und Gebäude wird Wind vielerorts beschleunigt. Anhand dieser Analysen und im Gespräch mit Architekten war bald der optimale Standort für eine neue Turbine gefunden: das Flachdach. Da urbane Räume optisch attraktive sowie flexible Lösungen erfordern, war erstes Ziel der Gruppe, eine kleine, modulare Lösung zu finden, die sogar im Lift aufs Dach befördert werden kann. So kamen die Studierenden auf eine Wabenstruktur. Diese ist ideal, weil sie den Wind zusätzlich bündelt und so die Turbine effizienter arbeiten kann.

Wabenturbine
«Honeycomb», die Windturbine fürs Flachdach, kann modular zusammengesetzt werden. (Bild: ETH Zürich)

Die sechseckige Wabenstruktur namens «Honeycomb» besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Für den Rotor wählten die Studierenden zudem leichte Kohlenstofffasern. Die Turbine wird durch einen Stahlrahmen zusammengehalten und mit einem Dreifuss sicher auf dem Dach verankert. Diese Metallteile machen denn auch den Grossteil des Gewichts aus – ein Modul wiegt lediglich 120 Kilogramm. Nominal produziert eine Windturbine von Urban Flow 400 Watt Leistung. Zum Vergleich: Für die gleiche Leistung müssen etwa zwei Quadratmeter Solarpanels aufgestellt werden. Die Gruppe Urban Flow sieht ihre «Honeycomb» jedoch nicht als Konkurrenz zur Solarzelle, sondern als sinnvolle Ergänzung. «An vielen Orten scheint die Sonne nicht genug, oder der Wind birgt einfach das grössere Potenzial. Dies muss standortspezifisch abgeklärt werden», erläutert Vanessa Schröder von Urban Flow. Jetzt soll die Honigwaben-Turbine in Chur auf dem Gebäude der Hochschule für Technik und Wirtschaft getestet werden. Schröder freut sich darauf: «Wir sind sehr gespannt, ob sich die Turbine im Praxistest bewährt. Wenn ja, ist dies eine tolle Belohnung am Ende eines unglaublich vielfältigen Entwicklungsprozesses – bereits im Bachelorstudium.»

Fokus-Projekte Rollout

Insgesamt elf Gruppen stellen ihre Fokus-Projekte am 27. Mai 2014 der Öffentlichkeit vor. Zwischen 14.00 und 16.00 Uhr sind die Präsentationen im AudiMax (HG F 30) zu sehen und danach werden alle Projekte in der Haupthalle des ETH-Hauptgebäudes ausgestellt. Weitere Informationen

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