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Jugend forscht - Landeswettbewerb Sachsen 2018 Jugend forscht - Landeswettbewerb Sachsen 2018

jugend forscht 22. bis 24. März 2018

  • Landessieg im Fachgebiet Technik

    Fachgebiet: Technik
    Schule: Martin-Andersen-Nexö-Gymnasium Dresden
    Mitglieder: (St.-Nr. 19) Vincent Voigtländer

    Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Roboter mit omnidirektionalen Antrieb entwickelt. Im ersten Schritt entstand ein mathematisches Modell der Kinematik eines solchen Roboters, welches anschließend in einem Microcontroller Arduino implementiert wurde. Weitere Bestandteile der Arbeit sind einerseits die Konstruktion und der physische Aufbau des Roboters sowie andererseits das Entwickeln und Umsetzen von elektrischen Schaltungen zur Verknüpfung der einzelnen Komponenten. Schließlich erforderte die Durchführung der gewünschten Fahrmanöver die Entwicklung einer geeigneten Software zur Steuerung des Roboters.
    Um nicht kalkulierbare Störungen reglungstechnisch zu kompensieren, wurde eine Drehwinkelmesseung durch einen Reflexkoppler in Verbindung mit einer Elektronik-Platine selbst entwickelt und umfassend entstört.
    Zur Nutzbarkeit für praktische Anwendungen wird zurzeit ein Bluetooth-Modul eingebunden, so dass der Fahrauftrag via Smartphones vogegeben werden kann.
  • 2. Platz im Fachgebiet Technik
    Sonderpreis des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus
    Sonderpreis Rundfunk-, Fernseh- und Informationstechnik
    Sonderpreis Teilnahme an der JugendUnternimmt summer school - Innovative Geschäftsideen mit Unternehmercourage

    Fachgebiet: Technik
    Schule: Schiller-Gymnasium Bautzen
    Mitglieder: (St.-Nr. 18) Robin Henke

    Der Einsatz von Mikrokontrollern greift in alle Lebensbereiche. So soll diese Zukunft auch im Unterricht fernab von Lehrplänen erlebbar, interessant und begeisternd Einzug halten. Dazu habe ich ein Jahr lang Schüler mit meinem Konzept im Freizeitbereich den Controller näher gebracht. Mein selbst gestalteter Baukasten liefert die Voraussetzungen dafür. Schritt für Schritt lernen die Teilnehmer Wirkungsweise, Programmierung und Einsatzmöglichkeiten kennen.
  • 3. Platz im Fachgebiet Technik

    Fachgebiet: Technik
    Schule: Wilhelm-Ostwald-Schule - Gymnasium der Stadt Leipzig
    Mitglieder: (St.-Nr. 20) Lea Emmerich

    Es soll ein Roboter für den Katastropheneinsatz geschaffen werden, dessen Struktur sich an dem Biologischen Vorbild von Insekten orientieren soll, damit er sich schnell und agil fortbewegen kann.
    Künstliche Muskeln versprechen Vorteile als Alternativen zu herkömmlich verwendeten Elektromotoren. Sie imitieren den linear approximierten Verlauf von Kontraktion und Entspannung, ein Hauptmerkmal natürlicher Muskeln, was zu einer besseren Umsetzung naturähnlicher Bewegungsabläufe, wie beispielsweise dem Gehen und Klettern verhelfen könnte. Dies wirkt sich positiv bei der Bewältigung von Hindernissen und unwegsamem Gelände aus.
    Eine Struktur, in der solche nach biologischem Vorbild um ein Skelett angeordnet werden, wird entwickelt, sodass die notwendigen Freiheitsgrade und Kräfte realisieren werden können. Mit Hilfe eines additiven Fertigungsverfahrens wird dieses aus Polyactiden mittels 3D-Druckverfahren hergestellt.
  • Landessieg für das beste interdisziplinäre Projekt

    Fachgebiet: Technik
    Schule: G.-E.-Lessing-Gymnasium Hohenstein-Ernstthal
    Mitglieder: (St.-Nr. 21) Christoph Musch

    Während die bemannte Raumfahrt zunehmend an Bedeutung gewinnt, steht man noch immer einer Vielzahl von ungeklärten Problemen gegenüber. Besondere Relevanz hat dabei die kontinuierliche humane Versorgung. Kann ein zur Autonomie befähigtes System nach irdischem Vorbild bestehen, welches die Sauerstoff und Nahrungsproduktion gewährleisten kann? Zur klärenden Bewertung dieser Frage werden zwei geschlossene Biosysteme (Glasbehälter V ˜ 40l) untersucht. Diese sind zur empirischen Erfassung von abiotischen Faktoren, welche als zentrale Indikatoren gesehen werden können, mit einem Arduino Microcontoller und mehreren Sensoren ausgestattet. Zentrale Aspekte bilden die Darstellung der elektronischen Bestandteile, Betrachtung der Messvorgänge und die Optimierung biochemischer Prozesse zur effizienten Abbildung. Eine abschließende Auswertung besteht zur optimalen Erfassung auf differenzierten Ebenen und in Bezug auf die gewonnenen Daten.
  • Sonderpreis Umwelttechnik

    Fachgebiet: Technik
    Schule: Freies Gymnasium Penig
    Mitglieder: (St.-Nr. 22) Sarah Mogdans

    Operationen im Magnetresonanztomographen können mit Hilfe von Kathetern vereinfacht werden. Dabei spielt das Tracken von Kathetern im MRT eine große Rolle, da dadurch die Position von Operationsbesteck oder Kathetern auf MRT-Bildern nachverfolgt werden kann.
    Um dies zu realisieren, habe ich verschiedene Schwingkreise hergestellt, die sich durch ihren Aufbau selbst mit Energie versorgen und so an Katheter angebracht werden können, ohne von außerhalb mit Strom gespeist werden zu müssen. Diese Schwingkreise habe ich erst in größeren Abmessungen selbst gelötet. Später dann habe ich Schaltpläne und Boards entworfen, nach denen diese Schwingkreise hergestellt werden können. Die Schwingkreise dürfen dabei nur Abmessungen von wenigen Millimetern haben und müssen mit ihrer Resonanzfrequenz auf die Frequenz des MRT-Geräts eingestellt sein.
    Weiterhin habe ich eine Internetseite zum Thema Schwingungen entworfen, auf der einige Übungen und mehrere Tests zu finden sind.
  • Studienseminar "Kerschensteiner Kolleg"

    Fachgebiet: Technik
    Schule: Carl-von-Bach-Gymnasium Stollberg
    Mitglieder: (St.-Nr. 17) Franz Arnold

    Das Projekt behandelt den Aufbau und Einsatz eines Rauschthermometers nach Johnson-Nuiqist. Das aufgebaute Thermometer soll für den Einsatz in der heutigen Tieftemperaturphysik optimiert werden. Dabei sollen entstehende Fehler durch Optimierung minimiert werden. Ein Fix-Punkt-Device und eine Kalibrierung gegen ein zweites Thermometer soll dabei die Genauigkeit verbessern. Kern der Arbeit ist es, festzustellen, ob ein selbst gefertigtes Rauschthermometer die Genauigkeit eines industriell gefertigten Sekundärthermometers erreichen kann. Dazu werden mehrere Messwerte für verschiedene Temperaturen zwischen 15 µK und 5 K mit denen eines kalibrieten Thermometers verglichen.