Zwei Teams aus der Digital-AG des Eugen-Bolz-Gymnasiums erreichten wieder die vordersten Plätze und durften 800 € mit nach Hause nehmen.
Was ist Explore-Science?
Die Klaus-Tschiera-Stiftung richtet seit vielen Jahren die Science-Erlebnistage in Mannheim aus, zu denen im Laufe einer Woche über 50 000 Besucher strömen. Eingebettet in die Erlebnistage ist der Wettbewerb Explore-Science.
Über 2300 Schülerinnen und Schüler in ca. 750 Teams traten 2018 zu diesem Tüftler-Wettbewerb im Mannheimer Luisenpark an. Darunter auch zwei Mannschaften aus der Digital-AG des Eugen-Bolz-Gymnasiums unter Leitung von Bernd Kopetschke. Seit im Februar die Wettbewerbsaufgaben bekannt wurden, arbeiteten die AG-Teilnehmer in mehreren Gruppen an verschiedenen Problemstellungen, die unter dem gemeinsamen Motto „Weltraum“ standen.
Auf dem Planeten „Pigritia“ zählt bekanntlich Langsamkeit:
Bei der Aufgabe mit dem Titel „Alien-Wettrennen“ ging es nicht um Schnelligkeit, sondern um Präzision: Es war ein Fahrzeug zu bauen, das eine Strecke von exakt einem Meter in möglichst genau 12 Sekunden zurücklegt.
Die 13 bis 15 Jahre alten Teilnehmer der Digital-AG hatten sich seit Beginn des Schuljahres mit den Grundlagen der Elektronik und Programmierung vertrauten gemacht und fanden daher schnell eine Lösung. Sie bauten innerhalb weniger Wochen ein Vehikel, das über einen Schrittmotor angetrieben wird, dessen Drehzahl sich mit Hilfe eines Mikroprozessors extrem genau einstellen lässt. Leider übersahen die Erfinder, dass laut Aufgabenstellung keinerlei elektrische Komponenten verwendet werden durften, weshalb vier Wochen vor dem Wettbewerb ein völlig neues Konzept erdacht werden musste.
Prototyp und Endversion unseres „Alien-Renners“
Nach vielen Vorversuchen wurde ein Prototyp gebaut, dessen Antrieb über die Schwerkraft eines Massenstückes erfolgt. Dieses hängt an einem Faden und setzt beim Herabsinken die Achsen des Fahrzeugs in Bewegung.
Um die Geschwindigkeit reduzieren zu können, wurde zusätzlich eine Wirbelstrombremse konstruiert. Dabei handelt es sich um eine Aluminiumscheibe, die von den Rädern des Fahrzeugs in schnelle Rotation versetzt wird sowie zwei Magnete, welche die Rotation hemmen, sobald sie in die Nähe der Scheibe kommen.
Mit Hilfe einer Schraube kann der der Abstand zwischen der Scheibe und den Magneten sehr feinfühlig verändert werden, wodurch eine exakte Einstellung der Geschwindigkeit möglich ist. In Vorversuchen am EBG gelang es, die Fahrzeit reproduzierbar auf exakt 12,0 s einzustellen.
Die selbe Präzision konnte das Gerät im Wettbewerb leider nicht erreichen, was geringen Resten von Sand geschuldet sein könnte, welche von anderen Fahrtzeugen, die rieselnden Sand als Antrieb nutzten, noch auf der „Rennstrecke“ lagen. Dennoch gelang es dem EBG-Renner, sich gegen fast alle Konkurrenten durchsetzen und den zweiten Preis im Wert von 300 € erreichen.
Video zur Funktionsweise des Alien-Renners
Konstantin Kharchenko, Felix Schneider, Jonas Zilk, und Erik Ulmer bei Messversuchen mit ihrem Alien-Renner
Felix Schneider, Jonas Zilk, Konstantin Kharchenko und Erik Ulmer bei der Preisverleihung durch Wettbewerbsleiter Dr. Axel Carl.
Wie fängt man Asteroiden ein?
Unter dem Thema „Kosmischer Staubsauger“ sollten „Asteroiden“ eingefangen werden. Konkret ging es darum, ein autonom agierendes Gerät zu bauen, das von hundert Tischtennisbällen, die auf einer Fläche von einem Quadratmeter verteilt waren, innerhalb von drei Minuten möglichst viele einzusammeln.
Eine Gruppe von insgesamt acht Teilnehmern aus der Fortgeschrittenen-AG entwickelte die Idee zu einem selbstfahrenden Roboter mit Mikroprozessorsteuerung, der nach einem vorprogrammierten Plan das Spielfeld systematisch abfährt und alle auf dem Weg liegenden Bälle sowohl mechanisch, als auch per Saugpumpe in einen mitgeführten Vorratsbehälter transportiert.
Die Realisierung der Ideen gelang in mehreren Kleingruppen, die sich jeweils um Teilaufgaben kümmerten.
Dabei waren während zig Arbeitsstunden Arbeitsstunden sowohl handwerkliche und elektronische Fähigkeiten, als auch programmiertechnisches Know-how, Forschergeist, und sehr viel Durchhaltevermögen erforderlich.
Nachdem der erste Prototyp fertiggestellt war und im Prinzip funktionierte, bescherten die Praxistest aber eine Vielzahl von unerwarteten Problemen, wie unzureichende Genauigkeit der Antriebsmotoren, Tischtennisbälle, die sich in der Ansaugvorrichtung verkeilten, durchdrehende Räder, klemmende Sensoren, versagende Akkus … Die Analyse und Beseitigung dieser Störfälle forderte manchem Teilnehmer etliche Überstunden ab, was schlussendlich jedoch mit dem ersten Preis bei Explore-Science 2018 und einem Preisgeld von 500 € belohnt wurde.
Dan-Yen Kim, Pascal Steimle, Alexander Helm und Julian Linz mit ihrem „kosmischen Staubsauger“
Dan-Yen Kim, Pascal Steimle, Alexander Helm und Julian Linz bei der Preisverleihung durch Wettbewerbsleiter Dr. Axel Carl
Dan-Yen Kim, Pascal Steimle, Alexander Helm und Julian Linz bei der Preisverleihung durch Wettbewerbsleiter Dr. Axel Carl
Leider konnten nicht alle EntwicklerInnen des Ballsaugers mit nach Mannheim fahren, sie dürfen sich aber über das Preisgeld freuen, mit dem die Anschaffung einer Kombination aus einer aus digitaler Fräse und 3-D-Druckers geplant ist.
Die gesamte Gruppe: Dan-Yen Kim, Sifa Durusu, René Eger, Pascal Steimle, Alexander Helm und Julian Linz und Leon Vollstädt
Und für die Teilnehmer der Digital-AG steht fest: Nächstes Jahr geht’s wieder zu Explore-Science!
Bernd Kopetschke, Juni 2018