Erfolgreiche virtuelle Projektarbeit

Projektwoche emb/KI2VA 2020

23.02.2021

Mehr als 300 Studierende nahmen Ende 2020 an der alljährlichen Projektwoche emb/KI2VA für die Erstsemesterstudierenden des Maschinenbaus teil – diesmal virtuell. In der interdisziplinären Projektwoche entwickeln die studentischen Teams ein Konzept für ein innovatives Produkt und erfahren, wie das Arbeiten in einem ingenieurstypischen Umfeld aussehen kann.

So sah die Projektarbeit in den vergangenen Jahren aus. 2020 trafen sich die Teilnehmenden nur virtuell. (Archivbild)

Das an den nachhaltigen Entwicklungszielen der UN orientierte Ziel der Projektwoche 2020 war es, ein Konzept für ein mobiles Kühlsystem für rohes Fleisch zur Nutzung von Kleinhändlern in strukturschwachen Regionen zu entwickeln. Mit dem System soll Fleisch auch bei hohen Außentemperaturen kühl und frisch gehalten werden, um insbesondere Lebensmittelvergiftungen zu vermeiden, die zu enormen gesundheitlichen und wirtschaftlichen Schäden führen.

Projekthöhepunkt und zugleich Ende des Kurses war die Präsentation der Ergebnisse auf der ebenfalls digitalen Abschlussveranstaltung. Im Rahmen der Veranstaltung konnten die drei Finalteams, die zuvor durch eine Jury aus Professorinnen und Professoren sowie wissenschaftlichen Mitarbeitenden ausgewählt wurden, ihre entwickelten Produkte vor allen Teilnehmenden der Projektwoche vorstellen.

Den ersten Platz erreichte die Gruppe 6 mit der gasbetriebenen Kühlbox „BeyondHeat“. Die Studierenden entschieden sich für ein Kühlsystem, das nach dem effizienten Gasabsorptionsprinzip funktioniert, da in strukturschwachen Regionen eine Stromversorgung nicht garantiert werden kann und Akkus als gewichts- und leistungstechnisch ineffizient für die Lösung eingestuft wurden. Als Isolierung wurde Kork gewählt, da dieser nachhaltig, langlebig und günstig ist. Der mit Edelstahl verkleidete Innenraum der Box lässt sich in mehrere Fächer aufteilen, um die Trennung verschiedener Fleischsorten, beispielsweise aus religiösen Gründen, zu ermöglichen. Die Kosten- und Gewichtsoptimierung stellte eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung dieser Kühlbox dar.

Mit dem zweiten Platz wurde die Gruppe 4 ausgezeichnet. Diese entwickelte mit TULFF („Transport für Lagereinheit für Fleisch“) ein autarkes, mobiles Kühlsystem, das ein Kompressions-Kühlsystem aus fertigen Komponenten und eine nachhaltige Dämmung aus Hanffasern miteinander kombiniert. Das Besondere an TULFF ist, dass es auch als Verkaufsstand genutzt werden kann. Das System wird durch Sonnenenergie mittels Photovoltaik-Modulen betrieben, wobei überschüssige Energie in einen integrierten Akku gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden kann. Bei der Entwicklung war insbesondere die optimale Dimensionierung des Systems eine Herausforderung, da Gewicht, Kühlleistung und Energieversorgung aufeinander abgestimmt werden mussten.

Der dritte Platz wurde an die Gruppe 20 verliehen, die für ihre Kühlbox eine Kombination aus Verdunstungskühlung und elektrischer Kühlung in Form von Peltier-Elementen gewählt hat. Peltier-Elemente funktionieren über eine Metallplatte im Kühlinnenraum, die über Halbleiter mit einer weiteren Metallplatte an der Außenseite verbunden ist. Diese Form der Kühlung funktioniert umso besser, je kleiner die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Platten ist. Für eine möglichst geringe Temperatur an der Außenseite des Peltier-Elements ist die Kühlbox von einer dünnen Wasserschicht umgeben. Diese kühlt das System, indem Wasser kontinuierlich durch Membranen an den Boxaußenseiten verdunstet. Herausfordernd war insbesondere, die Peltier-Elemente mit der Verdunstungskühlung in einem System zu kombinieren, sodass der über die Außenwände eindringende Wärmestrom möglichst geringgehalten wird.

Die insgesamt 29 Gruppen wurden von Mathematikstudierenden bezüglich komplexer Optimierungsaufgaben beraten und von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Maschinenbaus und der Mathematik betreut. Insgesamt waren 29 wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an der Organisation der emb/KI2VA 2020 beteiligt. Zuvor wurden diese angesichts der Herausforderungen der digitalen Teamleitung von der Hochschuldidaktischen Arbeitsstelle der TU geschult. Organisiert wurde die Projektwoche von Professor Christian Hasse, Leiter des Fachgebiets Simulation reaktiver Thermo-Fluid Systeme (STFS) am Fachbereich Maschinenbau und Jannis Reusch, wissenschaftlicher Mitarbeiter am STFS. Interdisziplinärer Partner war Professor Jan Giesselmann, Leiter der Arbeitsgruppe Numerik und wissenschaftliches Rechnen am Fachbereich Mathematik. Sowohl ideell als auch finanziell wurde das Projekt von den Unternehmen ebm-papst und Heidelberger Druckmaschinen AG unterstützt.

Insgesamt war die erste digitale Projektwoche emb ein voller Erfolg. Auch wenn das Wegefallen der Präsenz kein klassisches Kennenlernen der Teammitglieder untereinander und zwischen den einzelnen Teams ermöglichte, konnte durch die Nutzung von Zoom und Miro ein erfolgreiches Teambuilding gelingen und innovative Lösungen erarbeitet werden.

Meike Neufeld/Jannis Reusch/bjb

Einführung in den Maschinenbau emb

Das Projekt „Einführung in den Maschinenbau“ (emb) bietet seit über zwei Jahrzehnten Studierenden des Fachbereichs Maschinenbau die Möglichkeit, vor den theoretischen Grundlagen der ersten Semester die Ingenieurarbeit praktisch zu erfahren und dabei die Teamarbeit kennenzulernen, wie sie in der Industrie üblich ist.

Die emb wurde 1998 von einem Arbeitskreis im Maschinenbau maßgeblich unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Birkner und Professor Dr.-Ing. Hampe entwickelt, sowie von Marion Eger, Hochschuldidaktische Arbeitsstelle (HDA), konzeptionell begleitet. Schnell bewährte sich das Projektkonzept und wurde jährlich neu aufgelegt, so dass die emb schließlich zu einer Marke des Maschinenbaustudiums an der TU Darmstadt wurde. 2012 wurde die emb im Rahmen der KIVA-Studienprojekte interdisziplinär erweitert. Es folgten Projekte in Kooperation mit verschiedenen Fachbereichen an der TU Darmstadt sowie eine hochschulübergreifende Kooperation mit der Universitätsmedizin Mainz.