Elektrotöffs und springende Roboter für ferne Planeten

Fokusprojekte von ETH-Studierenden stehen für zwei Semester Praxiserfahrung in allen Bereichen des Maschinenbaus – vom klassischen Fahrzeug- und Motorenbau über die Medizintechnik bis hin zur Robotik. "Wir können hier unsere Ideen umsetzen und unser Wissen aus den Vorlesungen anwenden", sagt Marco Job, einer von rund 100 Bachelorstudierenden, die in den vergangenen neun Monaten an insgesamt zwölf unterschiedlichen Projekten arbeiteten. Angeboten werden die Fokusprojekte vom Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik für Studierende im fünften und sechsten Semester. Betreut von Professoren sowie Doktoranden und Postdocs müssen sie ihre Ideen zu einem Produkt entwickeln – Projekt- und Zeitmanagement, Marketing und Sponsorensuche inklusive.

Ein selbst entwickelter Elektrotöff

Marco Jobs Team vom Fokusprojekt Ethec hat sich zum Ziel gesetzt, ein wendiges und schnelles E-Motorrad zu entwickeln, das bis zu 250 Kilometer weit fahren kann, bevor es zum Aufladen wieder an die Steckdose muss. Und zwar wollten die Studierenden ihren Elektrotöff von Grund auf entwickeln, möglichst ohne Fertigbauteile. "Ich glaube, ich kenne jetzt jede einzelne Komponente bis hin zu den 1200 Zellen in der Batterie, die alle einzeln überwacht und programmiert werden müssen", meint denn auch Teamkollege Samuel Renggli schmunzelnd.

Das Elektromotorrad Ethec während der Entwicklung. (Source: ETH Zürich)

Insgesamt 16 Studierende gehören zum Team, wobei zwei von der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK) kommen und einer vom ETH-Departement Elektrotechnik (D-ITET). Der Clou an ihrem Töff: In jeder der beiden Radnaben gibt es einen Motor. Die Studierenden erhoffen sich dadurch eine bessere Beschleunigung und wollen beim Bremsen über das Vorderrad Energie zurückgewinnen.

Bachelorstudent Dominic Schmid nimmt auf dem Rahmen des Elektromotorrads Platz. (Source: ETH Zürich)

Um die Mammutaufgabe zu bewältigen, haben sich die Studierenden in vier thematische Gruppen, darunter Motor, Batterie sowie Software- und Regelungstechnik, aufgeteilt. "Wenn man sich auf unterschiedliche Aufgaben verteilt, ist man effizienter, und es gibt weniger Reibungsflächen", sagt Niklaus Schaffner. "Gleichzeitig ist es schwieriger, das Gesamtprojekt im Blick zu behalten und zu wissen, wo die anderen stehen".

Maschinenbau und Medizin verbinden

Generell ist Kommunikation im Team und mit anderen Disziplinen eine der Fähigkeiten, welche die Studierenden bei den Fokusprojekten zusätzlich zum Fachwissen erlernen müssen. Auch Georg Brunner vom Projekt Cardex hat dies feststellen müssen: "Trotz unseres verhältnismässig kleinen Teams von sechs Personen sind die Kommunikation zwischen den Schnittstellen und eine sinnvolle Arbeitsteilung wohl das Schwierigste."

Mit dem System Cardex können Chirurgen minimalinvasive Herzoperationen üben. (Source: ETH Zürich / Peter Rüegg)

Das Projekt, bei dem es um die Entwicklung eines Trainingsgeräts für minimalinvasive Herzoperationen ging, erforderte regelmässige Treffen mit Fachleuten vom Unispital Zürich. "Wir mussten am Anfang erst verstehen lernen, was die Ärzte überhaupt brauchen", erzählt Brunner, der bei der Wahl des Studienfachs lange zwischen Medizin und Maschinenbau schwankte. Mit "Cardex" kann er nun beides verbinden.

Die Studenten David Mauderli (links) und Georg Brunner testen ihr Gerät. (Source: ETH Zürich / Peter Rüegg)

Springender Roboter fürs Weltall

In ganz neues Terrain wagte sich auch das Team von Space Bok. Es entwarf einen Roboter, der bei Raumfahrtmissionen auf Planeten mit geringerer Schwerkraft eingesetzt werden kann. Einziger Input seitens der Professur vor Projektstart: Ein Sprungroboter könnte ein Lösungsansatz sein. "Wir mussten gemeinsam erarbeiten, wie viele Beine der Roboter hat, oder ob wir vielleicht doch besser eine Ballform wählen", erzählt Bachelorstudent Radek Zenkl.

Fokusprojekt "Space Bok". (Source: ETH Zürich)

Um mehr über Bewegungsabläufe zu lernen, haben die Studierenden unter anderem Tiere studiert. Erst nach einer langen Entwurfsphase am Computer haben sie sich schliesslich für einen vierbeinigen Roboter entschieden, den sie aus fast 500 Teilen zusammenbauten. Jedes der Beine hat zwei Motoren. Der Roboter kann damit normal gehen oder auch ähnlich dem südafrikanischen Springbock, der auch den Projektnamen "Space Bok" inspirierte, gleichzeitig mit allen vier Beinen abspringen. Dadurch soll er künftig auf fremden Planeten Hindernisse wie Steine überwinden können.

Insgesamt zwölf Studierende, davon zwei Elektrotechnikstudenten vom D-ITET und zwei Studierende der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW), sind im Team dabei. "Der Input der ZHAW-Studenten war für uns besonders wertvoll, da sie handwerklich viel mehr Erfahrung haben als wir", erläutert Bachelorstudent Philip Arm. Learning-by-doing ist eine der Haupterfahrungen für die Studierenden bei den Fokusprojekten. "Man wird ins kalte Wasser geworfen und muss schauen, wie man es hinbekommt", sagt Jan Hinder von "Space Bok".

Notfalls halfen Nachtschichten bis 3 Uhr, ein Gespräch mit den Professoren und Betreuern oder Besuche bei den Firmen, welche die Teams als Sponsoren für sich gewinnen konnten. Grundsätzlich versuchten aber alle Teams, die Herausforderung möglichst selbständig zu meistern. "Ich habe viel darüber gelernt, wie man im Team zusammenarbeitet und wie ich mich selbst bei der Arbeit verhalte", erzählt Radek Zenkl. Und Marco Job sagt: "Es ist viel cooler als erwartet!"

Die weiteren Fokusprojekte 2017/18

• Ascento: Entwicklung eines Roboters, der Treppen überwinden kann. Er kombiniert die Vorteile von Rädern mit der Vielseitigkeit von Beinen.

• Carbon Factory: Entwicklung eines 3D-Drucksystems zur additiven Fertigung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen

• Formula Student Electric: Entwicklung des E-Rennwagens "Eiger", der besonders leicht ist und sehr gut beschleunigen kann

• Ftero: Entwicklung eines mobiles Windenergiesystems, bei dem ein Carbon-Flugzeug per Seil mit einem Generator verbunden ist

• MotoStudent: Entwicklung eines Motorrads mit kohlenfaserverstärktem Kunststoffrahmen

• Multispeed ESC: Entwicklung eines Turbokompressors mit einem neuartigen modularen System

• Proboscis: Entwicklung eines rüsselförmigen Roboters für die Suche von Verschütteten

• Suncar iBulli: Umbau eines T6-VW-Busses, dessen Verbrennungsmotor gegen einen Elektromotor getauscht wird

• Swissloop: Entwicklung eines neuen Hyperloop-Transportsystems

Roll-out Fokusprojekte 2018

Die Ausstellung der zwölf Projekte findet am Dienstag, 29. Mai 2018 von 12.00 bis 17.30 Uhr in den Gebäuden CLA (Glashalle), ML (Turbinenhalle) und LEE (Erdgeschoss) im ETH Zentrum statt. Zwischen 13.30 und 16.00 Uhr stellen die Studierenden ihre Projekte in Präsentationen im Hörsaal ML D28 vor.

Weitere Informationen zur Ausstellung bietet die ETH Zürich online.

Vorschau Roll-out Fokusprojekte. (Source: ETH Zürich)

Dieser Beitrag erschien zuerst bei ETH-News.