ETH-Studierende entwickeln Drohnen, Roboter und Fahrzeuge
Rennautos, Roboter, Flugzeuge: W?hrend zwei Semestern arbeiten Bachelor-Studierende des Departements Maschinenbau und Verfahrenstechnik in Teams an einem Projekt. Am 28. Mai 2024 stellen sie die Ergebnisse vor.
W?hrend eines Jahres haben zehn Teams Prototypen entwickelt, die den aktuellen Stand der Technik in den Bereichen additive Fertigung, Robotik sowie Antriebs- und Transporttechnologien demonstrieren. Die Fokus-Projekte sind fester Bestandteil eines Bachelorstudiums in Maschinenbau und Verfahrenstechnik, von der Projektidee über Designstudien bis hin zur Sponsorensuche und Produktion haben die Studierenden den gesamten Prozess selbstst?ndig durchlaufen. Diese Projekte haben sie in diesem Jahr umgesetzt:
Avero – die sichere Inspektionsdrohne
Die Propeller von Drohnen bergen ein Risiko: Menschen k?nnen sich an den rotierenden Bl?ttern verletzen und bei Kollisionen k?nnen Objekte oder die Drohne selbst besch?digt werden. Das elfk?pfige Team des Fokus-Projekts Avero hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, die Propeller ins Innere der Drohne zu verlagern: Die Propeller befinden sich in R?hren, der erzeugte Luftstrom wird über schwenkbare Düsen gesteuert.
Der neuartige Antrieb bringt aber noch mehr Vorteile: Die Drohne kann sich in beliebiger Lage um zwei Achsen mehr drehen als herk?mmliche Modelle und dicht an Objekten entlang fliegen. M?gliche Einsatzgebiete sind Inspektionsaufgaben an schwer zug?nglichen Infrastrukturen und in belebten Umgebungen wie Baustellen.
Rapture – 3D-Druck für Multimaterial-Raketenteile
Bei der additiven Fertigung werden Materialien schichtweise aufgetragen, um Bauteile herzustellen. Eines dieser 3D-Druckverfahren ist das wiederholte Auftragen und selektive Aufschmelzen von Metallpulver mit einem Laser. Diese Technik macht es m?glich, Bauteile mit besonders feinen und komplexen Geometrien zu bauen. Im Fokus-Projekt Rapture entwickelten Studierende eine neue Maschinenarchitektur, mit der sie Teile aus zwei verschiedenen Metallen herstellen k?nnen. Sie arbeiten dabei an einem besonders schnellen und materialsparenden Verfahren, das in der Luft- und Raumfahrt sowie in vielen weiteren Branchen eingesetzt werden kann. So wollen die Studierenden spezielle Bauteile wie Düsen und weitere Triebwerkskomponenten mit jeweils massgeschneiderten Materialeigenschaften herstellen. Die Technologie verspricht, die Kosteneffizienz und Leistung von Raketensystemen zu verbessern.
Sara – Soft Actuated Robotic Arm
Trotz grosser Fortschritte werden Prothesen am Oberk?rper oft noch als zu schwer empfunden. Ziel des Fokus-Projekts Sara ist es deshalb, einen leichten und flexiblen Roboterarm zu konstruieren, der zu einer Prothese weiterentwickelt werden kann. Die Studierenden des Projektteams haben die Vision, dass Tr?ger:innen einer Prothese deren Nachteile künftig kaum mehr fühlen.
Mit der Entwicklung des Roboterarms wollen sie den Weg für eine neue Generation leichter, beweglicher und ger?uschloser Prothesen ebnen. Statt herk?mmlicher Stellantriebe verwenden die Studierenden eine neue Technologie aus der Robotik, die die Funktionalit?t menschlicher Muskeln nachahmt. Die Aktuatoren, also die Elemente, die die Bewegung generieren, bestehen aus Flüssigkeiten in dünnen Kunststofffolien, die elektrische in mechanische Energie umwandeln. Indem die Studierenden künstliche Muskeln in die Armprothese integrieren, soll diese beweglicher und gleichzeitig leichter werden.
Die weiteren Fokus-Projekte 2023/24
- externe SeiteaCentauri konstruiert ein aerodynamisches Rennauto, das ausschliesslich von Solarzellen angetrieben wird und autobahntaugliche Geschwindigkeiten erreicht. Im Herbst 2025 nimmt das Team zum zweiten Mal an der World Solar Challenge teil, die über 3000 km durch das australische Outback führt.
- externe SeiteAidara entwickelt einen Assistenzroboter, einen sogenannten ?Cobot?, der dank KI-basierten Sprach- und Bilderkennungsalgorithmen selbstst?ndig Aufgaben verstehen und Objekte identifizieren kann. Der Roboterarm fungiert dabei als ?dritte Hand? und reicht auf Zuruf Gegenst?nde.
- externe SeiteCellsius Projekt H2 baut einen Antrieb für ein Leichtflugzeug, das mit Wasserstoff betrieben wird. Das Flugzeug mit Platz für zwei Personen soll emissionsfrei, leise und ?konomischer werden und eine umweltschonende Alternative für Schulungs- und Freizeitflüge sein.
- externe SeiteFormula Student Electric verfolgt das Ziel, die Leistungsf?higkeit von elektrischen Rennautos weiter zu steigern. Nach einer vier-monatigen Entwicklungsphase wird das Auto zusammengebaut. Mit dem Prototyp nimmt das Team am j?hrlichen ?Formula Student?-Wettbewerb teil.
- Leva baut einen Roboter, der eigenst?ndig Kisten heben sowie tragen kann und sich wie ein vierbeiniges Tier bewegt. Er kann in engen R?umen und auf unebenem Gel?nde eingesetzt werden und soll die Arbeit auf Baustellen, in der Landwirtschaft und in der Intralogistik sicherer und effizienter machen.
- Noctua entwickelt eine leise Langstreckendrohne zur ?berwachung von Wildtieren in afrikanischen Reservaten. Denn t?glich fallen dort rund 90 Elefanten und zwei Nash?rner Wilderern zum Opfer. Die Drohne soll grosse Gebiete bis zu 12 Stunden lang autonom überfliegen, ohne die Tiere zu st?ren.
- externe SeiteSwissloop entwickelt das CO2-neutrale Hochgeschwindigkeitstransportsystem Hyperloop weiter. Mit dem neuen Pod, in dem künftig Güter mit Geschwindigkeiten bis zu 1000 km/h bef?rdert werden sollen und dem dazugeh?rigen Schwebesystem, nehmen sie an der European Hyperloop Week, einem internationalen Wettbewerb, teil.
Rollout Fokus-Projekte 2023/24
Die Studierenden zeigen ihre Projektergebnisse in einer ?ffentlichen Ausstellung: Dienstag, 28. Mai 2024, 12.00–17.30 Uhr, Geb?ude LEE, Leonhardstrasse 21, 8092 Zürich.
An einer Veranstaltung im Hauptgeb?ude pr?sentieren die Teams ihre Projekte in Referaten: Dienstag, 28. Mai 2024, 14.00–15.45 Uhr, im Audi Max, Hauptgeb?ude, F 30, R?mistrasse 101, 8092 Zürich.