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Wie können haarfeine Drähte Roboterhände oder Fledermausmodelle zum „Leben“ erwecken? Wie funktionieren künstliche Muskeln und welche Ideen verwirklichen Ingenieure damit? Diese Fragen beantworten Professor Stefan Seelecke und sein Team in einem neuen Schüler-Angebot an der Saar-Uni. Schülerinnen und Schüler können selbst einen mit Formgedächtnisdrähten betriebenen Mini-Roboterarm bauen und so programmieren, dass er präzise kleine Aufträge ausführt. Auf diese Weise lernen sie spielerisch, was Saarbrücker Ingenieure forschen und entwickeln. Anmelden können sich Schülerinnen und Schüler ab der elften Klasse.
Leichte Roboterhände mit künstlichen Muskeln aus Nickel-Titan-Drähten, die mit Menschen gefühlvoll Hand in Hand zusammen arbeiten können; völlig neuartige Prothesen, die funktionieren wie echte Gliedmaßen: An solchen Projekten forschen Stefan Seelecke und seine Mitarbeiter. Der Professor für Intelligente Materialsysteme vertritt die Fachrichtungen Systems Engineering und Materialwissenschaften und ist international einer der führenden Experten für Formgedächtnislegierungen. An der Universität des Saarlandes und am Saarbrücker Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) entwickeln er und sein Team neue Anwendungen für mechatronische Systeme mit sogenannten intelligenten Materialien.
Um den künftigen Nachwuchs früh für ein Studium der Ingenieurwissenschaften zu begeistern, öffnen die Forscherinnen und Forscher nun ihre Labore für Schülerinnen und Schüler. An einem Tag vor Ort können die Schüler selbst einen Mini-Roboterarm bauen. „Susanne-Marie Kirsch und Felix Welsch aus meinem Team haben für die Schüler eigens einen Technikbausatz entwickelt, der mit dem 3D-Drucker ausgedruckt werden kann“, sagt Stefan Seelecke. Die Schüler sollen den kleinen Schwenkarmen mit künstlichen Muskeln Bewegung verleihen.
„Die Nickel-Titan-Drähte haben ein so genanntes Formgedächtnis, sie erinnern sich an ihre alte Form und nehmen diese wieder an, nachdem sie verformt wurden. Das beruht auf dem Phänomen der Phasenumwandlung: Werden diese Drähte erwärmt, etwa indem ein elektrischer Strom durch sie fließt, ziehen sie sich zusammen und werden deutlich kürzer“, erklärt Professor Seelecke. Kühlen die Drähte ab, dehnen sie sich wieder auf ihre alte Länge aus. Die Ingenieure nutzen diese Eigenschaft und lassen die Drähte in verschiedensten Anwendungen als künstliche Muskeln arbeiten, die flinke und kraftvolle Bewegungen ausführen. Dafür brauchen sie nichts weiter als Strom aus Steckdose oder Batterie – was zum Beispiel Roboterarme leicht und flexibel macht.
Besondere Aufgabe für die Schülerinnen und Schüler: Sie sollen dem Schwenkarm beibringen, je eine von drei Kugeln zielgenau in eines von drei Körbchen fallen zu lassen. „Dabei lernen sie spielerisch die Arbeit mit dem Formgedächtnisdraht kennen und erhalten einen Einblick, was erforderlich ist, um ein solches System zu bauen: von der Antriebstechnik, über Aktorik und Sensorik bis hin zur Programmierung eines Microcontrollers. Sie tüfteln selbst die digitale Steuerung aus, lernen, was eine Transistorschaltung ist und wie man den Microcontroller so programmiert, dass der Arm die Kugeln mit exaktem Timing abwirft“, erläutert Stefan Seelecke. Der Formgedächtnisdraht ist aber nicht nur Muskel sondern gleichzeitig auch Nerv. „Das System kommt daher ganz ohne weitere Sensoren aus. Jeder Position des Drahtes beim An- und Entspannen entspricht exakt ein elektrischer Widerstandswert. Die Schüler müssen diese Werte den Positionen des Drahtes zuordnen und dann den Controller so programmieren, dass der Schwenkarm exakt am Korb stoppt und die Kügelchen genau richtig fallen“, erklärt der Ingenieurwissenschaftler.
Interessierte Lehrer und Schüler können sich anmelden bei:
Susanne-Marie Kirsch und Felix Welsch:
E-Mail: susanne-marie.kirsch@imsl.uni-saarland.de und felix.welsch@imsl.uni-saarland.de
Pressekontakt: Prof. Dr. Stefan Seelecke (Lehrstuhl für Intelligente Materialsysteme),
Tel. 0681 302-71341; E-Mail: stefan.seelecke@imsl.uni-saarland.de
http://www.imsl.uni-saarland.de/
Weitere Pressefotos für den kostenlosen Gebrauch finden Sie unter
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Selbst experimentieren und dabei Wissenschaft hautnah erleben – das können Jugendliche auch in rund einem Dutzend Schülerlaboren der Universität des Saarlandes. In den professionell ausgestatteten Laboren erhalten Schüler und Lehrer praktische Einblicke in moderne Forschung wie Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Sensorik, erneuerbare Energien, Robotik, Physik, Chemie, Biochemie, Umweltgeographie und Molekulare Medizin.
Info: http://www.saarlab.de
Information und weitere Angebote der Uni für Schüler:
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Schulbüro der Saar-Uni:
Dagmar Weber: Tel: 0 681 302-3575;
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Susanne-Marie Kirsch und Felix Welsch (l.) aus dem Team von Professor Stefan Seelecke (r.) haben fü ...
Foto: Uni
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Prof. Dr. Stefan Seelecke
Foto: Oliver Dietze
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Lehrer/Schüler
Elektrotechnik, Energie, Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften
regional
Schule und Wissenschaft
Deutsch
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