Von Fischrobotern und künstlichen Muskeln

Ein Roboter, der sich wie ein Fisch bewegt, ein Anzug mit künstlichen Muskeln, eine Herz-Lungen-Maschine für Säuglinge und eine Methode, um aus gebrauchten Kleidern Garn zu spinnen – das sind nur vier der Ideen, die ETH-Bachelorstudierende der Maschinenbauwissenschaften in diesem Jahr im Rahmen der Fokusprojekte vorangetrieben haben. Am 30. Mai präsentieren die Teams ihre Produkte der Öffentlichkeit.

Im Projekt Surf-eDNA entwickeln Studierende einen autonomen Unterwasser-Roboter, der sich wie ein Fisch und beinahe so geräuschlos bewegt. Man kann damit in Gewässern filmen und Proben sammeln, die darüber Auskunft geben, welche Lebewesen dort vorkommen: Über einen eingebauten Filter sammelt der Roboter Bruchstücke der Erbsubstanz DNA, die im Wasser vorhanden ist. Angetrieben wird der Roboter über eine Silikon-Flosse, in die zyklisch Wasser gepumpt wird. Dank seiner geräuscharmen Fortbewegung kann er auch in empfindlichen Ökosystemen eingesetzt werden, ohne diese zu stören.

Die Virtuelle Realität (VR) hautnah erlebbar machen möchten die Studierenden des Projekt Metasuit: Sie entwickeln einen Anzug, in den sie künstliche Muskeln einbauen. Wer den Anzug trägt, kann in virtuelle Welten eintauchen und dabei einen Widerstand spüren, der zum Beispiel gegen die Arme wirkt. Damit ermöglicht der Anzug neue VR-Erlebnisse, für die sich auch die Filmindustrie interessiert. Ausserdem könnte der Anzug in der medizinischen Rehabilitation eingesetzt werden.  

Das Team von Bypulse nimmt sich einem Problem an, dass sich stellt, wenn Säuglinge und Kleinkinder am Herz operiert werden müssen. Die jungen Patient:innen werden dazu an eine Herz-Lungenmaschine angeschlossen. Diese optimal einzustellen, ist allerdings nicht einfach, und eine falsche Einstellung kann bleibende Hirnschäden verursachen. Die Studierenden entwickeln eine Herz-Lungen-Maschine, die betrieben werden kann, währenddem die Durchblutung des Gehirns mittels Magnetresonanztomografie (MRT) überwacht wird. Die Hoffnung ist, dank einer solchen Überwachung die Ursache für Hirnschäden bei Kleinkindern ermitteln zu können. Derzeit kommerziell erhältliche Herz-Lungen-Maschinen sind wegen ihrer Metallteile und Elektromotoren nicht mit dem starken Magnetfeld der MRT kompatibel.

Im Projekt Retex möchten Studierende die Bekleidungsindustrie für die Kreislaufwirtschaft fit machen. Das Team entwickelt ein Verfahren, um aus gebrauchten Kleidern Textilfasern zurückzugewinnen und diese zu einem hochwertigen Garn zu verspinnen. Derzeit wird nur jedes hundertste gebrauchte Kleidungsstück Second Hand wiedergetragen. Der grosse Rest wird geschreddert und als Isolationsmaterial verwendet oder landet in Mülldeponien. Die neue Technologie soll helfen, die Textilindustrie nachhaltiger zu gestalten.

Bei den Fokus-Projekten der Studiengänge Maschinenbau und Elektrotechnik wenden Bachelorstudierende ihr theoretisches Wissen in der Praxis an. In Teams entwickeln sie innerhalb von zwei Semestern aus einer Idee ein innovatives Produkt. Über den Entwurf, das Design, die Produktion bis hin zum Marketing durchlaufen sie dabei selbständig sämtliche Schritte der Produktentwicklung. Am Ende des zweiten Semesters präsentieren die Studierenden beim Fokus-Rollout ihre Projekte.

Die weiteren Fokusprojekte 2022/23

• externe Seite aCentauri baut einen Solarrennwagen, der im Oktober 2023 die 3000 Kilometer lange Strecke der World Solar Challenge in Australien absolvieren soll. Der Wagen ist nicht nur aerodynamisch, sondern auch stabil genug, um starken Seitenwinden standzuhalten.
• externe Seite Cellsius Project H2 entwickelt einen Antrieb für ein Kleinflugzeug, bei dem eine Wasserstoff-Brennstoffzelle Strom für einen Elektromotor liefert. Wasserstoff ermöglicht CO2-freies Fliegen, kurze Betankungszeiten und hohe Reichweiten.
• Cito Libra entwickelt ein führerloses elektrisches Motorrad. Gyroskope (Kreiselstabilisatoren) sorgen dafür, dass das Zweirad stabil bleibt. Mögliche künftige Anwendungen wären autonome Zweiräder oder eine bessere Stabilisierung herkömmlicher Motorräder.
• Exact baut einen komplett elektrischen und somit geräuscharmen Bagger (engl. excavator). Während der Greifarm heutiger Bagger hydraulisch betrieben wird, setzt jener des ETH-Teams auf elektrische Linearantriebe, die besonders effizient sind.
• externe Seite Formula Student Electric entwickelt ein elektrisches Rennauto, das bei den Formula Student Wettbewerben gegen Studierendenteams anderer europäischer Hochschulen antreten wird. Ihr Rennauto mit dem Namen Castor wird von Grund auf neu konzipiert.
• Magnecko entwickelt einen vierbeinigen Roboter, der dank seiner magnetischen Füsse an Stahlkonstruktionen hochklettern kann. Damit soll in Zukunft die Sicherheit von Stahlbauwerken inspiziert werden können.
• externe Seite Prometheus entwickelt im Rahmen des Studierendenprojekts Aris ein Raketentriebwerk, das mit Ethanol und flüssigem Sauerstoff betrieben wird. Ziel ist es, in den nächsten Jahren eine so betriebene Rakete bei einem Studierendenwettbewerb ins All zu befördern.
• Sonano entwickelt neues Kontrastmittel für die Optoakustik, einem neuen und verhältnismässig kostengünstigen Verfahren der medizinischen Bildgebung. Dank dem auf Gold-Nanopartikeln beruhenden Kontrastmittel sollen Brusttumore besser sichtbar gemacht werden können.
• externe Seite Swissloop entwickelt ein sogenanntes Hyperloop-Transportsystem, mit dem Güter und Menschen in Zukunft schneller und klimafreundlicher als mit dem Flugzeug befördert werden können. Die Studierenden bauen dazu einen neuartigen Linearmotor und ein energieeffizientes Schwebesystem.