Projektwoche emb/KI2VA 2020 – erfolgreiche Lösungen für mobile Kühlsysteme entwickelt

18.02.2021

Die alljährliche Projektwoche emb/KI2VA für die Erstsemesterstudierenden des Maschinenbaus fand in der Zeit vom 7. – 11. Dezember 2020 als digitale Veranstaltung statt. Mit knapp 310 teilnehmenden Studierenden des Maschinenbaus und weiteren vier Studierenden höheren Semesters der Mathematik war die Beteiligung an der emb/KI2VA 2020 sehr hoch. In der interdisziplinären Projektwoche entwickeln die studentischen Teams ein innovatives Produkt und erfahren, wie das Arbeiten in einem ingenieurstypischen Umfeld aussehen kann.

Das an den nachhaltigen Entwicklungszielen der UN orientierte Ziel der Projektwoche 2020 war es, 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 am 17. Dezember 2020. Im Rahmen der Veranstaltung konnten die drei Finalteams, die zuvor durch eine Jury aus Professor*innen und wissenschaftliche Mitarbeiter*innen ausgewählt wurden, ihre entwickelten Produkte vor allen Teilnehmer*innen 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 effizientem 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 bzgl. komplexer Optimierungsaufgaben beraten und von wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen des Maschinenbaus und der Mathematik betreut. Insgesamt waren 29 wissenschaftliche Mitarbeiter*innen an der Organisation der emb/KI2VA 2020 beteiligt. Zuvor wurden diese angesichts der Herausforderungen der digitalen Teamleitung von der Hochschuldidaktischen Arbeitsgruppe geschult. Organisiert wurde die Projektwoche von Prof. Christian Hasse, Leiter des Fachgebiets Simulation reaktiver Thermo Fluid Systeme (STFS) am Fachbereich Maschinenbau und Jannis Reusch, wissenschaftlicher Mitarbeiter am STFS. Interdisziplinärer Partner war Prof. Giesselmann, der Arbeitsgruppe Numerik und wissenschaftliches Rechnen. 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, konnten durch die Nutzung von Zoom und Miro ein erfolgreiches Teambuilding gelingen und innovative Lösungen erarbeitet werden.

Meike Neufeld/Jannis Reusch