Äthiopische, malaysische und HKA-Studierende entwickeln und bauen gemeinsam Hightech-Draisinen

Konstruktion soll mit modernsten 3D-Druckverfahren Muster aus der Natur
(Bionik) übernehmen und damit besonders leicht und stabil werden

Bei dem Projekt „Drais3D-Trinational“ kommen Studierende aus drei
Kontinenten vor allem online zusammen und bearbeiten in gemischten Teams
die Aufgabe, ein völlig neues Konzept zu entwickeln, um über modernste
Konstruktions- und Produktionsmethoden die Hightech-Draisinen noch
leichter und stabiler zu gestalten. „Drais3D-Trinational“ ist ein Projekt
des Baden-Württemberg-STIPENDIUMs für Studierende – BWS plus, einem
Programm der Baden-Württemberg Stiftung. Das Projekt wird über drei Jahre
mit einer Summe von 140.000 € finanziert.

Freiherr Karl Drais von Sauerbronn ist einer der bekanntesten Söhne der
Stadt Karlsruhe, der sich mit seiner Draisine erstmals 1817 fortbewegte
und damit als Urvater des Fahrrads gilt. Im Gegensatz zu den heutigen
Fahrrädern verfügte die Draisine über keine Pedale und wog stolze 40
Kilogramm.

Im Vorfeld des 300-jährigen Karlsruher Stadtjubiläums entstand 2009 an der
HKA ein erstes Hightech-Draisinen-Projekt, in dem Stabilität und
Gewichtsreduzierung des Rahmens durch das Laminieren von Kohlefasern
erzielt wurde, wie beispielweise auch die Flügel des Airbus A380
hergestellt wurden.

„Mit der Universiti Malaysia Pahang verbindet uns bereits eine langjährige
Hochschulpartnerschaft mit gemeinsamen Doppelabschlussprogrammen“, so
Projektleiter auf Seiten der Hochschule Karlsruhe (Die HKA), Prof. Dr.
Maurice Kettner aus der Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik. „Beim
zweiten Projektpartner war es für uns ein glücklicher Zufall, dass eine
äthiopische Doktorandin und Dozentin den Kontakt zu ihrer Heimat-Uni
herstellte und das Addis Ababa Institute of Technology großes Interesse an
einer Beteiligung zeigte.“ Für die HKA ein weiterer Schritt zur Erhöhung
der internationalen Vernetzung und Mobilität, aber auch von großem
Interesse für den DAAD, da internationale Kooperationen zwischen deutschen
und afrikanischen Hochschulen unterrepräsentiert sind.

Bei dem auf drei Jahre angelegten Projekt soll nicht nur die Draisine des
Freiherrn von Drais nachgebaut werden, sondern die Einzelteile sollen
mittels Fused Deposition Modelling – besser bekannt als 3D-Druck –
gefertigt und zusammengebaut werden. Dabei werden Leichtbau-
Konstruktionsdesigns aus der Natur (Bionik) abgeleitet, bei denen die
größtmögliche Festigkeit mit minimalem Materialeinsatz erreicht werden
kann, wie dies z. B. in der Struktur von Knochen oder Bäumen der Fall ist.
Ein studentisches Team favorisierte beispielsweise eine
bienenwabenähnliche Struktur, ein anderes orientierte sich am Aufbau von
Bambus, das dritte kreierte eine Struktur ähnlich einer Wirbelsäule mit
flexiblen Zwischenelementen. Um die im Vergleich zu herkömmlichen
Konstruktionswerkstoffen geringere Festigkeit der 3D-Druck-Werkstoffe
auszugleichen, sollen gezielt zugspannungsaufnehmende Elemente wie
beispielsweise zugfeste Packbänder aus ehemaligen Verpackungen eingesetzt
werden – also über Upcycling von bereits anderweitig eingesetzten
Materialien.

Im ersten Projektjahr wurden so drei Draisinen in drei unterschiedlichen
Ländern entwickelt, die nun in einem hybriden Rennen gegeneinander
antraten. Das Rennen wurde online übertragen und die zurückgelegte
Wegstrecke und Geschwindigkeit über GPS-Tracker ermittelt. Mit 490,16 m in
126 Sekunden, also einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 14 km/h, konnte
das gemischte Team an der HKA in punkto Geschwindigkeit dieses Rennen klar
für sich entscheiden wie auch den Slalom, hier allerdings knapp vor dem
äthiopischen Team. Gemäß der Zielsetzung des Projekts wurden per
Mehrheitsentscheid aller Teammitglieder zudem die Sieger in vier weiteren
Kategorien ermittelt: Das Team der malaysischen UMP hat demnach die
meisten Bauelemente nach bionischen Mustern entwickelt und das Team des
Addis Ababa Institute of Technology die nachhaltigste Draisine. Die
leichteste stammt mit nur 8,59 kg wiederum vom Team der malaysischen UMP
und in der Bewältigung von auftretenden Problemen war das Team an der
äthopischen Partnerhochschule am erfolgreichsten.

„In den kommenden Jahren werden wir diese Konstruktionen hinsichtlich
ihrer Schwächen und Stärken analysieren“, so Maurice Kettner, „und die
studentischen Teams werden dann verbesserte Prototypen konzipieren,
rechnerisch untersuchen und selbst fertigen, um die Vorgängervarianten
technisch weiter zu optimieren.“

Über das Baden-Württemberg-STIPENDIUM
Das Baden-Württemberg-STIPENDIUM fördert den internationalen Austausch von
qualifizier­ten Studierenden und jungen Berufstätigen. Seit 2001 konnten
über 28.000 junge Menschen aus Baden-Württemberg Auslandserfahrungen
sammeln bzw. junge Menschen aus dem Ausland konnten einige Zeit in Baden-
Württemberg verbringen. Jedes Jahr werden rund 1.500 Stipendien im Rahmen
des Baden-Württemberg-STIPENDIUMs vergeben.
www.bw-stipendium.de

Das Programm Baden-Württemberg-STIPENDIUM für Studierende – BWS plus
Mit dem Programm BWS plus unterstützt die Baden-Württemberg Stiftung
innovative Kooperationen von Hochschulen mit anderen internationalen
Institutionen. Das mit jährlich ca. 1,2 Million Euro dotierte Programm
wird seit 2011 ausgeschrieben. Seitdem wurden mehr als 110 BWS plus-
Projekte an baden-württembergischen Hochschulen unterstützt.

Die Baden-Württemberg Stiftung
Die Baden-Württemberg Stiftung setzt sich für ein lebendiges und
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Deutschland. Sie ist die einzige, die ausschließlich und überparteilich in
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