Ein interdisziplinäres Studierendenteam der Hochschule für Technik FHNW hat sich einer besonderen Aufgabe gestellt: In zwei Semestern entwickelten sie einen Mars-Rover, der über unwegsames Gelände navigieren, wissenschaftliche Experimente durchführen und technische Wartungsaufgaben ausführen kann. Im September 2022 messen sie sich mit 16 anderen Finalisten-Teams in Polen an der European Rover Challenge.

Die Europäische Rover Challenge ist ein internationaler Weltraum-Robotik-Wettbewerb. Studierendenteams von überall auf der Erde entwickeln einen voll funktionsfähigen Marsroboter nach ihrem eigenen Design, der auf einem künstlich angelegten Marsgelände bestimmte Aufgaben erledigen muss.

Ein interdisziplinäres Team aus Studierenden der Hochschule für Technik FHNW beschloss, sich der Herausforderung anzunehmen: Joel Becker, Daniel Richner und Fabian Gärtner vom Studiengang Elektro- und Informationstechnik sowie Yannik Ahrens, Jan Mazacek, Nadine Richard und Constantin Ruetsch vom Studiengang Maschinenbau.

Etwas später stiessen die beiden Informatik-Studenten Sandro Covo und Jeffrey Smith zum Projekt. «Mich reizte die Aufgabe, einmal Software zu entwickeln, die nicht nur auf einem Server läuft, sondern etwas physisches steuert», erklärt Sandro Covo seine Motivation, bei der Entwicklung des Rovers mitzuarbeiten.

Unterstützt wurde das Team von drei Coaches: Von Seiten Elektro- und Informationstechnik von Prof. Dr. Pascal Schleuniger, Dozent für Analogtechnik und Elektromagnetische Verträglichkeit; für Problemstellungen im Bereich Maschinenbau von Matthias Günthart, Dozent für Produktentwicklung; und in Sachen Informatik von Prof. Dr. Christoph Stamm, Dozent für Informatik und Forschungsleiter am Institut für Mobile und Verteilte Systeme FHNW.

In einem Jahr entwickelte das Team aus der Vision ihren lauffähigen Rover, «Meyer 1». Namenspate ist der kürzlich in den Ruhestand getretene Leiter der Ausbildung der Hochschule für Technik, Prof. Dr. Martin Meyer. «Er hat junge Studierende und Ingenieurinnen und Ingenieure während Jahrzehnten inspiriert», erklärt Projektleiter Joel Becker die Namenswahl.

Über Hügel und Steine

Die Entwicklung des Rovers war nicht ohne Herausforderungen. Insbesondere die Fortbewegung über unebenes Gelände benötigt ausgeklügelte Lösungen. Um sicherzustellen, dass die vier Räder des Rovers auch bei der Fahrt über Unebenheiten ständig Bodenkontakt halten können, setzt das Team auf eine sogenannte Rocker-Aufhängung. Das Prinzip kommt in ähnlicher Form auch bei den Mars-Rovern der NASA zu Einsatz und erlaubt es dem Roboter, auch grössere Hindernisse zu überwinden.

Die in knalligem Gelb leuchtenden Räder stammen aus dem privaten 3D-Drucker von Fabian Gärtner. Der äusserste Teil besteht aus einem flexiblen Kunststoff, um kleinere Unebenheiten auszugleichen, gekoppelt mit einer Felge aus hochfestem Kunststoff. Dann folgt das Gleitlager aus POM und Aluminium, gefertigt in der hauseigenen Werkstatt der FHNW HAT. Darin befinden sich auch die 180 Watt starken Motoren und Getriebe des Sponsors Maxon, sowie die Encoder.

Sammeln, stecken und drücken

Der Rover muss sich nicht nur über unebenes Gelände bewegen können, sondern auch Aufgaben erledigen, die auf dem Mars anfallen könnten: etwa Proben sammeln, Stecker in ein Panel einstecken oder Knöpfe drücken. Dafür entwickelten die Maschinenbau-Studierenden Nadine Richard und Jan Mazacek einen Manipulator – im Wesentlichen ein Roboterarm, der sich um verschiedene Achsen bewegen und mit einem multifunktionellen Werkzeug verschiedene Tasks ausführen kann. Die Leichtbau-Rahmenstruktur des Manipulators besteht aus wasserstrahlgeschnittenem Aluminium. So gelang es den beiden Studierenden, den rund 70 cm langen Arm unter drei Kilogramm Gewicht zu halten. Ausgerüstet ist der Manipulator mit intelligenten Servomotoren des Teamsponsoren Robotis.

Um die Steuerung zu perfektionieren, nutzte das Team das Prinzip des «Digitalen Zwillings» – ein virtuelles Modell des Arms. Eine Software nutzt die Eingaben eines Playstation-4-Controllers, um sie in Bewegungen für die verschiedenen Achsen umzuwandeln. Diese Bewegungen werden dann dem simulierten Modell und dem echten Roboterarm gleichzeitig hinzugefügt. «Durch die intelligenten Servomotoren weiss die Software immer, wo genau sich eine Achse befindet, wie viel Strom sie verbraucht und ob der Arm die gewünschte Position erreichen konnte», erklärt Daniel Richner das Prinzip.

Für die Orientierung und die Kommunikation ist der Rover mit einem Antennenmast ausgestattet, auf der mehrere Kameras für die Rundumsicht, eine 2.4 GHz und eine 5 GHz-Antenne und eine Anzeigelampe montiert sind.

Den Horizont öffnen – und Hindernisse überwinden

Die Arbeit am Rover war intensiv – und auch nicht immer einfach. Das Team musste mit Rückschlägen umgehen: etwa Komponenten, die falsch produziert wurden, Konzepte, die in Realität nicht so funktionierten wie geplant, oder gar einem Designfehler, wegen dem bei einem Motortest Elektronikteile in Rauch aufgingen. «Solche Momente sind natürlich etwas frustrierend – aber wir haben daraus gelernt und beim nächsten Versuch haben wir es besser gemacht», sagt Joel Becker.

Trotz gewisser Schwierigkeiten, die positiven Erfahrungen überwiegen: «Mir gefällt es, ein Produkt von Anfang bis zum Schluss selbst zu entwickeln, umzusetzen und fortlaufend zu verbessern», so Maschinenbau-Studentin Nadine Richard. Auch die Zusammenarbeit mit Studierenden aus verschiedenen Studiengängen hat dem Team Spass gemacht: «Es ist interessant, die verschiedenen Arbeitsweisen anderer Studiengänge zu sehen, und wie diese zusammenfliessen», sagt Fabian Gärtner, der sich auf die Leistungselektronik fokussiert hat.

«Es ist herausfordernd, ein Projekt mit so viel verschiedenen Arbeitsweisen und Interessen zu planen und auf Kurs zu halten, die Resultate sind dafür aber umso spektakulärer» so das Fazit von Joel Becker.

FHNW Rover-Team qualifiziert sich für Finalrunde

Die Arbeit hat sich gelohnt: Von über 90 teilnehmenden Teams hat sich der FHNW-Rover als einer der 16 Finalisten für den Wettbewerb in Polen qualifiziert. Und nicht nur das – in der Qualifikation hat das Team von 80 möglichen Punkten 76.5 Punkte ergattert und damit den zweiten Platz der Vorrunde geholt.

Im nächsten Studienjahr soll das Projekt weitergehen, mit einer neuen Gruppe von Studierenden. Interessierte Studierende aus den Studiengängen Elektro- und Informationstechnik, Systemtechnik, Maschinenbau und Informatik, die im Herbstsemester ins dritte oder fünfte Semester starten, sind eingeladen, die nächste Version des Marsrovers zu entwickeln.

FHNW-Rover-Blog
Das Mars-Rover-Teams der FHNW betreibt einen Blog, in dem es weitere technische Details und Geschichten aus dem Projektalltag zum Nachlesen gibt:
https://www.fhnw.ch/plattformen/erc-rover/blog/

The post Mission to Mars: FHNW-Studierende entwickeln Mars-Rover appeared first on Digital Bytes.

Herr Weder, Sie haben nach Ihrem Fachhochschul-Studium den Master und das Doktorat an der ETH gemacht. War die Fachhochschule zu einfach für Sie?

Nein, überhaupt nicht! Die Zeit in Windisch war für mich fordernd, lehrreich und sehr prägend. Die erworbenen Fähigkeiten konnte ich zuerst als Assistent an der FH und nachher in der Forschungsabteilung einer Messtechnikfirma sofort anwenden. In dieser Zeit stellte ich fest, dass ich den Problemen noch tiefer auf den Grund gehen und dazu die theoretischen Grundlagen ausbauen will. Das nährte die Motivation mich nach fünf Arbeitsjahren als Ingenieur in den Maschinenbau-Master der ETH einzuschreiben.

War der Eintritt in die ETH mit einem FH-Diplom schwierig?

Als Auflage zum Masterstudium musste ich zehn Module aus dem ETH-Bachelor-Studium nachholen. Das war aber kein Problem, da ich von der Fachhochschule bereits ein gutes Fundament mitbringen konnte. Diese Durchlässigkeit des Bildungssystems ist sehr wichtig und hebt die Schweiz von vielen anderen Ländern ab.

Warum haben Sie nicht das Gymnasium besucht und sind dann direkt an die ETH gegangen? Lehre und Fachhochschule scheinen ein Umweg zu sein.

Ich war ein einseitiger Schüler: Schwach in den Sprachen, gut in den Naturwissenschaften. Das «Gymi» war darum für mich keine Option. In der Lehre zum Maschinenmechaniker und an der FH konnte ich meine Fähigkeiten besser entfalten: Ich konnte ein Handwerk lernen und in der Praxis anwenden. Die Praxiserfahrungen aus der Industrie waren für mich eine wesentliche Motivation zum Erlernen der theoretischen Grundlagen. Daher sehe ich es als Alternative und nicht als Umweg.

Wie unterschiedet sich das Studium an der ETH von jenem an der FH?

Der Unterschied besteht weniger im Niveau als vielmehr bei der Herangehensweise: An der FH stehen die praktische Ausrichtung sowie die Berufsbefähigung im Vordergrund. Die Dozierenden kommen mehrheitlich aus der Industrie und wissen, welche Kompetenzen in der Wirtschaft verlangt werden. An der ETH hingegen ist der Zugang wesentlich analytischer und die Ausbildung richtet sich nach den Bedürfnissen der Grundlagenforschung. Für mich stand immer eine konkrete Problemstellung aus der Anwendung im Vordergrund, die mich zum Studium der Grundlagen motiviert hat.

Kürzlich haben Sie an der ETH promoviert. Wollen Sie eine akademische Karriere einschlagen?

Nein, das war nicht meine Motivation. Im Doktorat erhält man die Möglichkeit sich über eine längere Zeit selbständig in eine Problematik zu vertiefen und das Wissen in diesem Gebiet zu erweitern. Meine Doktorarbeit an der ETH war sehr praxisorientiert und fand in Zusammenarbeit mit der Industrie statt. Ich habe zu Schwingungen von Wasserturbinen geforscht, da diese grosse Schäden verursachen können. Dabei konnte ich mein ganzes theoretisches und praktisches Wissen einsetzen. Für eine Ingenieur-Karriere in der Industrie ist der Doktortitel jedoch keine Voraussetzung.

Wo arbeiten Sie heute?

Ich arbeite bei Inficon, einer Firma, die Instrumente, Sensoren und Software für die Vakuum-, Halbleiter- und Beschichtungsindustrie produziert. Als Projektleiter kann ich bei der Forschung und Entwicklung von neuen Sensoren vielfältige Aufgaben übernehmen. Meine Arbeit gefällt mir sehr, da ich sowohl meinen praktischen Hintergrund als auch das theoretische Wissen einbringen kann.

Was empfehlen Sie heutigen FH-Studierenden? Sollen sie auch an der ETH promovieren?

Mir ist bewusst, dass nur wenige Fachhochschul-Studierende «meinen» Berufsweg einschlagen – und das ist auch gut so. Aus eigener Erfahrung kann ich den Weg über die Berufslehre und Fachhochschule empfehlen, da dieser früh wertvolle Erfahrungen aus der Arbeitswelt bietet und alle Entwicklungsmöglichkeiten offen lässt. Zudem würde ich jungen Menschen raten, bei der Berufswahl mit möglichst vielen Menschen zu sprechen, um Einblicke in verschiedene Berufsfelder zu gewinnen und sich von den eigenen Interessen leiten zu lassen. Schliesslich geht es darum, eine Arbeit zu finden, die einem glücklich macht.

Bachelor in Maschinenbau an der FHNW

Maschinenbauingenieurinnen und -ingenieure mit einer breiten, vielfältigen Ausbildung und hohem Praxisbezug sind gesucht. Überall wo komplexe Systeme entwickelt und produziert werden, stehen unsere Absolventinnen und Absolventen am Puls der Innovation. Den Bachelor in Maschinenbau kann an der FHNW vollzeit oder berufsbegleitend studiert werden. Im dritten Studienjahr wählen Sie eine von drei Vertiefungen und profilieren sich damit in einem berufsrelevanten Feld:

• Energietechnik
• Kunststofftechnik
• Produktionstechnik

Zur Webseite

The post «Über die Praxis zu den Grundlagen» appeared first on Digital Bytes.

Die Entwicklung von Faserverstärkten Kunststoffen (FVK) ist eine Erfolgsgeschichte: Von Beinprothesen über Autos, Windenergieanlagen, Flugzeugen bis zur Trägerrakete – sie alle nutzen den leichten aber stabilen Werkstoff. FVKs bestehen aus einer Kunststoffmatrix in die ein Geflecht von Kunststofffasern einbettet sind. In Kombination wird das Material höchst stabil, bleibt aber trotzdem leicht.

Damit man zwei Teile aus FVK verbinden kann, gibt es zwei gängige Methoden: Im Bereich Luft- und Raumfahrt steht Sicherheit über allem, deshalb sind traditionelle Verbindungsmethoden wie Nieten im Gebrauch. Diese sind sehr zuverlässig, erzeugen jedoch zusätzliches Gewicht und Kosten. Mittlerweile ist das Kleben von FVK-Bauteilen zum Beispiel in der Automobilbranche weit verbreitet. Für eine gute Klebverbindung braucht es eine gute Vorbehandlung der Oberfläche, was zu langen Prozesszeiten führt.

Schweissen mit thermoplastischer Folie

Beide Methoden – vernieten und kleben – haben Nachteile, überlegte sich der Maschinenbau-Student Lucian Zweifel. Also muss ein neues Fügekonzept her! Der Jungingenieur wollte FVK-Teile zusammenschweissen. Etwas, das eigentlich gar nicht geht, da FVK aus sogenannten Duromeren bestehen – Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformen, und damit auch nicht mehr verschweisst werden können. Der Student integriert deshalb eine dünne thermoplastische Folie als Randschicht auf die FVK-Bauteile. Thermoplaste sind Kunststoffe, wie sie beispielsweise bei LEGO-Bausteinen oder bei Joghurtbecher benutzt werden. Sie lassen sich im Gegensatz zu Duromeren gut schmelzen. Lucian Zweifel kann so zwei beschichtete Bauteile mittels Widerstandsschweissen gut verbinden.

Stabiler als beim Kleben

Beim Widerstandschweissen werden die zwei Oberflächen mit einem Heizelement erhitzt und zusammengedrückt. Lucian Zweifel variierte mit Druck, Leistung und Zeit. Anschliessend unterzog er die zusammengeschweissten Bauteile einem mechanischen Festigkeitstest. Das Ergebnis war erstaunlich: «Mit bestimmten Kombinationen hielten die Bauteile einer Spannung von durchschnittlich 36 Megapascal stand», hält Lucian Zweifel fest. Das ist eine Verbesserung gegenüber geklebten Verbindungen, die bereits bei ungefähr 30 Megapascal versagen.

Damit die Methode marktreif wird, muss der Master-Student noch weitere Tests durchführen: «Thermoplaste ‘kriechen’, das heisst, sie verformen sich je nach Temperatur und Spannung», erklärt Lucian Zweifel, «entsprechend ändert sich auch ihre Bruchfestigkeit». Langfristige Versuche sollen über die wechselnden Eigenschaften Auskunft geben. Drei Jahre hat der Master-Student dafür Zeit.

CCeV-Studiendenpreis

Für seine Bachelorarbeit zur Verschweissung von faserverstärkten Kunststoffen wurde Lucian Zweifel mit den CCeV-Studienpreis ausgezeichnet. Carbon Composites e.V. (CCeV) ist ein Verbund von Unternehmen und Forschungseinrichtungen, der die gesamte Wertschöpfungskette der Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe in Deutschland, Österreich und der Schweiz abdeckt. Mit der Vergabe der „CCeV-Studienpreise“ werden innovative Studienabschlussarbeiten (Bachelor, Master/Diplom) im Composites-Bereich gewürdigt. Die Arbeiten werden von einer Jury, bestehend aus Fachexperten der CFK-Branche, bewertet. Die CCeV-Studienpreise sind mit jeweils 1000 € dotiert.

The post Student verbindet Hightech-Kunststoffe appeared first on Digital Bytes.

In einem Labor der Hochschule für Technik FHNW in Brugg-Windisch trennt ein dicker Plastikvorhang einen Teil des Raumes ab, ein Schild verbietet unbefugtes Eintreten. Die Szene hinter dem Vorhang erinnert an einen Operationssaal: Zwei Männer, von Kopf bis Fuss in Weiss gekleidet, mit Mundschutz und Haarnetz, stehen über einen Tisch gebeugt und arbeiten konzentriert an dem, was vor ihnen liegt. Nur ist dies kein menschlicher Körper, sondern ein Bestandteil von STIX. STIX steht für Spectrometer/Telescope for imaging X-rays und ist ein Teleskop, das die Röntgenstrahlen der Sonne untersuchen soll, um mehr herauszufinden über Eruptionen in der Sonnenkorona, also der Atmosphäre der Sonne. Zusammen mit neun weiteren Experimenten wird sich STIX voraussichtlich 2020 mit dem Satelliten «Solar Orbiter» der European Space Agency (ESA) auf den Weg zur Sonne machen (siehe Box).

Die beiden Männer in Weiss sind Hans-Peter Gröbelbauer und Stefan Kögl. Gröbelbauer ist als Dozent und Forscher an der FHNW tätig, Kögl arbeitet als selbstständiger Raumfahrtingenieur an dem Projekt mit. Die beiden Forscher gehören zum Team von Säm Krucker, Wissenschaftler an der FHNW und an der University of California in Berkeley. Er hat die Idee für das Röntgenteleskop bereits 2002 entwickelt, die nun Teil eines umfassenden multidisziplinären Forschungsbereiches an der FHNW ist. Seit 2010 wird in Brugg-Windisch geplant, gerechnet und getestet. Auch das Zusammenbauen der Teile, die von verschiedenen Firmen in Europa und der Schweiz gefertigt wurden, übernahm das rund 15-köpfige Team in Brugg-Windisch. «STIX ist eines der grössten Projekte, das die FHNW jemals realisiert hat», sagt Stefan Kögl.

Röntgenstrahlen der Sonne abbilden

Röntgenstrahlen können nicht mit einer normalen Glaslinse abgebildet werden – sie würden diese bloss durchdringen. Deshalb machen sich die Forschenden den sogenannten Moiré-Effekt zu Nutzen: Legt man zwei feine Gitter übereinander, entstehen je nach Winkel, in dem man durch sie hindurchschaut, neue Muster. Auch STIX besteht aus zwei Sätzen von Gittern aus dem Metall Wolfram, die im Abstand von etwa einem halben Meter montiert sind. Durch ein Fenster im Hitzeschild, das den ganzen Satelliten schützt, fallen die Röntgenstrahlen der Sonne auf diese beiden Gitter, Imager genannt. Hinter dem zweiten Gitter ist eine Detektorplatte mit 32 Sensoren befestigt. Diese können anhand des Musters, das die Gitter erzeugen, erkennen, aus welcher Richtung die Strahlung kommt. Weil Röntgenstrahlenmessungen ausserordentlich empfindlich sind, wird STIX auf dem Solar Orbiter als Erstes registrieren, wenn auf der Sonne eine Eruption stattfindet. Das Gerät kann dann die anderen neun Experimente informieren, sodass sich diese auf die Eruption fokussieren können.

Fehler können teuer werden

Die sogenannte Flight Unit von STIX, die auf dem Satelliten die Sonne umrunden wird, haben die Forschenden bereits im Sommer 2017 nach England an die ESA ausgeliefert. Dort werden alle Geräte montiert. Zudem führt die ESA nochmals eine Reihe von Tests durch, um sicherzustellen, dass keines der Experimente ein Risiko für den Satelliten darstellt. Ansonsten würde ein problematisches Instrument von der Mission ausgeschlossen werden. Deshalb steht das Team in Brugg-Windisch zurzeit stets bereit, um auf Fragen und Probleme so schnell wie möglich reagieren zu können. Gleichzeitig bauen sie eine fast identische Kopie von STIX, die sogenannte Ground Unit. Diese wird am Boden bleiben, im Labor der FHNW. «Falls auf der Flight Unit unterwegs Probleme auftreten oder Schäden entstehen, kann das Team diese auf der Ground Unit simulieren und bestenfalls mit einem Software-Update beheben», erklärt Stefan Kögl. Beim Bau der Ground Unit gehen Kögl und Gröbelbauer mit der gleichen Vorsicht und Präzision vor, wie schon bei der Flight Unit. Sie dokumentieren jedes noch so kleine Teil, das sie verbauen und halten sogar fest, an welchem Tag welcher Klebstoff verwendet wurde. Auch eine ruhige Hand ist gefragt beim Verbauen der Teile, die mehrere Tausend Franken wert sind. «Dessen müssen wir uns beim Bau jedes Arbeitsschrittes bewusst sein und dürfen keine überstürzten Entscheidungen treffen», so Hans-Peter Gröbelbauer. «Sonst kann es schnell sehr teuer werden.»

Ist der «Solar Orbiter» mit STIX an Bord erst mal gestartet, wird er rund anderthalb Jahre in Richtung Sonne unterwegs sein, bis die wissenschaftlichen Beobachtungen werden beginnen können.

Solar Orbiter

Der «Solar Orbiter» ist eine Raumsonde, die von der ESA für eine siebenjährige Mission ins All schicken will, um die Sonne genauer zu erforschen. Zu diesem Zweck sind neben STIX auf dem Satelliten neun weitere Messgeräte montiert, welche die Atmosphäre und Oberfläche der Sonne untersuchen sollen. Der «Solar Orbiter» wird sich bis auf 45 Millionen Kilometer der Sonne nähern – das ist rund ein Viertel des Abstandes zwischen Erde und Sonne – und muss dabei Temperaturen bis zu 500 Grad Celsius aushalten. Beim Start wird der Satellit stolze 1.8 Tonnen auf die Waage bringen. Die Gesamtkosten der Mission betragen über eine Milliarde Dollar.

Weitere Infos

The post Schweizer Erfindung fliegt zur Sonne appeared first on Digital Bytes.

Die Automatisierung gelingt

Um das zu erreichen, wurde beim manuellen Prozess zuerst das Insert in das Loch im Paneel gesetzt. Dann drückte jemand von Hand solange Klebstoff in eine kleine Öffnung auf der Oberseite des Inserts, bis dieser durch ein zweites Loch wieder austrat. So war klar, dass jeglicher Hohlraum mit Klebstoff gefüllt war. Für die Automatisierung ist dieser Vorgang aber nur sehr schlecht geeignet. Die Lösung, auf welche die Forschenden kamen, sah schliesslich so aus: Ihr neuartiges Insert hat eine ringartige Vertiefung, in welche gleich zu Beginn Klebstoff gefüllt wird. Dann erst drückt eine Maschine das Insert in das vorgesehene Loch im Paneel. Dabei tritt durch seitliche Schlitze Klebstoff aus, der die Hohlräume des Paneels füllt und für eine feste Verankerung sorgt. Den Vorgang prüften die Forscherinnen und Forscher mithilfe einer eigens entwickelten Testapparatur, welche sie von einem spezialisierten Maschinenhersteller bauen liessen. «Damit konnten wir zeigen, dass die Automatisierung im Prinzip funktioniert», sagt Burkhard. Tests ergaben ausserdem, dass die Belastbarkeit der maschinell eingesetzten Inserts mit der von manuell eingesetzten vergleichbar ist.

Herstellung 30 Prozent günstiger

RUAG Space entschied daraufhin, für die Automatisierung ganz auf die neuen Inserts zu setzen. «Das war ein mutiger Schritt», sagt Industrial Engineer Dominik Nägeli. Er ist Miterfinder der Inserts und hat nach Abschluss des Projekts von der FHNW zur RUAG gewechselt. Dort konnte er sein Fachwissen beim Aufbau einer neuen Anlage einsetzen, der sogenannten Automated Potting Machine (APM). Diese ist seit Anfang 2016 in Betrieb. Sie übernimmt das Zuschneiden der Satellitenpaneele, fräst die Löcher und setzt die Inserts selbstständig ein. Diese befüllt ein Roboter zuvor mit Klebstoff und übergibt sie dann an die APM. «Dadurch sparen wir sehr viel Zeit», sagt RUAG-Mitarbeiter Ralf Usinger. Statt wie zuvor etwa zehn Minuten dauert das Einsetzen eines Inserts nun nur noch eineinhalb Minuten. Wenn man bedenkt, dass ein durchschnittlicher Kommunikationssatellit etwa 10’000 Inserts hat, macht das sehr viel aus», erklärt Usinger. Auch das automatische Fräsen beschleunigt den Prozess. Insgesamt konnte das Unternehmen dadurch die Herstellungskosten für die Satellitenstrukturen um etwa 30 Prozent senken. «Dadurch sind wir konkurrenzfähiger», sagt Usinger. Dieser Vorteil hat sich bereits unmittelbar ausgewirkt: Bei der Bewerbung für den OneWeb-Auftrag zum Bau von 900 Satellitenstrukturen konnte RUAG Space seine Mitbewerber ausstechen.

Auszeichnung für das Projekt

Andere Raumfahrtfirmen arbeiten zwar auch schon seit Jahren daran, die Fertigung von Paneelen zu automatisieren. «Wir waren aber die Ersten, die beweisen konnten, dass unser Verfahren funktioniert», so Usinger. Über den Erfolg freut sich auch FHNW-Forscher Gregor Burkhard. Bei der Entwicklung habe einfach alles zusammengepasst: Die Projektleitung, die Mitarbeitenden, entsprechende Erfahrung aus früheren Projekten und die gute Ausstattung der FHNW mit Geräten. Dadurch sei alles sehr schnell gegangen. Bereits nach einem Jahr war das Patent für die Erfindung eingereicht. Ein Beweis für den Erfolg ist auch der Innovationspreis der Stiftung Ypsomed in Höhe von 30’000 Franken, mit dem er, Dominik Nägeli und das gesamte Team im Januar dieses Jahres ausgezeichnet wurden.

[vc_row][vc_column][vc_column_text css=».vc_custom_1532002955602{padding-top: 1px !important;padding-right: 20px !important;padding-bottom: 10px !important;padding-left: 20px !important;background-color: #ededed !important;}»]

Kurzlebige Erdtrabanten

Satelliten gibt es in allen Grössen und Formen. Manche sind so gross wie ein ganzes Zimmer, andere kleiner als eine Zigarettenschachtel. Der Erdbeobachtungssatellit Sentinel-1, der mittels Radar Umweltdaten auf der Erde erhebt, wiegt über zwei Tonnen. Die Satelliten der OneWeb-Konstellation werden mit 150 Kilogramm pro Stück deutlich leichter sein. Eine einzelne Sojus-Trägerrakete kann 32 von ihnen gleichzeitig ins All befördern.
Das Gerüst eines Satelliten muss möglichst wenig wiegen, gleichzeitig aber auch extrem robust sein. Denn zum einen muss es den hohen Belastungen beim Raketenstart widerstehen. Zum anderen ist der Satellit im Weltall Extrembedingungen ausgesetzt: Die sonnenbeschienene Seite erhitzt sich auf weit über 100 Grad Celsius, während die Temperatur auf der Schattenseite mehr als 100 Grad unter den Gefrierpunkt fällt. UV- und kosmische Strahlen lassen sämtliche Materialien innerhalb kurzer Zeit altern. Die Lebensdauer der meisten Satelliten beträgt daher nur etwa zehn bis fünfzehn Jahre.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

The post Kleine Revolution im Satellitenbau appeared first on Digital Bytes.

Während den Semesterferien jobben Studierende an der Supermarkt-Kasse, liegen am Strand oder büffeln für die Prüfungen. Nicht so Nina Fuchs: Die 24-jährige Aargauerin steigt in ein elektrisches Rennauto und beschleunigt von Null auf Hundert in 1.513 Sekunden. Sie ist Mitglied des Akademischen Motorsportvereins Zürich. Der AMZ  wurde von Studierenden der ETH Zürich gegründet, um bei den jährlich stattfindenden Rennen der «Formula Student» teilzunehmen. Beim Wettbewerb für angehende Ingenieurinnen und Ingenieure aus aller Welt geht es darum, ein Rennwagen von Grund auf zu designen, bauen, testen und schliesslich zu fahren. Jedes Jahr versucht ein neues Team, ein möglich schnelles und verlässliches Rennauto zu konstruieren.

Das Team muss harmonieren

Mittlerweile sind auch Studierende von Fachhochschulen im AMZ-Team dabei. «Die Herausforderung ist, dass das Team gut harmoniert», erklärt Nina Fuchs, «das Fahrzeug ist nur so gut, wie das schwächste Element.» Jedes Teammitglied ist für eine bestimmte Komponente des Rennwagens zuständig. «Die ETH-Maschinenbauer haben ein vertieftes Wissen von Aerodynamik und Chassis Design, während wir FH-Studierende bei der Elektronik im Vorteil sind», schätzt die junge Rennfahrerin ihre Kompetenzen ein.  Die angehende Elektro-Ingenieurin ist für den Motorencontroller zuständig. «Diese Leistungselektronik wandelt den Gleichstrom aus den Akkus in Wechselstrom für den Motor um», erklärt Nina Fuchs, «mit dem Motorencontroller kann man die Frequenz des Stroms beeinflussen und so die Drehzahl des Motors.»

Beschleunigung für das Guinness-Buch

Beim AMZ stimmt offenbar die Mischung im Team. Im Juni dieses Jahres stellten die Jungingenieure einen neuen Beschleunigungsrekord für Elektrofahrzeuge auf. In nur 1.513 Sekunden beschleunigte Nina Fuchs den Boliden von Null auf Hundert. Zum Vergleich: Ein Lamborghini Aventador oder ein Tesla S brauchen etwa drei Sekunden. Diesen Spitzenwert gibt einen Eintrag in das berühmte Guinness Book of Records. An den Rennen der «Formula Student» lief es dann unterschiedlich: In Silverstone (GB) wurde das Team wegen eines technischen Fehlers disqualifiziert, in Spielberg (AUT) gewann AMZ überlegen die Gesamt-Wertung und in Hockenheim (DE) rutschte ein Pneu vom Felgen und verhinderte ein besseres Resultat. Das abschliessende Rennen in Barcelona beendete AMZ auf Platz zwei. «Die Ergebnisse waren zwar durchzogen», gibt Nina Fuchs zu, «aber die Erfahrung auf den Rennstrecken ist unvergesslich.»

Konzentration auf das Studium

Mitte September beginnt für Nina Fuchs wieder das Studium. Die 24-jährige studiert Elektro- und Informationstechnik an der Hochschule für Technik FHNW in Windisch. Ihr Engagement für «Formula Student» kann sich die Lenzburgerin an das Studium anrechnen lassen. «Ich muss jeden Tag ein neues Problem lösen», sagt die Studentin, «so kann ich viel für das Studium lernen.»  Nächstes Semester muss sie aber vermehrt wieder die Schulbank und weniger das Gaspedal drücken. Nina Fuchs will sich auf Leistungselektronik spezialisieren und hofft auch später in diesem Bereich arbeiten zu können.

The post Das ist die schnellste Studentin der Schweiz appeared first on Digital Bytes.