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Von wiederverwendbaren Zahnpastatuben, Lebendmausefallen und Deckelverschraubmaschinen

Wie viel Erfindergeist in den Studierenden der htw saar steckt, konnten Besucherinnen und Besucher am 26. Oktober 2019 am Campus Rotenbühl der htw saar bei der inzwischen 13. Konstrukta – der Erfindermesse der htw saar – erleben.

20 Studierenden-Teams aus dem Bachelor-Studiengang Maschinenbau und dem Master-Studiengang Engineering und Management standen im Rahmen der Module „Konstruktion“ bzw.  „Konstruktionsoptimierung“ unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Bernd Heidemann vor der Aufgabe, funktionsfähige Prototypen zu entwickeln.

In diesem Jahr hatten die Bachelor-Studierenden alle die gleiche Aufgabe: Sie sollten eine Maschine entwickeln, die kleine Marmeladengläser mit den passenden Deckeln verschrauben und durch einen Handantrieb bedient werden kann. Hierfür stand den Gruppen je ein Würfelgestell aus Alu-Profilen zur Verfügung, in das sie ihre mechanischen Konstruktionslösungen einbauen mussten.

 

 

Die Master-Studierenden im Studiengang Engineering und Management hingegen hatte freie Wahl bei ihrem Projekt. Einzige Voraussetzung: Die Produktentwicklung musste als Kunststoffkonstruktion realisiert werden.

Bei der Konstrukta zeigten die Studierenden nun, wie sie ihre Ideen in funktionsfähige Prototypen umgesetzt haben. Bis diese reibungslos funktionieren, ist es jedoch meist ein langer Weg. Denn die größte Herausforderung bei dem Projekt sind die kleinen Fehler und Probleme, die während des Konstruktionsprozesses auftreten. Im CAD-Programm, einer 3D-Software zum Umsetzen von Konstruktionsideen, mag die Entwicklung einfach und realisierbar aussehen, die praktische Umsetzung ist aber viel komplizierter. „Die Zeichnungen müssen so erstellt werden, dass die Fertigung genau weiß, was zu tun ist“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Bernd Heidemann. Im Rahmen des Projekts erleben die Studierenden so den Produktentwicklungsprozess hautnah und lernen, Anpassungen und Varianten zu erarbeiten, bis ihre Idee so funktioniert, wie sie es sich vorgestellt haben.

In diesem Jahr haben sich die Studierenden wieder kreative und auch alltagstaugliche Ideen einfallen lassen:

 

Die wiederverwendbare Zahnpastatube

Carsten Löffler und Matthias Mellinger studieren im dritten Semester des Master-Studiengangs Engineering und Management und haben für die Konstrukta eine wiederverwendbare Zahnpastatube entwickelt. „Wir wollten den Konstruktionswerkstoff Kunststoff nachhaltig und sinnhaft einsetzen und eine typische Einweg-Kunststoffverpackung durch ein Mehrweg-Produkt ersetzen, um Verpackungsmüll zu vermeiden“, erzählt Carsten Löffler.

Hierfür besitzt die entwickelte Zahnpastatube einen Verschlussmechanismus, der es ermöglicht, die Tube nach dem Aufbrauchen der Zahnpasta zu öffnen und anschließend wieder zu befüllen –  beispielsweise in Unverpackt-Läden.

Für ihren Prototyp haben die Studenten zwei Kunststoffe verwendet: Für die Tube, die zerdrückbar und flexibel sein muss, haben sie Polyethylen mit Low Density ausgewählt. Dies ist ein Kunststoff, der verformbar ist und bereits bei vielen Zahnpastatuben verwendet wird. Für die festen Bauteile wie Kopf, Drehverschluss und Verschlussschiene haben sie hingegen Polyethylen mit High Density verwendet – also einen harten Kunststoff.

Die Idee für die wiederverwendbare Zahnpastatube hatte Matthias Mellinger. Er kauft häufig in Unverpackt-Läden ein und hat festgestellt, dass es dort keine Zahnpasta gibt. „Man findet zwar Zahnputztabletten, diese sind aber gewöhnungsbedürftig und nicht mit dem ‚normalen‘ Zahnputzerlebnis vergleichbar“, so Mellinger.

Wie funktioniert das Nachfüll-Konzept für die wiederverwendbare Zahnpastatube? Die Zahnpasta wird in Transportbehältern an Unverpackt-Läden geliefert und dort in eine Nachfüllstation umgefüllt. Der Kunde befüllt seine Tube an der Nachfüllstation und bezahlt die Ware nach Füllgewicht. Nach Entleerung der Tube kann diese leicht von Hand gereinigt werden und steht somit erneut für eine Wiederbefüllung bereit.

 

 

Die Lebendmausefalle

Auch die Master-Studenten Manuel Nagel, Johannes Rase, Alexander Zinke und Johannes Wollenweber haben für die Konstrukta ein innovatives Produkt entwickelt: die Lebendmausefalle.

Die Idee kommt von Johannes Wollenweber, der vor einiger Zeit eine Maus im Haus, jedoch keine Lebendfalle zur Hand hatte. So entschieden die Studierenden eine Falle zu entwickeln, mit der Mäuse lebend gefangen und anschließend im Garten ausgesetzt werden können.

Ihr Anspruch war es, eine Mausefalle zu konstruieren, die spritzgegossen werden kann, aus möglichst wenigen Einzelteilen besteht und sich ganz einfach zusammenfalten oder zusammenstecken lässt.

Auf der Konstrukta präsentierte das Studierenden-Team gleich zwei unterschiedliche Prototypen.

Der erste Prototyp besteht aus vier Teilen, die zu einer „Schachtel“ zusammengesteckt werden, und einer Wippe. Die Maus läuft auf der einen Seite in die Falle herein und läuft über die Wippe. Dadurch fällt die Tür zu und die Maus ist gefangen. Über den zweiten Eingang kann die Maus dann in der Natur ausgesetzt werden.

Der zweite Protoytyp ist an eine Fischreuse angelehnt – eine Vorrichtung zum Fangen von Fischen mit einem trichterförmigen Eingang. Gelangen die Fische einmal in die Reuse, finden sie nicht mehr heraus. Genauso funktioniert auch das zweite Mausefallen-Modell der Studierenden.

„Die größte Herausforderung war es, geeignete Scharniere und Schließmechanismen zu entwickeln, die auch als Plastikteile funktionieren. Auch mussten wir dabei die Materialauswahl und die Konstruktion an verschiedene Bedingungen anpassen. So soll der Nager nicht aus der Falle entkommen können, gleichzeitig aber genug Sauerstoff bekommen. Und die Mausefalle sollte leicht mit Wasser gereinigt werden können“, so Manuel Nagel.

 

 

Nicht nur den Besucherinnen und Besuchern haben die Entwicklungen der Studierenden gefallen, auch Prof. Dr.-Ing. Bernd Heidemann zeigte sich begeistert von den Ergebnissen: „Es ist klasse, die unterschiedlichen Lösungsansätze sowie die Fortschritte zu sehen – wie die Studierenden am Anfang vor dem Nichts stehen und dann auf der Konstrukta ihre funktionsfähigen Prototypen präsentieren.“

 

Zur Konstrukta
Die Konstrukta findet seit 2007 jährlich an der htw saar statt. Von der Skizze bis zur technischen Umsetzung werden die Studierenden von Prof. Dr.-Ing. Bernd Heidemann und seinem Mitarbeiter Oliver Müller betreut.

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