Schüler entwickeln Mikrochips für zukunftsweisende Technologien

Bereits zum 16. Mal veranstalteten das Bundesministerium für Bildung und Forschung und der VDE den weltweit einmaligen Schülerwettbewerb "Invent a Chip“. Schüler glänzen mit der Entwicklung von Mikrochips für sichere und umweltschonende Mobilität.

Das Team Krankenliege um Tilmann Bruns (15), Fabian Eich (16) und Justus Kaufmann (16)

Das Team Krankenliege um Tilmann Bruns (15), Fabian Eich (16) und Justus Kaufmann (16)

VDE/Michaela Handrek-Rehle

Mikrochips für intelligente Autotüren oder stabile Krankenliegen in modernen Rettungswagen: Mit viel Kreativität entwickelten Schüler im Wettbewerb „Invent a Chip“ Ideen und Lösungen für die Zukunft. Zum mittlerweile 16. Mal fand der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem Technologieverband VDE initiierte Schülerwettbewerb statt. Bundesweit beteiligten sich 2.150 Schülerinnen und Schüler der Klassen acht bis dreizehn. Am 23. Oktober wurden in einem Festakt auf dem MikroSystemTechnikKongress in München nun die Sieger gemeinsam von Prof. Wolf-Dieter Lukas (BMBF) und VDE-Präsident Dr. Gunther Kegel ausgezeichnet.

Kreative Ideen für die Zukunft

Den mit 3.000 Euro dotierten ersten Platz sicherte sich Philipp Grube (18) vom Immanuel-Kant-Gymnasium in Bad Oeynhausen für sein Zukunfts-WC. Die Idee: In öffentlichen Toilettenanlagen schützen digitale Zutrittskontrollen mit automatisiertem Ein- und Ausgang vor Staus im Toilettenraum. Die Türen öffnen sich ganz ohne Berührung der Türklinken, auch die Waschbecken sind sensorgesteuert. Den mit 2.000 Euro dotierten zweiten Platz vergab die Jury an Justus Kaufmann (16), Fabian Eich (16) und Tilmann Bruns (15) vom Gymnasium Lindlar für die innovative Krankenliege zum schnellen und schonenden Transport im Rettungswagen. Platz Drei und ein Preisgeld in Höhe von 1.000 Euro gingen an Philipp Deuster (18), Julian Liphardt (18) und Alexander Zimmer (18) von der Internatsschule Schloss Hansenberg in Geisenheim. Sie überzeugten mit einer intelligenten Autotür, die Hindernisse und Gefahren erkennt. Der mit 2.000 Euro dotierte Sonderpreis des Bundesforschungsministeriums ging an Florian Winkler (18) vom Werner-von-Siemens-Gymnasium Großenhain. Er verknüpfte in seinem Projekt Technik und Natur: Sein Chip steuert ein eigens entwickeltes Gewächshaus, in dem Pflanzen vollautomatisch unter den für sie optimalen Standortbedingungen gedeihen können. Ein Chip zur abhörsicheren Verschlüsselung von Daten über die Polarisation von Licht bescherte einem Team des Leibniz-Gymnasiums in Dormagen, außer Konkurrenz im Rahmen eines neuen Schul-Pilotprojektes gestartet, ebenfalls eine Einladung nach München und einen Pokal.

Teilnehmende sammelten vorab Praxiserfahrung

Die Chipentwicklung ist eine komplexe Aufgabe für Experten, und ganz besonders für Schülerinnen und Schüler. Insgesamt zehn Teams aus der Vorauswahl hatten deshalb bereits im Mai die Chance, in einem mehrtägigen Praxis-Workshop an der Leibniz Universität Hannover logische Grundlagen und eine Hardware-Beschreibungssprache zu erlernen. Dabei haben die Schülerinnen und Schüler ihre Projektideen kontinuierlich weiterentwickelt. Anja Rottke vom VDE, Projektkoordinatorin des Wettbewerbs, war von der Komplexität der Arbeiten beeindruckt: „Die Schüler haben ihre Projekte im Laufe der Zeit stetig weiterentwickelt und das obwohl die Arbeit mit Hardware für sie eine große Herausforderung darstellte.“

Alltagsnähe und Innovationsgedanken im Fokus

Die Schüler sind mit unterschiedlichen Motivationen an ihre Projekte herangegangen. Während Florian Winkler seine Idee zum innovativen Gewächshaus im Biologie-Unterricht kam, war es ein Reitunfall im ortsnahen Wald, der das Team Rettungswagen zu ihrer „ruckelfreien“ Krankenliege veranlasste. Da der Krankenwagen den unebenen Forstweg nicht ohne eine zusätzliche Belastung der Patientin stemmen konnte, musste die verunglückte Reiterin auf einen Hubschrauber warten. „Leider hat der Hubschrauber aber ewig gebraucht, bis er eine Lichtung gefunden hatte, wo er landen konnte - wertvolle Zeit der Patientin verging, was mit einem weiterentwickelten Krankenwagen kein Problem gewesen wäre“ so Justus Kaufmann. In Rücksprache mit zwei Rettungssanitätern entwickelten die Drei eine innovative Krankenliege, die über einen Beschleunigungssensor die auf den Patienten wirkende Kraft möglichst optimal ausgleicht. „Dieses Vorhaben funktioniert bei uns erstaunlich gut.“ so Justus. „Hierzu legten wir eine Playmobil-Puppe auf unsere entwickelte Liege, und diese blieb ruhig und sicher darauf liegen.“ Neben der erhöhten Sicherheit der Patienten, spielt die Wirtschaftlichkeit für das Team eine große Rolle. So ist der Einsatz eines Rettungswagens wesentlich günstiger als der eines Hubschraubers.

Tüftelei mit Perspektive

Die Idee für das smarte WC kam Philipp Grube ganz spontan. Ihm war aufgefallen, dass es in Raststätten oft ein ziemliches Gedränge gibt, welches zu einem Unwohlsein der Benutzerinnen und Benutzer führt. Mit seiner sensorbetriebenen Toilettenanlage soll neben den Türen auch Licht und Wasser automatisch geregelt werden. Bisher kann er seinen Sieg noch nicht richtig begreifen, tüftelt aber schon am nächsten Projekt. Zusammen mit seinem Bruder will er einen 3D-Drucker selber bauen. „Das technische Interesse liegt bei uns in der Familie“ so Philipp. Nach dem Abitur strebt er ein duales Studium im Fach Mechatronik an.

Chip gegen Lauschangriffe

Die 6-köpfige Schülergruppe um den Oberstudienrat Jörn Schneider hat Quantenkryptografie genutzt, um Daten verschlüsselt von A nach B zu übertragen, wodurch Lauscher enttarnt werden können. Das Leibniz-Gymnasiums in Dormagen besitzt acht Geräte, mit denen ein Quantenschlüsselaustausch möglich ist. Als nächstes soll das System praxistauglich gemacht werden. Die Projektgruppe will versuchen die Daten über Glasfaser von A nach B zu übertragen, wobei die Distanz immer größer werden soll. Außerdem will die Schülergruppe das Projekt bei Jugend forscht vorstellen. Die Gewinner erhalten nun die Chance ihre Projekte auf der Hannover Messe 2018 und der CeBit 2018 vorzustellen.