Studenten tunen Bollerwagen

Studenten der Uni des Saarlandes haben einen Bollerwagen entwickelt, der sich ganz leicht ziehen lässt – auch bei schwerer Ladung und auch, wenn´s berghoch geht. Am Lehrstuhl des Antriebstechnikers Matthias Nienhaus hat das vierköpfige Studenten-Team mit Hilfe der Wissenschaftler einen herkömmlichen Bollerwagen so getunt, dass Räder und Griff sich gegenseitig austauschen. Anhand von Messdaten aus den Elektromotoren und eines Sensors im Griff berechnet das System, wann die Räder für welchen Schub sorgen müssen. Bei ihrer Arbeit kooperierte die Gruppe mit der Firma Wellgo Gerätetechnik aus Nohfelden, mit der Professor Nienhaus in seiner Forschung zusammenarbeitet.

„Die Elektromotoren in allen vier Rädern kommunizieren mit dem Griff“, sagt Student Matthias Hoffmann, der angehende Ingenieur studiert inzwischen im sechsten Bachelor-Semester. Über einen Sensor erkennt der Griff des Bollerwagens, wie stark an ihm gezogen wird, und in welchem Winkel er dabei zum Wagen steht. Diese Information gibt der Griff weiter ins Gehirn des Systems, einen Microcontroller an der Unterseite des Wagens. Hier laufen auch die Messdaten aus den Elektroantrieben der Räder ein: Ganz ohne Sensoren, nur anhand von Daten, die in den Motoren anfallen, während die Räder sich drehen, weiß das System, in welcher Position die Räder stehen oder mit welcher Kraft der Antrieb läuft. „Alle Räder lassen sich gezielt einzeln ansteuern“, erklärt Student Sergej Fabich. Und das läuft über den Microcontroller automatisch: Blitzschnell berechnet die Elektronik, ob die Elektromotoren sich einschalten sollten und wenn ja, mit welcher Leistung.

Die Studenten bauten hierzu Räder mit Nabenmotor der Partnerfirma Wellgo Gerätetechnik an den Wagen. Spezialgebiet des Antriebstechnikers Matthias Nienhaus an der Saar-Uni sind intelligente Motoren, die ganz ohne zusätzliche Sensoren selbst Messdaten liefern: „Wir machen den Motor selbst zum Sensor, ein besonders kostengünstiges und zugleich leistungsfähiges Verfahren“, erläutert Professor Nienhaus. „Wir erforschen in mehreren Projekten gemeinsam mit Partnern, wie wir aus dem Motor selbst Daten gewinnen, die wir dann nutzen, um den Antrieb gezielt und effizient anzusteuern oder auch um zu überwachen, ob der Motor ohne Störungen oder Verschleiß einwandfrei funktioniert“, sagt er. So lesen die Forscher etwa ab, wie das elektromagnetische Feld an bestimmten Punkten im Inneren des Motors verteilt ist, und wie dieses Feld sich während des Betriebs verändert. Hiermit können sie zum Beispiel auf die exakte Position des Motors, auf Fehlfunktionen oder Verschleißanzeichen rückschließen.

In den Rädern, die die Firma Wellgo eigentlich für einen Zweirad-Golf-Caddy gebaut hat, steckt dieses sensorlose Verfahren. Die sportliche Aufgabe der Studenten bestand darin, das System, das auf zwei Räder angelegt ist, konstruktiv und informationstechnisch auf vier Räder zu erweitern. „Hierfür mussten wir in den programmierten Code der Räder eindringen und ihn so verändern, dass er bei vier Rädern funktioniert“, erklärt Student Sergej Fabich. Wissenschaftler aus Nienhaus´ Team begleiteten die Studenten bei ihrer Arbeit.

Schon im Bachelorstudium tüfteln Studenten an der Saar-Uni in kleinen Gruppen an Forschungsprojekten wie Robotern, die rennen, fliegen, riechen können oder an anderen Herausforderungen wie dem Bollerwagen. Die Lehrstühle der Ingenieurwissenschaften bieten im Studienfach Systems Engineering Themen je nach ihren Forschungsschwerpunkten an. Dabei lernen die Studenten knifflige Fragen zu lösen, Hindernisse zu überwinden – und sie entwickeln ihre Kreationen, wie später in der Praxis, von der ersten Idee bis zum fertigen Prototyp. Das bringt Know-how und die Erfahrung, Ideen auch in die Tat umzusetzen. I