Qualität, die überzeugt: ZIEHL-ABEGG SE erneut Auftraggeber für Bocholter Bionik-Studierende

Bocholt. Die ZIEHL-ABEGG SE ist ein international agierender Hersteller von Ventilatoren für Luft- und Klimatechnik sowie Antriebsmotoren für Aufzüge. Die Aufgabe für die Bocholter Studentinnen und Studenten lautete in diesem Semester, mit bionischen Prozessen eine Lösung zur Reduktion von Vibrationen bei einer Ventilatorwand zu entwickeln. Solche Ventilatorwände spielen u. a. in Rechenzentren eine zentrale Rolle. Die Kühlung der dortigen Serverlandschaft erfolgt mithilfe von Ventilatoren, um einen sicheren und kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten. Da die Größe der Rechenzentren immer weiter zunimmt, werden inzwischen ganze Ventilatorwände installiert. Bei einer materialeffizienten Konstruktion sind Vibrationen dabei eine große Herausforderung, die zum Versagen der Kühlvorrichtungen führen können.

Über vier Monate haben 26 Studierende in sechs Gruppen selbstständig und parallel zur normalen Lehrbelastung an dem Arbeitsauftrag gearbeitet. Ziel war es, mit einem Budget von 300 Euro pro Gruppe ein neues und innovatives Produkt zu entwickeln. 

Unterstützt wurden die Projektteams durch die betreuenden Professoren Alexander Sauer und Tobias Seidl: „Wöchentliche Updates und die beiden Zwischenpräsentationen sind für die Studierenden zusätzliche Arbeitspakete und bedeuten auch Stress, sind aber für den Projekterfolg sehr hilfreich“, so die Lehrenden. „Die Projektaufgabenstellungen ermöglichen es, die Kompetenzen aus dem Bionik-Studium praktisch anzuwenden und sich im geschützten Raum der Hochschule auszuprobieren.“ Für den Fertigungs- und Entwicklungsprozess nutzten die Studierenden moderne Entwicklungstools, aber auch Säge, Feile und Bohrer, um Versuche durchzuführen und Funktionsmuster herzustellen.

Am vergangenen Freitag präsentierten die Projektteams ihre Neuentwicklungen vor 120 Gästen. Die Anleihen aus der Natur und Tierwelt waren dabei wie immer vielfältig und reichten von Seeigeln über Fischschuppen bis hin zum Verzweigungsverhalten von Bäumen. Die vorgestellten Ideen konnten den Auftraggeber so umfänglich überzeugen, dass auch Patentierungen in Erwägung gezogen werden. 

Abschließend konnte auch das Publikum seine Stimme für die überzeugendste Projektdarstellung abgeben. Der Publikumspreis wird von der Otto-Spaleck-Stiftung für innovative Technologien gestiftet und ist mit 500 Euro dotiert. Ausgezeichnet wurde die Gruppe Point P. 

Die Projekte der Teams im Überblick: 

Gruppe A: Reibtastisch

Das Team beschäftigte sich mit der Frage, wie die im Betrieb entstehenden Schwingungen eines Ventilators mittels Reibung effektiv reduziert werden können. Als Ansatz wurde verfolgt, die Beine der Motorhalterung so zu optimieren, dass die Weiterleitung der Schwingungen möglichst gering ausfällt. Dazu wurden verschiedene Modellvarianten mit Reibelementen entwickelt, die unter anderem vom Schuppenaufbau der Fische inspiriert wurden. 

Gruppe B: Ast(a) la vista, Schwingungen

Das Team entwickelte ein Anbauelement für die Motorplatte des Ventilators mithilfe des bioinspirierten Prinzips „Damping by Branching“. Dabei wird Schwingungsenergie gezielt von der starren Hauptstruktur auf flexible, gedämpfte Verzweigungsarme übertragen. Dadurch werden Vibrationen passiv und effektiv reduziert. Die Idee basiert auf der natürlichen Fähigkeit von Bäumen, starke Bewegungen durch ihre verzweigte Struktur zu dämpfen.

Gruppe C: Die Reiberei

Die Gruppe beschäftigte sich mit der Dämpfung an den Halterungen von Ventilatoren. Im Betrieb entstehen durch Unwucht Schwingungen an Ventilatoren, die durch Dämpfung verringert werden sollen. Dafür wurden verschiedene Reibmaterialien getestet, um zu schauen, welches am besten geeignet ist.

Gruppe D: ResoTunes

Das Projektteam befasste sich mit der Schwingungsdämpfung an industriellen Ventilatoren durch den Einsatz sogenannter Tuned-Mass-Damper, also abgestimmter Feder-Dämpfer-Systeme (bespielweise schon in Hochhäusern oder Rohrsystemen verwendet). Ähnlich wie bei einem Trampolin, auf dem sich zwei Personen durch gezielte Gegenbewegungen gegenseitig beeinflussen, werden die durch Unwucht entstehenden Resonanzschwingungen des Ventilators durch die Bewegung einer zusätzlichen Masse kompensiert. Mit dieser gezielten Abstimmung wird Schwingungsenergie vom Ventilator aufgenommen und gedämpft.

Gruppe E: PointP

Die Gruppe PointP entwickelte als Lösungsansatz ein sphärisches, 3D-gedrucktes Flexurgelenk, das Schwingungen rein mechanisch und ohne zusätzliche Sensorik nahezu vollständig am Wellenendpunkt reduziert. Zur Validierung wurden Versuchsaufbauten mit Motor, Unwucht und Kupplungen realisiert und die Schwingungen an verschiedenen Messpunkten mithilfe von Sensoren und einem Arduino Uno ausgewertet.

Gruppe F: Schwingungsbändiger – Herr der Moden

Das Projektteam befasste sich mit der Versteifung der Ventilatorbeine, um unerwünschte Schwingungen und Resonanzeffekte zu vermeiden. Durch gezielte strukturelle Verstärkungen wird die Stabilität des Systems erhöht und die Eigenfrequenzen werden aus dem kritischen Betriebsbereich verschoben. Inspiriert von den stabilen Strukturen des Seeigels und den Prinzipien von Fachwerken wurden verschiedene Profilquerschnitte untersucht, um eine möglichst hohe Steifigkeit bei geringem Materialeinsatz zu erreichen.

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