Die Natur als Vorbild

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09.06.2017

Die Natur als Vorbild

Studierende entwickeln bio-inspirierte Batterie

50 Studierende – eine Aufgabe: In einem vorgegebenen Szenario sollten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer der International Interdisciplinary Project Week der Fachbereiche Maschinenbau, Material- und Geowissenschaften sowie Biologie vom 29. Mai bis zum 2. Juni eine neue und innovative Ionen-Batterie entwickeln und sich damit in Teams gegen ihre Konkurrenten durchsetzen.

Insgesamt sechs Gruppen mit jeweils acht Studierenden entwickelten bio-inspirierte Batterien. Bild: KI2VA
Insgesamt sechs Gruppen mit jeweils acht Studierenden entwickelten bio-inspirierte Batterien. Bild: KI2VA

Große Kapazitäten, maximale Energie und längere Lebensdauer bei möglichst geringer Größe und Gewicht, dazu hohe Sicherheitsstandards und Umweltverträglichkeit – die Kundenanforderungen an Batterien stellen Entwickler vor große Herausforderungen. Jüngste Beispiele bei Mobiltelefonherstellern und Autoherstellern zeigen die Konsequenzen fehlerhafter Produkte mit Lithium-Ionen-Batterien, wie beispielsweise Kurzschlüsse und in der Folge Explosionen und Brände.

Im Rahmen der durch KI2VA (Kompetenzentwicklung durch Interdisziplinäre und Internationale Vernetzung von Anfang an) unterstützten Projektwoche sollten Studierende aus drei Fachbereichen die Rollen von Teammitgliedern einer Start-Up-Firma einnehmen und eine innovative Ionen-Batterie entwickeln. Störungssicher, leicht und bio-inspiriert sollte die Batterie sein, in Standardbedingungen inneren Reaktionen standhalten und nicht umweltschädlich sein.

Um den Auftrag für ihr Unternehmen zu gewinnen, mussten die Studierenden sich mit ihrem Entwicklungsansatz gegen die anderen Teams des Projekts behaupten. Von der Definition des Absatzmarkts und der Stakeholder, der Bestimmung eines Elektrolytsystems für die Batterie, der Wahl des Gehäusedesigns über die Entwicklung eines bio-inspirierten Batteriesystems und der Wahl der Materialien bis zur Erfüllung rechtlicher Vorgaben mussten viele Anforderungen beachtet werden.

Blatt-Struktur überzeugt

Das stolze Gewinnerteam. Bild: KI2VA
Das stolze Gewinnerteam. Bild: KI2VA

Das Gewinnerteam konzipierte eine Autobatterie. Dabei setzte es bei seinem Konzept auf den Ansatz einer feststofflichen Lithium-Ionen-Batterie. Das Elektrolytsystem basiert auf Glaskeramik. Eine weitere Komponente des Konzepts beinhaltet das gelförmige S-Schichten-Protein. Die Batterie ist in ihrer Formgebung von einem Blatt inspiriert, indem sie seine Zellstruktur aufgreift und wie Blatt-Adern entworfen ist.

„Die Studierenden haben interdisziplinär und interkulturell perfekt zusammengearbeitet. Sie sind tief in die Materie eingedrungen und haben überraschende Lösungsvorschläge produziert. Biologie, Maschinenbau und Materialwissenschaften sind ideale Partner für zukünftige Projekte“, so Professor Manfred Hampe, Projektverantwortlicher für den Fachbereich Maschinenbau.

Vorteile unterschiedlicher Disziplinen und Nationen

Die Vorteile der interdisziplinären Zusammenarbeit sahen die Studierenden in der Bewertung darin, dass sie sich mit verschiedenen Fachperspektiven auseinandersetzen mussten. In der Zusammenarbeit führte dies auch zu intensiven Diskussionen über das weitere Vorgehen. Schließlich konnte jedoch das unterschiedliche Fachwissen in allen Teams konstruktiv genutzt werden, um innovative Lösungsansätze zu entwickeln.

Dabei wurde das Treffen gemeinsamer Entscheidungen als neue Erfahrung hervorgehoben: Es bedarf des gegenseitigen Vertrauens über die Expertise der anderen Fachvertreterinnen und Fachvertreter, ist es doch insbesondere am Anfang der Woche eine Herausforderung, das Fachwissen anderer Teammitglieder vollständig nachzuvollziehen und den Teamprozess zu koordinieren, wenn sich alle englischsprachig verständigen und dabei amerikanische, australische, deutsche und asiatische Akzente im Spiel sind. Über die sprachliche Verständigung hinaus konnten auch interkulturelle Unterschiede ausgemacht werden, welche Vorbildungen eingehen, wie über die Aufgabe kommuniziert wird und erste Ideen generiert werden und wie grundsätzlich an Probleme herangegangen wird.

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