Ob im Alltag, der Welt der Physik oder dem digitalen Universum der Codes und Algorithmen: Für Tobias Neidhart gibt es keine Probleme, es gibt nur Herausforderungen und dazugehörige Lösungen, die gesucht werden wollen – das wird im SÜDKURIER-Gespräch mit dem frisch gebackenen Konstanzer Jugend forscht-Landessieger in der Kategorie Technik schnell klar.
Und aus so einer in der Anwendung entdeckten Schwachstelle an seinem privaten 3D-Drucker entwickelte der Schüler des Ellenrieder-Gymnasiums in monatelanger Arbeit und mit Liebe zu Informatik und Technik sein einsatzbereites und vielversprechendes Siegerprojekt: Den sogenannten 3D-Toolchanger für 3D-Drucker, mit dem er im Mai Baden-Württemberg im Bundeswettbewerb vertreten darf.
Vom Nachwuchserfinder zum Landessieger
Jedoch nicht erst seit der schulinternen und klassenübergreifenden Jugend-forscht-AG, sondern schon viel länger ist das Tüfteln, Basteln und Experimentieren ein besonderes Hobby des jungen Erfinders. Vor dem 3D-Toolchanger konnte er schon einige kleinere Projekte wie eine Alarmanlage mit RFDI-Scanner (Identifizierung eines Objekts über Radiowellen mithilfe eines Chips) oder eine eigene Sprachsteuerung in die Tat umsetzen. Auch verschiedene Programmiersprachen wie zum Beispiel Python hat er sich selbst beigebracht.
"Allein hätte ich es wahrscheinlich nicht durchgezogen."
Mit seiner Jugend-forscht-Siegererfindung ist Tobias Neidhart jedoch über sich hinausgewachsen: "Der 3D-Toolchanger hat im Vergleich zu meinen anderen Projekten eine ganz neue Stufe der Komplexität erreicht. Mit Schulprogrammieren kommt man da nicht mehr weit."
Das weiß auch sein Physiklehrer Stefan Riexinger, der ihn zu 'Jugend forscht' angemeldet hat und ihn seitdem nach Kräften unterstützt: "Diese Erfindung könnte einen kleinen Durchbruch in Sachen 3D-Druck bedeuten. Da kann man schon ins Schwärmen kommen, was damit alles möglich wäre"
Wie funktioniert die Erfindung?
Beim 3D-Toolchanger sind mehrere Druckköpfe, die das Druckmaterial (Filament) ausgeben, auf einem beweglichen Trägerelement angebracht. Mithilfe eines speziellen 3-Punkt-Kupplungssystems sowie unter Einfluss starker Elektromagneten können sie programmgesteuert gewechselt und beliebig aktiviert werden ("-changer"). Das unterscheidet den Toolchanger von anderen handelsüblichen 3D-Druckern, die nur über einen, maximal zwei, Druckköpfe verfügen und deren feststehende Position im Farb- und Materialwechsel für verwischte oder versetzte Übergänge sorgen.
Der Toolchanger ermöglicht es stattdessen, bei mehrfarbigen Drucken pro Farbe einen eigenen Kopf bereitzustellen. Dadurch kann beim Druck viel Abfall vermieden werden, da beim Wechsel des Filaments nicht erst die restliche Farbe in der Druckdrüse (Extruder) aufgebraucht werden muss, sondern der nächste Druckkopf mit dem neuen Material präzise an die Arbeit des vorgängigen ansetzen kann.
Auch mit der innovativen Funktion, verschiedene Werkzeuge (Tools) wie einen Plotter, eine Fräse oder eine Druckdrüse (Extruder) auf den Kopf aufzusetzen, konnte der 16-Jährige die Fachjury aus Lehrern, Hochschullehrern sowie Fachleuten von Unternehmen oder auch öffentlichen Einrichtungen von seiner Erfindung überzeugen.
Großes Potential auch für die Industrie – die sich bereits gemeldet hat
Aber nicht nur unter den Wettbewerbsteilnehmern, sondern auch bei einem Tuttlinger Unternehmen für Medizintechnik konnte der 3D-Toolchanger Aufmerksamkeit erregen. Ein Termin für erste Gespräche über das bereits patentierte Kupplungssystem ist für die nächste Zeit geplant.
Weitere Türen könnten sich im Rahmen des Bundeswettbewerbs in Chemnitz vom 16. bis 19. Mai 2019 öffnen, diesbezüglich ist der betreuende Physiklehrer Stefan Riexinger sehr zuversichtlich: "Tobias hat beste Chancen auf eine gute Platzierung, da seine Erfindung schon voll funktionsfähig ist. Und dann könnten sogar nochmal fünf oder sechs interessierte Firmen hinzukommen."
Erhöhten Erfolgsdruck verspürt Tobias Neidhart deswegen aber nicht. Vielmehr arbeitet er schon jetzt an Verbesserungen und überlegt sich neue Werkzeuge. Auch sein Preisgeld für seinen Sieg beim Landeswettbewerb hat er schon in neue Hardware investiert, um in Zukunft noch besser forschen zu können. "Ich versuche es so gut wie möglich zu machen", erklärt der Konstanzer bodenständig in Hinblick auf den bevorstehenden Bundeswettbewerb.
Das erwartet Tobias Neidhart beim Bundeswettbewerb
Beim Bundeswettbewerb muss sich der 3D-Toolchanger ein letztes Mal in der Kategorie 'Technik' gegenüber den erstplatzierten Projekten aus Baden-Württemberg und den anderen Bundesländern durchsetzen. Für den Bereich Technik, zu dem der 3D-Toolchanger zählt, stiftet der Verein Deutscher Ingenieure e.V. das Preisgeld von bis zu 3000 Euro. Zusätzlich vergibt Jugend forscht zahlreiche Sonderpreise, die den jungen Erfindern spannende Einblicke in die Forschungen ihres Themengebiets bieten.
