Landessieger Baden-Württemberg

Landessieger Baden-Württemberg
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008, Stuttgart
• Arbeitswelt – Stand Nr. A-4: Modifizierte Rettungskettensäge
Tobias Gutscher (17), Wiernsheim/Pinache; Jörg Franke, (19) Ispringen;
Fabian Durst (20), Neuhausen
Robert Bosch GmbH, Stuttgart-Feuerbach
• Biologie – Stand Nr. B-7: Analyse der Wirkung gängiger Epilepsie-Medikamente auf die
Apoptoserate von unreifen Nervenzellen
Celia Viermann (17), Neckargemünd
Englisches Institut, Heidelberg
• Chemie – Stand Nr. C-6: Synthese von antikem Purpur
Marcel Reimann (17), Albstadt-Margrethaus
Gewerbliche Schule, Tübingen
• Geo- und Raumwissenschaften – Stand Nr. C-1: Synthese von Opalen
Felix Brunner (18), Efringen-Kirchen; Raphaela Baumann (18), Neuenburg;
Johanna Kaltenbach (20), Heitersheim
Georg Kerschensteiner Schule, Müllheim
• Mathematik/Informatik – Stand Nr. M-1: Auswertung von Antibiogrammen mit Hilfe von
Bilddatenverarbeitung
Christopher Becker (15), Mannheim
Peter-Petersen-Gymnasium, Mannheim
• Physik – Stand Nr. P-9: Wassertropfen auf dem Nano-Trampolin
Richard Wolf (20), Löffingen/Unadingen; Schwarzwald-Baar-Klinikum, Villingen-Schwenningen
Andreas Meinel (19), Konstanz; Universität, Konstanz
• Technik – Stand Nr. A-6: Flüssigkeitserkennungssensor
Thomas Nesch (19), Haigerloch-Stetten
Mercedes-Benz Werk, Sindelfingen
• Interdisziplinäres Projekt – Stand Nr. C-5: Regenerierung eines Leiterplattenätzmittels an
einer schiefen Ebene
Daniel Luib (16), Albstadt-Tailfingen; Daniel Schreiner (16), Albstadt-Tailfingen
Lammerberg-Realschule Tailfingen, Albstadt

Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Tobias Gutscher (17) Talstraße.24
75446 Wiernsheim/Pinache
Jörg Franke (19) Breslauerstraße.8
75228 Ispringen
Fabian Durst (20) Panoramastraße.12
73765 Neuhausen
Günter Feucht
Arbeitswelt
Modifizierte Rettungskettensäge
Robert Bosch GmbH
Borsigstraße 14
70469 Stuttgart
Robert Bosch GmbH
Borsigstraße 14
70469 Stuttgart
Robert Bosch GmbH
Borsigstraße 14
70469 Stuttgart
Es soll in eine Rettungskettensäge der Marke Stihl der Feuerwehr ein Beleuchtungsmodul integriert
werden, welches das Arbeiten mit dieser bei Dunkelheit erleichtern soll.
Jugend forscht 2008
A-4
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Celia Viermann (17) Peter-Schnellbachstr. 35/4
69151 Neckargemünd
Nadine Holter
Englisches Institut
Rheinstraße 14
69126 Heidelberg
Biologie
Analyse der Wirkung gängiger Epilepsie-Medikamente auf die Apoptoserate von
unreifen Nervenzellen
Die Informationsweiterleitung im neuronalen Netzwerk des Gehirns ist im Wesentlichen von einem
ungestörten Zusammenspiel wechselseitiger Erregung und Hemmung der Nervenzellen abhängig. Ist
dieses Gleichgewicht zu Gunsten der Erregung verschoben, können epileptische Anfälle auftreten.
Epilepsie-Medikamente bringen das gestörte Verhältnis von Erregung und Hemmung im Gehirn wieder
ins Gleichgewicht. Bei manchen Substanzen (z.B. Phenobarbital) konnte gezeigt werden, dass sie die
Zahl der Zellen erhöhen, die den vorprogrammierten Zelltod (Apoptose) durchlaufen und somit
absterben.
In diesem Projekt wurde die Wirkung von Diazepam (Valium) auf den natürlichen Zelltod an einer
primären hippokampalen Zellkultur untersucht. Unter dem Einfluss des Medikaments war eine deutliche
Zunahme der Apoptose zu verzeichnen. Bei hohen Konzentrationen oder langen Wirkungszeiten nimmt
der Anteil der apoptotischen Zellen jedoch nicht weiter zu. Die Apoptose-fördernde Wirkung von
Diazepam bezieht sich also nicht auf alle Nervenzellen, sondern ist auf bestimmte Zellen beschränkt.
Jugend forscht 2008
B-7
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Marcel Reimann (17) Am Käselbach 21
72459 Albstadt-Margrethaus
Chemie
Synthese von antikem Purpur
Gewerbliche Schule Tübingen
Raichbergstr. 81 - 83
72072 Tübingen
Meine Arbeit hat das Ziel den teuersten Farbstoff der Welt, antiken Purpur, zu synthetisieren, mögliche
Probleme aufzuzeigen und diese durch Alternative Reaktionen zu beheben. Auch soll diese Arbeit
Aufschluss über den sehr hohen Preis von über 2000 € pro Gramm geben, und die Herstellung durch
mögliche Verbesserungen der Verfahren deutlich billiger machen. Ausgehend von p-Toluidin, wird der
Purpur in 4 Syntheseschritten hergestellt. Der erste Schritt ist die Nitrierung des p-Toluidins zum
4-Methyl-3-Nitroanilin, das durch die Sandmeyer-Reaktion zum 4-Brom-2-Nitrotoluol umgesetzt wird.
Darauf folgt eine Oxidation zum 4-Brom-2-Nitrobenzaldehyd, welches schlussendlich analog zur
Baeyer-Drewson Indigosynthese zum 6,6-Dibromindigo, dem antiken Purpur umgesetzt wird.
Jugend forscht 2008
C-6
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Felix Brunner (18) Bergstraße 11
79588 Efringen-Kirchen
Raphaela Baumann (18) Thurner-Ring
79395 Neuenburg
Johanna Kaltenbach (20) Schloßbuck 5
79423 Heitersheim
Otto Schäfer
Geo- und Raumwissenschaften
Synthese von Opalen
Opal ist ein natürliches Mineral, das sich durch ein phantastisches Farbenspiel auszeichnet
(Opaleszens), das gerne für Schmuckzwecke verwendet wird. Das Ziel unserer Arbeit war Opale in
Schmuckqualität durch chemische Synthese herzustellen.
Uns gelang die Synthese von Opalen in Schmuckqualität über vier Synthesestufen:
1. Herstellung von Silikatnanokugeln nach dem Stöber-Verfahren.
2. Sedimentation der Nanokugeln zu opaleszierenden Sedimenten.
3. Trocknung der Sedimente mit verschiedenen erprobten Methoden.
4. Verfestigung der Sedimente mit unterschiedlichen Verfahren.
Georg Kerschensteiner Schule
Nußbaumallee 6
79379 Müllheim
Georg Kerschensteiner Schule
Nußbaumallee 6
79379 Müllheim
Georg Kerschensteiner Schule
Nußbaumallee 6
79379 Müllheim
Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie analysierten wir jede Stufe unserer Opalsynthese und nutzten
die analytischen Daten zur weiteren Optimierung.
Nach zahlreichen Experimenten gelang uns eine Synthese von synthetischen Schmuckopalen mit extrem
guter Opaleszens.
Jugend forscht 2008
C-1
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Christopher Becker (15) Anemonenweg 42
68305 Mannheim
Dieter Sinn
Peter-Petersen-Gymnasium
Lötzener Weg 2-4
68307 Mannheim
Mathematik/Informatik
Auswertung von Antibiogrammen mit Hilfe von Bilddatenverarbeitung
Eine Möglichkeit, die Empfindlichkeit von Bakterien und Pilzen gegen Antibiotika bzw. Antimykotika zu
prüfen, ist der Agardiffusionstest. Dabei wird der zu testende Keim als „Keimrasen“ gleichmäßig auf einer
Agarplatte aufgetragen. Anschließend werden kleine Papierplättchen, die mit unterschiedlichen
Antibiotika getränkt sind, auf den Rasen aufgelegt. Bei der Bebrütung wachsen dann die Keime auf dem
Agar, außer in der Umgebung der Plättchen, die ein wirksames Antibiotikum enthalten: Dort wird ein
Hemmhof sichtbar, dessen Größe ausgewertet werden muss. Diese Beurteilung ist zeitaufwendig und oft
schwierig. In der Arbeit wird ein Programm vorgestellt, das diese Aufgabe übernehmen soll.
Jugend forscht 2008
M-1
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Richard Wolf (20) Mauchachstr. 12
79843 Löffingen/ Unadingen
Andreas Meinel (19) Bücklestr. 76
78467 Konstanz
Mario Mosbacher
Physik
Wassertropfen auf dem Nano-Trampolin
Schwarzwald-Baar-Klinikum
78050 Villingen-Schwenningen
Universität Konstanz
78464 Konstanz
Bei diesem Projekt geht es um die Untersuchung des Sprungverhaltens von Flüssigkeitstropfen auf einer
Ruß-Oberfläche. Diese Oberfläche ist superhydrophob oder mit anderen Worten sehr wasserabweisend,
sodass kleine Flüssigkeitstropfen unter bestimmten Bedingungen eine sich wiederholende
Sprungbewegung ausführen. Ziel dieser Arbeit ist es genau dieses Sprungverhalten anhand eines
theoretischen Modells zu erklären. Der Ansatz dieses Modells geht auf verschiedene Energieformen
zurück, die dieser Tropfen bei seiner Sprungbewegung ineinander umwandelt.
Eine sehr wesentliche Form der auftretenden Energien ist dabei die Oszillationsenergie, die im
Auseinander- und Zusammenziehen des Tropfens steckt. Um diese Oszillation und natürlich auch den
Sprungvorgang exakt experimentell zu untersuchen, waren der Einsatz einer hochauflösenden
Hochgeschwindigkeitskamera zur zeitlichen Auflösung der Oszillation und ein speziell angefertigtes
Tropfendosiersystem bezüglich der Reproduzierbarkeit des Sprungvorgangs unumgänglich. Mit Hilfe
unseres Versuchsaufbaus ist es nun möglich, die Frequenz der Oszillation mit ca.140 Hz zu bestimmen,
wodurch wir den Sprungvorgang exakt auswerten und ein theoretisches Modell erstellen können.
Jugend forscht 2008
P-9
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Thomas Nesch (19) Fasanenweg 5
72401 Haigerloch-Stetten
Jürgen Ziniel
Technik
Flüssigkeitserkennungssensor
Mercedes-Benz Werk Sindelfingen
HPC: D 101
71059 Sindelfingen
Bei uns im Werk gibt es Industrieroboter, die in der Oberfläche eingesetzt werden und mit denen Lack
durch elektrostatische Lackierung bei den Karossen aufgetragen wird. Die Schläuche, in denen der Lack
transportiert wird laufen durch den Roboterkopf. Angewendet werden verschiedene Wasserlacke, sowie
Klarlack und Spülflüssigkeit (ebenfalls eine klare Flüssigkeit). Bei dieser industriellen Lackierung besteht
folgendes Problem: Wenn eine schleichende Leckage an einem Schlauch auftritt, so kann dies nicht über
den Druckwächter erkannt werden (da der Verlust bei einer schleichenden Leckage nicht so groß ist,
damit ein wesentlicher Druckabfall entsteht) und der Roboter läuft innen völlig mit Farbe voll. Erkannt wird
der Schaden erst, wenn die Farbe zum Roboterkopf austritt und dann mehrere Karossen voll spritzt, die
dann Ausschuss sind. Die Abteilung in der Oberfläche kam nun auf uns (Betriebliche Ausbildung) zu, mit
dem Auftrag, ein Betriebsmittel zu entwickeln, mit dem in Zukunft solche Leckagen früher erkannt werden
können. Ich habe mir dabei Gedanken gemacht, ob man eine solche schleichende Leckage evtl. früher
mittels eines „Leckagesensors“ erfassen könnte und habe bereits mit verschiedenen Sensoren und
zusätzlichen Vorrichtungen geforscht, um einen solchen Sensor zu entwickeln. Dieser Sensor muss zum
einen klare Flüssigkeiten sicher erkennen können, dann eine silikonfreie Bauweise haben, das
elektrostatische Feld von 100kV aushalten (er darf es aber auch nicht ablenken), explosionssicher sein
und so klein sein, damit er in dem Kopf eines Lackierroboters zwischen den Schläuchen Platz hat. Einen
solchen Sensor, mit all diesen Fähigkeiten gibt es momentan auf dem Markt nicht zu kaufen! Bei diesen
Forderungen wäre ein solcher Leckagesensor jedoch in fast allen Bereichen zur Erkennung von
Leckagen geeignet. Meine zukünftig geplante Vorgehensweise ist nun die weitere Forschung an
Sensoren, sowie an Zusatzvorrichtungen, um das Leckageproblem lösen und am Ende eine
einsatzfähige, sowie zuverlässige „Leckagesensoreinheit“ präsentieren zu können.
Jugend forscht 2008
A-6
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
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Teilnehmer:
Betreuer/in:
Fachgebiet:
Thema:
Name / Alter Anschrift
Schule / Institut / Betrieb
Daniel Luib (16) Rudolf-Blicklestr. 3
72461 Albstadt Tailfingen
Daniel Schreiner (16) Landhausstr. 55
72461 Albstadt Tailfingen
Helmar Haug
Lammerberg-Realschule Tailfingen
Lammerbergstr.72
72461 Albstadt
Lammerberg-Realschule Tailfingen
Lammerbergstr.72
72461 Albstadt
Chemie
Regenerierung eines Leiterplattenätzmittels an einer schiefen Ebene
Nach dem Stand der Technik löst man bei der Herstellung von einseitigen Leiterplatten Kupfer mit einem
sauren Ätzmittel heraus. Die Regenerierung des Ätzmittels erfolgt mit gefährlichem Wasserstoffperoxid,
wodurch 1-wertiges Kupfer zu 2-wertigem Kupfer oxidiert. Bei einer Oxidation mit Luftsauerstoff tritt das
Problem auf, dass der Sauerstoffeintrag zu langsam ist und dass sich Sauerstoff nicht hinreichend
verteilt. Zur Lösung dieses Problems wurde ein alternatives Verfahren entwickelt: · Ein Ätzmittelstrahl
erzeugt Kapillarwellen, die oberflächennahe Turbulenzen hervorrufen. Sauerstoff aus der Luft geht
schneller in das Ätzmittel. · Durch einen dünnen Film an einer schiefen Ebene in einem Kreislaufsystem
wird Sauerstoff hinreichend verteilt. · Die Abkühlung unter Null Grad löst die chemische Reaktion aus.
Dadurch entfällt der Gefahrstoff Wasserstoffperoxid und sein Transport. Die Kosten für die
Regenerierung werden gesenkt. Gleichzeitig lässt sich die abwasserfreie Spülung optimieren.
Jugend forscht 2008
43. Landeswettbewerb Baden-Württemberg
13. bis 15. März 2008
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
C-5
Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich!