Am Ende der letzten Sommerferien habe ich zum ersten Mal bei einem Angebot von MINT-EC teilgenommen. Die CAMMP week an der RWTH Aachen findet jedes Jahr statt und dauert in der Regel ungefähr fünf Tage während der Schulzeit. In Baden-Württemberg waren zum Veranstaltungszeitpunkt jedoch noch Ferien.

CAMMP ist die Abkürzung für „Computational and Mathematical Modeling Program“. Dies heißt nichts anderes, als dass man ein Problem nimmt, es vereinfacht und dann mathematisch modelliert. Diesen Vorgang wiederholt man dann solange, bis man möglichst wenig Vereinfachungen und dadurch ein wirklichkeitsabbildendes Modell hat. Genau das haben wir in gemischten 6er- Gruppen im Alter zwischen vierzehn und achtzehn gemacht. Als Unterstützung wurde uns eine Doktorandin zur Seite gestellt. Jede Gruppe bekam ein anderes, reales und bis zu diesem Zeitpunkt ungelöstes Problem aus der Forschung.

VergleichFilamentHaar

Das Problem meiner Gruppe hatte etwas mit Karbonfasern zu tun. Karbonfasern bestehen aus einzelnen Filamenten, wobei ein einzelnes Filament dünner als ein menschliches Haar ist (siehe Bild). Da normalerweise Karbonfasern nur dann verwendet werden, wenn Geld keine große Rolle spielt, wurden hierbei sogenannte Rovings (Karbonfasern mit weniger als vierundzwanzigtausend Filamenten) verwendet. Diese sind zwar sehr stabil, aber man braucht  deutlich mehr Fasern, als bei der Verarbeitung von sogenannten heavy tows (Karbonfasern mit mehr als vierundzwanzigtausend Filamenten), weil diese folglich größer sind.

Da große Autounternehmen damit anfangen wollen, im großen Stil komplette Fahrzeugteile, wie zum Beispiel ein Dach, aus Karbonfasern zu fertigen, brauchen sie preisgünstige Karbonfasern, weshalb sie zu heavy tows greifen, da diese billiger sind. Das Problem ist, dass bei heavy tows Schwierigkeiten auftreten, die es zuvor nicht gab. Rein rechnerisch sollte ein heavy tow  mehr bzw. mindestens genauso viel tragen können wie ein Roving, was es aber aufgrund unbekannter Faktoren nicht macht. Es zeigt sogar einen starken Leistungsabfall. Unsere Aufgabe war es anhand von Daten und Messungen herauszufinden, warum dieser Leistungsabfall erscheint, bzw. was die Zugfestigkeit mit der Struktur der Faser zu tun hat und dann einen Qualitätstest dazu zu schreiben.

Wir hatten von unserem Auftraggeber, dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, scheinbar extrem viele Daten bekommen. Am Anfang hatten wir große Probleme, die Daten einzusehen und sie zu verstehen, was am Anfang völlig normal sei, wie man uns sagte. Zur Bearbeitung haben wir das Programm „Matlab“ genutzt, mit welchem man neben normalem „Taschenrechner-rechnen“ auch Funktionen und ganze Programme schreiben, Diagramme plotten und vieles mehr machen kann. Nach einiger Zeit hatten wir einen Ansatz entwickelt, welcher aber nicht zum gewünschten Ziel führte. Also versuchten wir es mit einem anderen. Dieser Prozess wiederholte sich mehrmals, wobei wir auch mal auf einen vorherigen Ansatz zurückgegriffen haben, da wir merkten, dass dieser doch hilfreich war. Letztendlich haben wir mit „Matlab“ ein Programm geschrieben, welches durch Eingabe der Messdaten, die Faser einer Produktionsfirma bewertet.

Was die Struktur der Faser mit der Zugfestigkeit zu tun hat, ist, dass durch Überkreuzungen, die bei hoher Filamentanzahl oft auftreten, auf die geraden Filamente Kräfte (und mehr) in die falsche Richtung einwirken, sie dadurch sozusagen doppelt belastet werden und früher reißen.

Zusammenfassend kann ich sagen, dass ich am Anfang der Woche dachte, dass es relativ trocken wird, wurde aber dann unglaublich positiv überrascht. Die komplette Woche hat ungemein viel Spaß gemacht und ich kann nur jedem, der diese wunderbare Chance bekommt, empfehlen, an einer MINT-EC-Veranstaltung mit zu machen.

Jannis Rauschke