Wenn Leonardo da Vincis Zeichnungen zum Leben erwachen

STUDENTENPROJEKTE - 14 Studenten und Studentinnen des Maschinenbaus haben sich entschieden, ein Semester im Kopf von Leonardo da Vinci zu verbringen. Auf der Grundlage seiner Zeichnungen aus dem ¹⁵. und ¹⁶. Jahrhundert bauten die angehenden Ingenieure geniale Maschinen und verwandelten sie sogar, um ihre Funktionsweise besser zu verstehen.

Das Simultaneous-Engineering-Projekt "Da Vinci Project", das von Pedro Reis, dem Leiter des FlexLab der EPFL, erdacht wurde, brachte drei Teams im letzten Jahr des Bachelorstudiums auf glühende Kohlen. Die Idee entstand im Kopf des Professors, als er Florenz besuchte. Fasziniert von der Arbeit des Erfinders und fasziniert von den vielen Maschinen, die von Künstlern gebaut wurden, dachte er, dass dieses Projekt die Studenten in Sachen Maschinenbau herausfordern könnte.
Bevor sich die Teams, die von den FlexLab-Assistenten Fani, Luna und Michael betreut wurden, auf das Abenteuer einließen, mussten sie sich durch mehrere Bände des Codex Atlanticus arbeiten, in dem Leonardo da Vincis Zeichnungen und Notizen gesammelt sind. Sollten sie sich auf bereits als Modell realisierte Studienpläne verlassen - wie die Luftschraube, den selbstfahrenden Wagen, das Kugellager, den Ritterautomaten und den Panzer - oder sollten sie lieber das Unbekannte in Angriff nehmen und versuchen, eine Theorie des großen Polymaten zu überprüfen - eine kornische Entscheidung.

Die Wärme der Sonne erzeugen

Salomé, Pierre, Quentin und Louis wollten Risiken eingehen und sich dem Unbekannten stellen, indem sie eine Reibungsmaschine auswählten, die die Fähigkeit hätte, durch die Kopplung von 23 Zahnrädern die Wärme der Sonne zu erzeugen. "Als Maschinenbauingenieure fühlten wir uns mit allem vertraut, was mit Zahnradstrukturen, Getrieben, Untersetzungsgetrieben oder Verstärkern zu tun hat. Wir dachten, wir hätten alle Voraussetzungen, um die Herausforderung zu meistern, zumal wir in diesem Jahr alles über thermische Analyse gelernt haben", erklärte Salomé.

Eine Selbstsicherheit, die angesichts der technischen Herausforderung schnell verunsichert wurde. "Es hätte einer übermenschlichen Kraft und nahezu unzerstörbarer Materialien bedurft, um 23 Zahnräder hintereinander anzutreiben. Leonardo da Vinci hatte sogar Diamantachsen vorgesehen, um das Gewicht und die Reibung zu tragen", erklärt Pierre. Unter der Leitung der Postdoktorandin Fani Deverni zeichnete, modellierte und baute das Team eine Reihe von 5 Zahnrädern. Obwohl beim Betrieb der Maschine eine der Achsen ihren Geist aufgab, konnte die erzeugte Reibung die Temperatur an der Kontaktstelle um 60 Grad erhöhen.

Der selbstfahrende Wagen, für die Show!

Wenn man sich für eine altbekannte Zeichnung von Leonardo da Vinci entscheidet, von der bereits zahlreiche Modelle angefertigt wurden, möchte man nicht nur den Mechanismus verstehen und das Konzept umsetzen, sondern vor allem auch innovativ sein und ihm, warum nicht, eine andere Funktion geben. So haben sich Naïm, Lucas, Martin, Nicolas und Lina mit dem durch Federn angetriebenen Kleinwagen beschäftigt, der früher das Publikum zum Staunen brachte, wenn er ohne Fahrer auf die Bühne geworfen wurde. "Wir haben uns gesagt, wir haben den Hauptmechanismus, was können wir damit anfangen - Wir können ihn auf die Probe stellen, uns selbst auf die Probe stellen, und wir hatten damit unsere Probleme", erinnert sich Lina, "aber man muss nur nachdenken, und dann findet man eine Lösung." Michael Gomez, Postdoc und Assistent bei diesem Projekt, hat all diese Schritte verfolgt und den Schülerinnen und Schülern freie Hand gelassen, damit sie sich in diesem Programm ausdrücken können. Martin beschreibt die Ergebnisse ihrer Überlegungen wie folgt: "Wir haben mit einer Art Seilbahn begonnen, die Lasten über eine Schlucht oder einen Fluss transportiert und auch bei einem Strom- oder Treibstoffausfall funktionieren könnte. Bei jeder Neuanpassung wurden wir mit einem neuen Problem konfrontiert und es war dieser kreative Prozess, der mir sehr gut gefallen hat."

Die Luftschraube in einem Aquarium

Ende des ¹⁵. Jahrhunderts entwarf da Vinci seine Luftschraube, die von Archimedes’ Schnecke inspiriert war. In seinem Studienplan untersucht der Erfinder die Perspektive des ersten Flugs eines Menschen. Er leitete ab, dass sich die Schraube, die von einer Feder angetrieben wird, auf die Luft stützen würde, um abzuheben. "Wir wissen, dass es nicht funktioniert: Das Gerät ist zu schwer und die Schraube ist riesig. Wir wollten von dieser Prämisse ausgehen und versuchen, Verbesserungen vorzunehmen, sei es für die Schraube oder für die Umgebung, in der sie sich bewegt", erläutern Simon und Guillaume.

Die beiden Maschinenbaustudenten und ihre Mitstreiter Elyssa, Julien und Côme, die von Luna Lin Yuexia, einer Postdoktorandin am Flexlab, unterstützt wurden, beschlossen daher, die Schraube nicht in der Luft, sondern im Wasser erneut zu untersuchen, da das Medium dichter ist und einen besseren Auftrieb ermöglicht. Elyssa experimentierte mit dem Reibungskoeffizienten der Schraube, ohne Rotation in einer rein vertikalen Bewegung. "Das ursprüngliche Ziel ist es, den Propeller vom Boden des Aquariums an die Oberfläche zu bringen, er muss genug Auftrieb erzeugen können, um den Luftwiderstand des Mediums und sein eigenes Gewicht zu besiegen." Julien und Côme kümmerten sich um den Prototypenbau und die Herstellung des Modells. Die Form des Propellers war eine Herausforderung für sich. Sie entwarfen und druckten zahlreiche Propeller, wobei sie jedes Mal einen Parameter änderten, um sie miteinander vergleichen zu können. "Uns ist aufgefallen, dass da Vincis Propeller nicht perfekt zylindrisch ist, also haben wir uns gefragt, ob das eine gute Idee wäre. Nach unseren Ergebnissen wäre das tatsächlich ein Vorteil bei der Kraft, die der Propeller entwickelt", schließt Simon.