Bericht zur Kooperation FH Aachen & Einhard-Gymnasium im Schuljahr 2024-25

Das Einhard-Gymnasium Aachen und der Fachbereich Maschinenbau und Mechatronik der FH Aachen pflegen seit 2011 eine enge Zusammenarbeit im Rahmen der Junior-Ingenieur-Akademie (JIA). Ein zentraler Baustein ist dabei das jährlich stattfindende Projekt „STEM Racing Germany“: Schülerinnen und Schüler entwickeln und fertigen im WP II-Fach JIA einen Miniatur-Rennwagen am Computer und treten damit in Regional- und Deutschen Meisterschaften an.

1.1 Die Einhard-Teams 2024-25

Im WP II-JIA-Kurs von Frau Kraus haben sich in diesem Schuljahr wieder drei hoch motivierte Teams aus Schülerinnen und Schülern gebildet, um sich vorzubereiten auf die STEM Racing Meisterschaft West 2025:

• Das Team aiXplosion (drei Schülerinnen und drei Schüler)
• Das Team Kaiser Racing (sechs Schüler)
• Das Team Nanox Racing (drei Schüler)

2.1 Die CAD-Basisschulung

Am 23. und 24. September 2024 absolvierten die Schülerinnen und Schüler eine zweitägige Einführung in „Computer Aided Design (CAD)“ unter Leitung von Dipl.-Ing. Sander (FH Aachen).

Inhalte:

• Grundlagen der CAD-Programmierung mit Autodesk Inventor,
• Erstellung erster, eigener 3D-Modelle von Miniatur-Rennwagen,
• Übergabe der ersten CAD-Dateien für die kommende Saison.

2.2 Vertiefende Einheiten: CAM, 3D-Druck & Strömungslehre

Im Anschluss an die CAD-Schulung erhielten die Jungingenieurinnen und Jungingenieure noch Einblicke in die weiteren Unterstützungsmöglichkeiten der FH Aachen:

• CAM-Beratung: Fortlaufende Unterstützung für die Konstrukteurinnen und Konstrukteure bei der Weiterentwicklung ihrer Modelle im Hinblick auf Produzierbarkeit und logische/ formale Struktur ihrer CAD-Dateien,
• 3D-Druck-Workshop: Im Goethe-Lab unter Anleitung von Herrn Hedwig (B.Eng.) lernten die Schülerinnen und Schüler additive Fertigungsverfahren für filigrane Bauteile kennen,
• Aerodynamik-Einführung: Dipl.-Ing. Schönwald erläuterte Grundlagen der Strömungslehre und demonstrierte im Strömungslabor, wie man Modelle im Strömungskanal testet und den Luftwiderstand reduziert.

Auch in den nachfolgenden Tagen und Wochen konnten die Schülerinnen und Schüler zum Klären ihrer Fragen zum 3D-Druck, zum Testen ihrer Prototypen und zum Überprüfen ihrer CAD-Dateien immer wieder an die FH zurückkehren und sich professionelle Unterstützung holen.

2.3 Fertigung am Einhard-Gymnasium

Seit diesem Jahr (2024) werden die finalen Chassis nicht mehr aus Balsaholz gefräst, sondern auf dem schuleigenen 3D-Drucker gefertigt. Dies ermöglicht filigranere Bauteile mit kontrollierbarem Gewicht, eine autonome, kostengünstige und schnelle Produktion sowie einen Qualitätszyklus mit mehreren Verbesserungsstufen im engen Zeitraum der Vorbereitung bis hin zum Wettbewerb.
Die Achsen und Räder der drei Teams für die RM wurden wie im Vorjahr (2023-24, entworfen von Herrn Sander und dem ehemaligen Einhard-Schüler F. Krückel) von der Werkstatt gefräst und gedreht. Für die Achskonstruktion wurde mit verschiedenen Kugellagern experimentiert, wobei sich die teuren Keramik-Kugellager nicht bewährten.

• Einige Schülerinnen und Schüler stellten den Wettbewerb und ihre (verkürzten) Rennbahn vor auf der Aachener MINT-Messe in der Aula Carolina am 1. Oktober 2024.
• Alle Schülerinnen und Schüler präsentierten ihre bisherigen Prototypen und Leistungen auf dem Tag der offenen Tür des Einhard-Gymnasiums am 14. Dezember 2024.
• Diverse Testfahrten der Prototypen auf der schuleigenen 20m-Rennbahn.
• Termin & Ort der RM: 7./8. Februar 2025, Städtisches Gymnasium Hennef.
• Teilnehmende Teams: insgesamt 15 Teams (inkl. 2 Junior-Teams) aus Nordrhein-Westfalen und Hessen sowie 2 Gastteams aus den Niederlanden.

Ablauf der RM:

• Hochladen der CAD-Daten & Portfolios am Montag vor dem Wettbewerb
• Freitag, 7.2.25: Anreise, Aufbau & Scrutineering
• Samstag, 8.2.25: Rennen, Präsentationen & Siegerehrung

Ergebnisse des Einhard-Gymnasiums bei der RM 2025:

• Das Einhard-Team Nanox-Racing holte Platz 2 (Vizemeister NRW, Sonderpreis für den Teamstand), aiXplosion Platz 3 (Sieger im Knockout-Rennen; Sonderpreis für die beste Präsentation) und Kaiser-Racing Platz 4.
• Da Nanox-Racing und aiXplosion beinahe punktgleich abgeschnitten hatten, qualifizierten sich diese beiden Teams in einem Nachrück-Verfahren für die Deutsche Meisterschaft 2025.
• Ein Schüler aus dem RM-Team Nanox-Racing war unmittelbar nach der RM vom hessischen RM-Meister Quantum Impact Racing abgeworben worden zur Teilnahme an der DM 2025. Dafür kamen ein Schüler vom Team Kaiser-Racing sowie ein Schüler aus dem JIA-Vorjahreskurs mit seiner RM-, CAD- und CFD-Expertise zum Team Nanox-Racing hinzu.

• Die Reflexion der RM erfolgte im Unterricht und gemeinsam mit Herrn Sander und Herrn Schönwald im Hinblick auf Verbesserungen und spezielle DM-Regeln (hier ist 2025 erstmals ein Halo erforderlich!).
• Technische Veränderungen wurden darüber hinaus bei beiden, qualifizierten Einhard-Teams insbesondere bei den Achsen vorgenommen.
• Die Endbearbeitung und Glättung der gedruckten Chassis wurde mit Aceton (zunächst im Acetonbad/ gesprüht, zuletzt mit feinem Pinsel aufgetragen) vorgenommen.
• Mehrere Testfahrten wurden durchgeführt, z.T. vor anwesender Lokalpresse.
• Die bisherigen Teamstände wurden weiterentwickelt zu hochwertigen Messeständen (selbst gebaut bzw. von einem professionellen Messebauer erstellt; mit interaktiven Elementen).
• Termin & Ort der DM: 16.–17. Mai 2025, Audi Driving Experience Center, Neuburg an der Donau.

Ablauf & Rahmenbedingungen der DM:

• Upload aller Wettbewerbsunterlagen bis 12. Mai 2025
• Aufbau der Messestände, Testfahrten am 16. Mai
• Rennen, Präsentation, Siegerehrung am 17. Mai
• Bewertungsfokus auf Konstruktion, Fertigung, Businessplan und Präsentationsskills

Ergebnisse des Einhard-Gymnasiums bei der DM 2025:

• Es war ein rundum erfolgreicher Wettbewerb für beideTeams.
• Team aiXplosion erreichte den 5. Platz (dazu den Sonderpreis „Vorsprung durch Technik“ durch den Gastgeber Audi, den Konstruktionspreis Senior und den Preis für das schnellste Auto Senior mit 1,121 s!), Team Nanox-Racing den 8. Platz von insgesamt 12 Senior-Teams.
• Viele, wertvolle Erfahrungen wurden gewonnen in Präsentation, Teamarbeit und Networking.

Die Kooperation zwischen FH Aachen und dem Einhard-Gymnasium hat im Schuljahr 2024-25 erneut gezeigt, wie praxisnahe Ingenieurarbeit Schülerinnen und Schüler für MINT-Berufe begeistert. 

Für das Schuljahr 2025-26 sind folgende Schritte vorgesehen:

1. Umstellen der CAD-Software auf Autodesk Fusion
2. Integration des Halos bereits bei der nächsten RM
3. Fortsetzen der Experimente mit verschiedenen Materialien im 3D-Druck
4. Erstellen eines digitalen „JIA-Tagebuches“ zur Dokumentation des Ablaufes im Schuljahr und zur Dokumentation aller Projektergebnisse