Kochen, auch wenn es windet

Sommerzeit ist auch Campingzeit. Da l?sst sich wundersch?n auch einmal auf gewohnten Luxus verzichten und stattdessen ein einfaches Abendessen auf einem Camping-Gaskocher zubereiten. Wenn nur dieser Wind nicht w?re, der so stark weht, dass er andauernd die Flamme des Gasbrenners auspustet.

Ein ETH-Doktorand und Studenten des Design and Technlology Lab von der ETH Z¨¹rich und der Z¨¹rcher Hochschule der K¨¹nste (ZHdK) haben nun einen neuartigen Kocher entwickelt, dem auch starker Wind nichts anhaben kann: Ein gugelhupff?rmiges Kochgef?ss umschliesst einen Gasbrenner und schirmt diesen vom Wind ab.

Praxistest auf dem Gipfel

Weitere Designbesonderheiten f¨¹hren dazu, dass der Kocher ?usserst energieeffizient ist: Die Wand des Gasbrenners ist gewellt ¨C ?hnlich einer Zitruspresse. ?Dadurch ist die Kontaktfl?che zwischen Flamme und Kocher erh?ht?, erkl?rt Julian Ferchow, Projektleiter und Doktorand in der Gruppe von ETH-Professor Mirko Meboldt. ?Deswegen und weil die Wand sehr d¨¹nn ist, ist die W?rme¨¹bertragung zum Inhalt des Gef?sses optimal,? erg?nzt der ETH-Student Patrick Beutler, der seine Bachelorarbeit auf dem Projekt machte.

Im Innern des Brenners steckt ebenfalls viel Ingenieur-Expertise: Bei den Gasd¨¹sen handelt es sich um sogenannte Venturi-D¨¹sen. ?Durch ihre Geometrie entsteht ein lokaler Unterdruck. Dadurch wird der Luftzug erh?ht, was die Qualit?t der Flamme verbessert und die Effizienz weiter erh?ht?, sagt Ferchow.

Einen Prototyp des Kochers stellten die Forscher zusammen mit Inspire, der Organisation an der Schnittstelle von ETH Z¨¹rich und der Schweizer Maschinen- und Metallindustrie her. Sie nennen den Kocher ?Peakboil?. Passend zum Namen testeten sie den Prototyp im Fr¨¹hjahr auf einer Skitour auf dem Gipfel des S?ntis. ?Es war windig, und wir hatten grosse Probleme, einen konventionellen Kocher in Betrieb zu nehmen. Mit unserem Prototypen konnten wir das Wasser problemlos erhitzen?, erz?hlt Ferchow.

Schicht f¨¹r Schicht

Das spezielle Design von Peakboil war nur dank additiver Fertigungsweise m?glich. Mittels Selektivem Laserschmelzverfahren stellten Ferchow und seine Kollegen den Gaskocher Schicht f¨¹r Schicht aus Edelstahl her. Bei dieser Technik wird eine Schicht feinen Metallpulvers auf eine Grundplatte aufgetragen. Mit einem computergesteuerten Laserstrahl wird dieses selektiv punktgenau geschmolzen. Wenn das geschmolzene Metall anschliessend erstarrt, bindet es an die Grundplatte. Anschliessend wird die n?chste Schicht Metallpulver aufgetragen und lokal geschmolzen. So entstehen von unten nach oben in Schichten von jeweils einem Dreissigstel Millimeter komplexe Objekte.

?Diese Technik l?sst uns sehr viele Designfreiheiten, welche konventionelle Herstellungsverfahren nicht bieten?, erkl?rt Ferchow. ?Mittels Metallguss beispielsweise w?re es niemals m?glich, so d¨¹nne Kan?le herzustellen, wie wir sie im Innern unseres Gasbrenners haben.?

Das Selektive Laserschmelzverfahren wurde urspr¨¹nglich f¨¹r die Herstellung von Prototypen entwickelt (Rapid Prototyping). ?Mittlerweile ist das Verfahren jedoch so weit ausgereift, dass damit auch Serienprodukte hergestellt werden k?nnen?, sagt Ferchow.

Mit Designpreis ausgezeichnet

Peakboil wurde unl?ngst von einer international besetzten Fachjury aus Designexperten und Ingenieuren im Rahmen der ?3D Pioneers Challenge? in der Kategorie Design ausgezeichnet. Dieser vom Th¨¹ringer Ministerium f¨¹r Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft ausgerichtete Wettbewerb ist nach Angaben der Organisatoren eine der am h?chsten dotierten Auszeichnungen im Bereich Innovation im 3D-Druck.

?Die Jury hatte unsere Idee eines ressourcenschonenden Brenners honoriert, auch im Hinblick darauf, dass die von uns realisierte Outdoor-Anwendung als Beispiel dienen kann f¨¹r industrielle Anwendungen der additiven Fertigung, wo ein grosses Potenzial liegt?, sagt Ferchow. ?Peakboil dient als Demonstrationsobjekt, mit dem wir Unternehmen zeigen k?nnen, was mit additiver Fertigungstechnik alles m?glich ist und worauf man bei der Konstruktion besonders achten muss.? Weiterentwicklungen von Peakboil w?ren beispielsweise ein Gas-Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung oder gar eine Gasturbine.

Zun?chst aber m?chten Ferchow und seine Kollegen bei ihrem Gaskocher bleiben und ihn im Design and Technlology Lab noch verbessern, wozu sie ihr Preisgeld verwenden werden. ?Ich k?nnte mir vorstellen, die Effizienz des Brenners durch eine Optimierung der Gas- und Luftstr?me noch weiter zu steigern. Auch hoffen wir, Industriepartner zu finden, die gemeinsam mit uns das Produkt weiterentwickeln?, so Ferchow.