Ziel des Projektes ist die Erstellung einer 3D-Druckvorlage der berühmtesten Chiffriermaschine der Welt, der ENIGMA, die auf einem 3D-Drucker gedruckt und anschließend funktionsfähig betrieben werden kann. Die Typenbezeichnung ENIGMA R.D.E. (ausgesprochen: ready) steht dabei mit einem Augenzwinkern für „Runterladen – Drucken – Einschalten“.
Die ENIGMA feierte 2018 ihren 100 Geburtstag: Am 23. Februar 1918 wurde dem Deutschen Arthur Scherbius das Patent für einen „Chiffrierapparat“ unter der Nummer DE 416 219 erteilt. Die Weiterentwicklung dieses Chiffrierapparats wurde später durch ihren Einsatz im zweiten Weltkrieg und ihre Entschlüsselung durch die Wissenschaftler in Bletchley Park weltberühmt. Das macht die ENIGMA zu einem äußerst attraktiven Lehrmittel in der Informatikausbildung. Leider erzielen Originalgeräte auf Versteigerungen Preise von über 400.000 EUR, etwa zuletzt bei Sotheby's New York im Dezember 2017. Auch originalgetreue Nachbauten aus Metall bewegen sich preislich aufgrund des hohen feinmechanischen Aufwandes immer noch deutlich über 30.000 EUR.
Hier setzt ENIGMA R.D.E. an:
Der Fortschritt in den additiven Fertigungsmethoden, neuartige Druckmaterialien, zugängliche CAD/CAM-Software und vor allem die Verfügbarkeit von detaillierten ENIGMA-Konstruktionszeichnungen (mit freundlicher Genehmigung des ENIGMA-Projekts um Prof. Dr. Ertel, HS Ravensburg-Weingarten) eröffnen erstmalig die Chance, ein funktionierendes Exemplar dramatisch günstiger zu produzieren. Idealerweise sollte sich ein interessierter Laie die Druckdaten herunterladen, ausdrucken und mit geringen Vorkenntnissen für unter 300 EUR selbst zusammenbauen können.
Im Projekt ENIGMA R.D.E. stellen sich studentische Projektgruppen der Herausforderung, die Pläne des Originalgeräts auf die Besonderheiten des 3D-Drucks mit Kunststoff anzupassen. Zudem soll in forschendem Lernen herausgefunden werden, inwiefern die Elektrifizierung bereits mitgedruckt und eine nachträgliche, händische Verkabelung vermieden werden kann. Diese Kombination ist bisher einzigartig, so dass hierfür erst noch Ansätze mit ingenieurwissenschaftlichen Methoden gefunden werden müssen. Das Projekt läuft seit Wintersemester 2017/18. In dieser Zeit haben knapp 75 Studierende mitgewirkt.
Im Mai 2019 erhielt das Projekt den Hochschulpreis der Hochschule der Medien für hervorragende Lehre. Mit diesem Preis zeichnet der Senat der Hochschule Lehrende mit einem besonderen Lehrkonzept aus.
Im November 2019 wurde das zudem Projekt mit dem Landeslehrpreis 2019 des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg ausgezeichnet, der alle zwei Jahre vergeben wird.
Die ENGIMA R.D.E. ist eine voll funktionstüchtige Chiffriermaschine, welche wie das Original elektromechanisch arbeitet und in Ver- und Entschlüsselung 100% kompatibel zum Original ist.
Der Bausatz soll auch von Laien mit etwas Erfahrung im 3D-Druck probemlos realisiert und montiert werden können. Es ist dabei kein Vorwissen in Elektronik, Maschinenbau oder Kryptographie erforderlich.
Die Materialkosten für Filament, Schalter, Federn, Schrauben usw. sollen eine Gesamtsumme von 300 EUR nicht überschreiten. Druckkosten und Arbeitszeit werden dabei nicht berücksichtigt.
In einem Vorprojekt im WS2017/18 konnte mit einem fünfköpfigen studentischen Team die grundsätzliche Machbarkeit des Projekts evaluiert werden. Ausgangspunkt waren ca. 150 technische Zeichnungen aus einem Projekt des Kollegen Prof. Dr. Ertel (HS Ravensburg-Weingarten), die 2003 anhand einer Original-ENIGMA aus dem Bestand der Wehrtechnischen Studiensammlung der Bundeswehr in Koblenz angefertigt wurden. Im Vorprojekt wurden auch mögliche Abläufe und Werkzeuge zur Projektsteuerung und Verwaltung der CAD-Daten evaluiert sowie eine Kalkulation der Sachkosten für das Projekt ENIGMA R.D.E. aufgestellt.
Eine große Gruppe von 15 Studierenden führt die Arbeiten weiter. Duch einen erfolgreichen Antrag im Programm „Hochschuldidaktisch Und Methodisch Unterstützte Selbstinitiierung von Lernprozessen an HAW in Baden-Württemberg“ (HUMUS) kann ein neuer 3D-Drucker für das Projekt beschafft werden. In diesem Semester werden insbesondere Fragen der Elektrifizierung des Geräts untersucht.
In diesem Semester wird es um die Verfeinerung und Fertigstellung des Bausatzes gehen. Der Bausatz soll möglichst einfach und überschaubar gehalten werden und so auch von Laien problemlos montierbar sein.
In diesem Semester werden die 3D-gedruckten Bauteile nochmals mechanisch optimiert, um die Montage möglichst einfach und robust zu gestalten. Parallel werden erste Anleitungen für Pilot-Tester entwickelt.
Der Bausatz wird mit zehn "Piloten" erprobt, das sind Teams an Gymnasien, Hochschulen und Ausbildungsbetrieben, aber auch motivierte Privatpersonen. Aus den Rückmeldungen der Piloten soll vor allem die Bauanleitung nochmals verbessert werden.
Das Projekt wird mit dem Landeslehrpreis 2019 des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg ausgezeichnet. Das Preisgeld wird vor allem in die Veröffentlichung des Bausatzes und die Öffentlichkeitsarbeit fließen. Es entstehen spannende Kontakte zu Museen und Schulen. (Photo: Jan Potente, MWK).
Die Montage der Rotoren wird durch eine neue, alternative Methode vereinfacht: Die Verkabelung wird auf eine Platine gedruckt, die dann lötfrei in den Rotor eingesetzt wird. Das spart Zeit und erhöht die Zuverlässigkeit. Der RotorChecker wird entwickelt, ein Prüfsystem für die korrekte Montage der Rotoren.
Ausgewählte Interessenten erhielten die Möglichkeit, die Bauanleitung und die Druckdaten zu testen. Über 30 Geräte wurden bereits erfolgreich fertiggestellt - von Las Vegas bis Australien. Komplettierte Geräte erhalten auf Wunsch ein Typenschild mit Seriennummer und werden in einer Datenbank registriert.
„The Original Five“ (von links nach rechts): Florian Pohlmann, Magnus Kaffenberger, Stefanie Umlauft, Benjamin Morgner, Marie Münch
(in alphabetischer Reihenfolge) Sam Brauner, Alexander Georgescu, Moritz Hannen, Sophie Kergaßner, Simon Konrad, Leon Buchholz Emili Pavel, Lauritz Raisch, Wolfgang Rup, Jonas Schmid, Cassandra Schmit, Niklas Straub, Christian Tobias, Laura Wagner
(von links nach rechts): Leonard Wohlfarth, Nico Hoerz, Moritz Plingen, Johannes Nitschke. Leider nicht im Bild: Inga Wätjen, Tim Dieckmann
(von links nach rechts): Philipp Speierl, Tobias Kurzweg, Nadine Sienel, Christoph Scheininger, Felix Messner, Sophia Strobl, Benny Kirschner
(in alphabetischer Reihenfolge) David Brenner, Katharina Carstens, Luisa Daubner, Avina Graefe, Markus Hirsch, Nicole Keller, Ornella Mihov, Giulia Maion, Simon Niedermaier, Lena Ochmann, Tamara Todorovic, Malena Trachte, Jonathan Wimer, Rike Ziegler, Janina Zlotos. Leider nicht im Bild: Hagen Scheurer
Dieses Team hat die ENIMGA-Challenge 2022 gemeistert: Die Studierenden haben dabei eine Geheimbotschaft erhalten, innerhalb von nur zwei Tagen(!) eine funktionierende ENIGMA montiert - und dann erfolgreich die Nachricht entschlüsselt.
Die studentischen Teams werden betreut von Prof. Dr. Simon Wiest aus der Fakultät Electronic Media, Studiengang Audiovisuelle Medien.
Eine Bauanleitung inklusive der vollständigen Daten für den 3D-Druck (im STL-Format) sowie einer Einkaufsliste für Baumarkt und Elektronik-Shop werden voraussichtlich ab Herbst 2024 an dieser Stelle unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-SA 4.0 veröffentlicht werden.
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How did the Enigma Machine work? - Hervorragende Visualisierung des Funktionsprinzips
Cryptomuseum - Virtuelles Museum mit ausgezeichnetem Bildmaterial
Paper Enigma - Eine funktionierende ENIGMA auf einer Chips-Rolle
Universal Enigma Machine Simulator - Simulator mehrerer ENIMGA-Varianten (Browser)
ENIGMA Simulator - Simulator mehrerer ENIMGA-Varianten (nur Windows)
Wikipedia - Hauptartikel zur ENIGMA
Das Projekt ENIGMA R.D.E. wurde gefördert durch die Initiative „Hochschuldidaktisch Und Methodisch Unterstützte Selbstinitiierung von Lernprozessen an HAW in Baden-Württemberg“ (HUMUS), ein Kooperationsprojekt der Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg (HFR) und der Geschäftsstelle der Studienkommission für Hochschuldidaktik (GHD) im Rahmen der Programmlinie „Wissenschaft lernen und lehren – WILLE“ des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg.
Sie erreichen das Projektteam ENIGMA R.D.E. der Hochschule der Medien Stuttgart über
Projekt ENIGMA R.D.E.
c/o Prof. Dr. Simon Wiest
wiest@hdm-stuttgart.de
Hochschule der Medien | Nobelstraße 10 | 70569 Stuttgart