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Filigrane Inspiratoren Schmetterlings-Know-how treibt Roboter der Zukunft an

Quelle: Universität Stuttgart 3 min Lesedauer

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Universität Stuttgart

Forscher haben es geschafft, winzige Rollen zu entwickeln, die sich mithilfe eines Magneten kontrolliert ab- und aufrollen lassen. Als Vorbild diente der Saugrüssel von Schmetterlingen ...

Bionische Robotik! Das ist keine Zimtstange, sondern eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer zwei × 25 Millimeter messenden, keramischen Mikrorolle, die Stuttgarter Forscher als Antriebssystem für Mikroroboter verwenden wollen. Abgeschaut hat man das vom Schmetterlingsrüssel ...(Bild: Universität Stuttgart / IMW)
Bionische Robotik! Das ist keine Zimtstange, sondern eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer zwei × 25 Millimeter messenden, keramischen Mikrorolle, die Stuttgarter Forscher als Antriebssystem für Mikroroboter verwenden wollen. Abgeschaut hat man das vom Schmetterlingsrüssel ...
(Bild: Universität Stuttgart / IMW)

Wissenschaftler der Universität Stuttgart und des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung haben sich vom Saugrüsselprinzip der Schmetterlinge inspirieren lassen. Daraus entstanden kleine Röllchen, die man mit Magneten ab- und aufrollen lassen kann, wie es heißt. Diese Materialien ermöglichten die Entwicklung effizienterer Antriebe für den Bereich Mikro- und Softrobotik, einem, wie betont wird, wirtschaftlich hoch relevanten Forschungsgebiet. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Advanced Materials erschienen. Angesiedelt ist die Forschung in der Abteilung „Bioinspirierte Materialien“ des Instituts für Materialwissenschaften.

Oft sind nur neue Materialien der Schlüssel zum Erfolg

Neue Robotersysteme machen zunehmend von sich reden, wie es weiter heißt. Und Mikroroboter seien potenziell für Anwendungen in der Medizin oder allgemein in der Industrie hilfreich. Gleichzeitig entwickelt sich auch die Softrobotik, die auf flexible Materialien setzt, um Roboter anpassungsfähiger und sicherer zu machen. Wie in der üblichen Robotik müssen aber auch bei den Winz- und Weichlingen Aktuatoren Bewegungen und/oder Greifer steuern. Und weil die Gesamtsysteme in der Mikrorobotik aber viel kleiner sind und für die Softrobotik elastisch verformbar sein müssen, braucht es neuen Antriebskonzepte. Diese Anforderungen lassen sich dann oft nur mit neuen Materialien verwirklichen, heißt es. Das ist der Punkt, wo ein Team um Dr. Zaklina Burghard, Gruppenleiterin am Institut für Materialwissenschaft der Universität Stuttgart, den Innovationshebel ansetzte.

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Bio-inspirierte, hauchdünne Keramikschichten

Man habe nun nicht nur ein Material entwickelt, das sich für die oben genannten Aufgaben eignet, sondern auch gleich eine Technologieplattform geschaffen, um auch dünne funktionale Schichten innerhalb von Sekunden in dreidimensionale Mikrorollen zu verwandeln. Diese Mikrorollen dienen dann sozusagen als Antriebselement für Mikro- und Softroboter. Die nun vorgestellte Plattform baut im Übrigen auf einer langjährigen Forschungslinie von Burghard im Bereich bio-inspirierter, keramischer Materialsysteme auf. Fasziniert von der eleganten Rollbewegung der Saugrüssel von Schmetterlingen und der kompakten Schneckenform des aufgerollten Rüssels entwickelten die Forscher dann dünne Keramikschichten aus Vanadiumpentoxid, in die magnetische Nanopartikel eines Eisenoxids einlagert sind. Diese wandelten sie mithilfe eines einfachen mechanischen Prozesses in dreidimensionale Mikrorollen um. Vanadiumpentoxid nahm man, weil es schon lange einen Schwerpunkt von Burgards Forschungsarbeiten bildet – die ideale Grundlage, also.

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