Nachhaltigkeit in der Robotik: Der Greifarm für den Komposthaufen
LINZ. Internationales Team baute einen künstlichen Muskel, der aus Gelatine und Biokunststoff besteht
Leistungsstarke künstliche Muskeln für den Einsatz in der Robotik, die biologisch abbaubar sind, hat ein Forscherteam aus Österreich, Deutschland und den USA entwickelt. Mit diesen aus Gelatine, Öl und Biokunststoff bestehenden "Aktuatoren" bauten sie einen kompostierbaren Robotergreifer, der mit kommerziellen Roboterarmen kompatibel ist. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachjournal "Science Advances".
Seit Jahren arbeiten Martin Kaltenbrunner und sein Team von der Abteilung Physik der Weichen Materie und dem "LIT Soft Materials Lab" daran, bewegliche Maschinen mit weichen Werkstoffen zu bauen. So sollen etwa aus Gel bestehende Bauteile ein elektrisches Signal in eine Bewegung umwandeln können.
Muskel wird mit Strom betrieben
Nun hat das JKU-Team gemeinsam mit Wissenschaftern um den Österreicher Christoph Keplinger vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart und der University of Colorado einen elektrisch angetriebenen künstlichen Muskel entwickelt. Der Muskel besteht aus einem mit Pflanzenöl gefüllten Kunststoffbeutel mit zwei Elektroden. Wird an diese Hochspannung angelegt, verschieben elektrostatische Kräfte das Öl im Inneren des Beutels. Durch Ein- und Ausschalten des Stroms wird das Öl hin- und hergeschoben und der Beutel zieht sich zusammen und erschlafft wieder – ähnlich wie ein echter Muskel eben.
Wenn man viele dieser Muskeln zusammenschließt, "kann man die Gesamtkraft erhöhen – ähnlich wie bei Muskelfasern", erklärte Kaltenbrunner. "Die Performance ist damit so hoch wie jene von Aktuatoren aus nicht biologisch abbaubaren Materialien." Er sieht sie als "idealen Baustein für zukünftige biologisch abbaubare Roboter, weil sie leicht in verschiedene Systeme integriert werden können".
Sind die künstlichen Muskeln irgendwann beschädigt oder funktionieren sie nicht mehr richtig, können sie einfach in der Biotonne entsorgt werden. Unter kontrollierten Bedingungen würden sie sich innerhalb von sechs Monaten vollständig abbauen. Die Erstautoren der Publikation, Ellen Rumley vom Max-Planck-Institut und David Preninger von der JKU, sehen in den biologisch abbaubaren Komponenten eine "nachhaltige Lösung, insbesondere für Einweganwendungen bei medizinischen Behandlungen".
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