Forscher an der JKU Linz vom „LIT Soft Materials Lab“ in Österreich haben mit 3D-Druck Roboter entwickelt, die sie aus Zucker und Gelatine bestehen. Diese würden sich zum Beispiel für die Lebensmittelindustrie eignen und können einfache, funktionelle Aufgaben übernehmen. Nach Ablauf ihrer Lebenszeit bauen sie sich ohne schädliche Rückstände wieder ab.

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Forscher des „LIT Soft Materials Lab“ der Universität Linz haben einen Roboter entwickelt, der aus umweltfreundlichen Ausgangsmaterialien wie Gelatine und Zucker besteht. Dieser könnte zum Beispiel in einem Erdbeerfeld die Früchte mit seinem Greifarm erfassen. Da diese Greifarme im Gegensatz zu vergleichbaren metallischen Greifarmen sehr weich sind, würden die abgepflückten reifen Beeren unversehrt bleiben. Nach millionenfacher Anwendung würde der Roboter am Ende seiner Lebenszeit durch Regen, Enzyme und Bakterien komplett zersetzt werden. Dabei hinterlässt er keinerlei bedenkliche Rückstände. Aus dem gleichen kostengünstigen Material kann für die neue Ernte ein neuer Roboter gedruckt werden.

Widerstandsfähigkeit und Lebensdauer standen im Fokus

Den Forschern der Abteilung Physik der Weichen Materie und dem „LIT Soft Materials Lab“ waren die Widerstandsfähigkeit und die Lebensdauer sehr wichtig. Die für den Roboter verwendete Tinte setzt sich aus Zucker und dem Biopolymer und Abfallprodukt aus der Lebensmittelindustrie, der Gelatine, zusammen. Das Material konnte laut dem Physiker Martin Kaltenbrunner so modifiziert werden, dass die elastischen Eigenschaften fast jenen von synthetischen Polymeren wie Silikon entsprachen. Roboter aus diesem Biogel lassen sich um das Sechsfache ihrer ursprünglichen Länge dehnen.

Zur Demonstration ihrer Arbeit stellten sie einen fingerförmigen Roboter mit einem Exo-Skelett aus Baumwollfasern her. Der bis zu 74 Grad biegsame Roboter kann zahlreiche Bewegungsmuster ausführen. Wird er mit einem Sensornetzwerk ausgestattet, kann er auch „fühlen“. Roboter mit Greifarmen wären funktioneller und könnten besser auf ihre Umgebung reagieren. Mit ausgedruckten Lichtwellenleitern als Berührungssensoren ließe sich ein optisches Sensornetzwerk erzeugen und einwirkende Kräfte würden den Roboter präziser erfassen. Der Roboter könnte seine Umgebung nach Hindernissen abtasten und diese beiseiteschieben.

3D-gedruckter Roboter aus Biogelen
3D-gedruckter Roboter aus Biogelen (Bild © JKU).

Einsatzmöglichkeiten

Kaltenbrunner erklärt, dass die Roboter dort genutzt werden könnten, wo Greifer häufig ausgetauscht werden müssen, wie in der Lebensmittelindustrie. Sie würden so hergestellt werden, dass sie nicht giftig sind und technische Probleme wie Metallabrieb würde nicht mehr zu Produktrückrufen führen. Würden bei einem essbaren Zucker-Gelatine-Roboter Teile in der Produktion verloren gehen, wäre das unbedenklich. Neben der Spielzeugbranche oder der Industrie wäre auch ein Einsatz in der Medizin denkbar. In miniaturisierter Form als Nanoroboter würden sie in der menschlichen Blutbahn Wirkstoffe absetzen, wo sie benötigt werden.

Die Gruppe von Forschern arbeitet nun an weiteren abbaubaren Materialien. Geplant sind auch härtere Beispiele, die noch funktioneller werden und trotzdem unbedenklich bleiben.

3D-Druck von gelatinebasierten Biogelen (Vide)

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