Vom Schildkrötenkäfer inspiriert: MIT-Forscher entwickeln mit 3D-Druck druckempfindliche Roboterhaut

Vom Schildkrötenkäfer inspiriert und mit Hilfe von 3D-Druck haben MIT-Forscher eine künstliche Roboterhaut entwickelt, die druckempfindlich reagiert. Nach aktuellen Forschungen verändert die Haut ihre Farbe bei einer Berührung. Die Möglichkeiten die sich damit für die Robotik ergeben sind zukunftsweisend.

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Logo Massachusetts Institute of TechnologyWir haben noch keine endgültige Idee, wie Roboter in Zukunft aussehen könnten. Auch wissen wir nicht, welche Rolle sie spielen werden. Wir ahnen jedoch, dass es gut wäre, wenn sie sich helfend in unserem Alltag integrieren können.

Dafür bedarf es komplexe Systeme, damit dies möglich wird. Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben mit Hilfe von 3D-Druck jetzt an einer Technologie gearbeitet, bei der ein Roboter eine künstlicher Haut erhalten soll, die ihre Farbe ändern kann.

Für die farbverändernde Roboterhaut braucht es flexible, bedruckbare Elektronik mit Sensoren und Verarbeitungsprogrammen, um flexibel auf die Umgebung reagieren zu können. Das Ergebnis ist ein Gerät, dass auf mechanische Belastung mit einer Farbveränderung reagiert. Das Vorbild dazu ist der Schildkrötenkäfer, der seine äußere Farbe verändert, wenn er angestupst wird.

Das 3D-gedruckte Modul zur Farbveränderung
Das 3D-gedruckte Modul zur Farbveränderung (Bild © MIT).

Subramanian Sundaram, ein Diplomstudent der Elektrotechnik und Informatik (EECS) am MIT, leitete das Projekt, dessen Ergebnisse in Advanced Materials Technologies veröffentlicht wurden. Der Gedanke war, sich an einem der einfachsten Lebewesen zu orientieren, dass sie in Bezug auf diese Verhalten finden konnten. Herausgekommen ist ein T-förmiges Gerät aus Kunststoff mit zwei Transistoren und einem „Pixel-Kreis“ aus einem Halbleiter-Polymer. Dieser verändert seine Farbe bei Berührungen.

Für den 3D-Druck des Gerätes wurde ein MultiFab 3D-Drucker verwendet, den die MIT-Ingenieure extra für dieses Projekt bestellt haben. Dafür arbeiteten Sundaram und Wojciech Matusik, einem Associate Professor von EECS, zusammen. Zwei verschiedene „Druckköpfe“ waren bereits in dem 3D-Drucker vorhanden. Sundaram fügte noch eine Kupfer-Keramik-Heizung hinzu, die nötig ist, um den Halbleiter Kunststoff abschneiden zu können.

Der Kunststoff wird in einer Flüssigkeit aufgehängt, die auf die Geräteoberfläche gesprüht wird und die Heizung verdampft die Flüssigkeit und hinterlässt eine Schicht aus Kunststoff, die nur nur 200 Nanometer dick ist.

Die Einzelteile des 3D-gedruckten Moduls
Die Komponenten des 3D-gedruckten Moduls (Bild ©MIT).

Eine weitere Besonderheit ist das Tor des Halbleiters. Die Forscher trennen das Tor und den Halbleiter mit einer Wasserschicht, die ein Kaliumsalz enthält. Das hat zur Folge, dass die Betriebsspannung gesenkt werden kann und das Gerät mit einer gewöhnlichen 1,5-Volt-Batterie betrieben wird. Das macht es leider noch nicht sehr lange haltbar. Doch das ist für die Ingenieure der nächste Schritt, mit anderen Flüssigkeiten, zum Beispiel einem Hydrogel zu experimentieren.

Klein wie eine Münze ist der 3d-gedruckte Halbleiters
Klein wie eine Münze ist der 3d-gedruckte Halbleiter (Bild © MIT).USA

Erst einmal wird der Fortschritt und der Erfolg auch vom Max-Planck-Institut in Stuttgart gewürdigt und auch das CSAIL Distributed Robotics Laboratory (CSAIL) ist sehr interessiert und beeindruckt von diesen Forschungsergebnissen. Auch wir von 3D-grenzenlos sind auf weitere Entwicklungen in diesem Bereich gespannt und werden auch in Zukunft darüber täglich berichten (Newsletter abonnieren).

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