Carnegie Mellon University entwickelt biologisch abbaubare maritime Aktuatoren

Traditionell werden Softroboter aus synthetischen Polymeren, Gummi und Kunststoffen hergestellt. Solche Materialien verleihen Softrobotern eine lange Lebensdauer und stabile Strukturen, können aber bei Verlust oder Beschädigung während des Gebrauchs ein Risiko für die Umwelt darstellen. Forscher versuchen, dieses Risiko zu minimieren, indem sie neue Wege für den Bau von natürlich abbaubaren Robotern entwickeln.

Ein interdisziplinäres Team der Carnegie Mellon University entwickelt neue Methoden zur Herstellung von biologisch abbaubaren Aktuatoren für maritime Anwendungen. Sie verwenden eine Bio-Tinte, die aus Materialien gewonnen wird, die aus gewöhnlichen Braunalgen stammen. Das Forschungsteam hat Designs und Druckparameter identifiziert, die es ermöglichen, wasserdichte Strukturen mit der FRESH-Druckmethode zu drucken.

Der Ansatz des Forschungsteams ermöglicht die Herstellung von kleinen, sehr weichen Aktuatoren, die sich ausdehnen, biegen und verdrehen können. Sie können auch zu Strukturen für das Greifen und Positionieren kombiniert werden.

Die von dem Forschungsteam verwendeten seetangbasierten Tinten verlassen sich auf Kalzium, um Querverbindungen zu bilden und Gele zu bilden. Dies ermöglichte es den Forschern, die Materialeigenschaften zu nutzen, um Aktuatoren zu schaffen, die ihre Form und Steifigkeit ändern können, indem sie den Grad der Vernetzung in den Aktuatoren variieren.

Neben ihrer robotischen Funktionalität sind die Aktuatoren vollständig biologisch abbaubar und zerfallen unter natürlichen Meeresbedingungen innerhalb von sieben Tagen. Die Aktuatoren können auch sicher von Meeresorganismen konsumiert werden. Dies bedeutet, dass sie bei Verlust oder Beschädigung während des Einsatzes ein minimales Risiko für die Umwelt darstellen.

Das Forschungsteam hofft, die Leistung der Aktuatoren in natürlichen Umgebungen besser zu verstehen und diesen Druckansatz auf vollständige Roboterstrukturen auszuweiten.

Mehr dazu findet man auch in dem wissenschaftlichen Paper “Biodegradable, Sustainable Hydrogel Actuators with Shape and Stiffness Morphing Capabilities via Embedded 3D Printing“, welches in Advanced Functional Materials erschienen ist.