Home Forschung & Bildung Fraunhofer IWS entwickelt bionische Greifer für sensible Anwendungen in Industrie und Forschung

Fraunhofer IWS entwickelt bionische Greifer für sensible Anwendungen in Industrie und Forschung

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden entwickelt derzeit eine neue Generation künstlicher Greifer, die durch bionische Prinzipien inspiriert sind. Diese Greifer sollen mit Hilfe von 3D-Druck- und Dispensdruck-Technologien „fühlen“ können und sind für den Einsatz in verschiedensten Anwendungen gedacht – von Ernterobotern über Meeresforschung bis hin zu Marsmissionen. Im Projekt „BioGrip“ werden Greiferstrukturen entworfen, die Objekte sensibel fassen und dabei deren Form und Druckwiderstand erkennen können, ähnlich wie eine menschliche Hand.

Die Forschenden setzen bei der Konstruktion der Greifer auf den sogenannten „Finray-Effekt“, der aus der Bewegung bestimmter Fischflossen abgeleitet wurde. Diese Flossen reagieren auf äußeren Druck mit einer Gegenbewegung, was eine sanfte Umschließung des Objekts ermöglicht. Die Greiferstruktur selbst entsteht im 3D-Druck durch „Fused Filament Fabrication“ (FFF) aus flexiblem Polyurethan. Auf die Oberflächen werden dann mittels Dispensdruck feinste Silbersensoren aufgebracht, die als Berührungssensoren und für die Erfassung von Krümmung und Druck dienen.

„Die technologischen Fortschritte in der additiven Fertigung ermöglichen es inzwischen, viel mehr biologische Konzepte als früher zu adaptieren“, betont Mechatronik-Ingenieur Hannes Lauer vom Fraunhofer IWS, der das Projekt BioGrip betreut. „Die Natur ist voll von Lösungen. Wenn wir als Ingenieure nicht weiterkommen, lohnt sich immer der Blick auf ihre Konzepte.“

Neben dem BioGrip-Projekt arbeitet das Fraunhofer IWS auch an weiteren bionischen Anwendungen. So erforschen die Wissenschaftler selbstreinigende Filter für Kläranlagen, die Mikroplastik aus dem Abwasser entfernen könnten. Die Funktionsweise dieser Filter basiert auf der natürlichen Struktur von Fischen wie dem Paddelfisch, die durch Wirbelströmungen Nahrungspartikel vom Wasser trennen.

Moritz Greifzu, Gruppenleiter Prozessketten und Produktgestaltung, ergänzt: „Bioinnovationsprozesse dauern oft mehrere Jahre und erfordern aktuell noch viel Förderung sowie vor allem interdisziplinäres Zusammenarbeiten. Hier soll eine neue Generation von Bionikern ausgebildet werden, die über ein starkes Netzwerk verfügen und Erfahrung mit kompletten Innovationsprozessen haben.“

Die bionischen Greifer sollen zukünftig in verschiedenen Branchen zum Einsatz kommen. Sie könnten autonom Proben auf dem Mars sammeln, Obst in der Lebensmittelindustrie schonend verarbeiten oder marine Lebewesen für die biologische Forschung sicher greifen. Forschende und Industriepartner sehen in diesen Entwicklungen wertvolle Lösungen, die sowohl die Automatisierung als auch die Präzision in sensiblen Aufgabenbereichen steigern könnten.

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