Italienische Forscher entwickeln 3D-gedruckten biologisch abbaubaren Saatgutroboter

Forscher*innen des Bioinspired Soft Robotics (BSR) Lab unter der Leitung von Barbara Mazzolai am Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in Genua in Zusammenarbeit mit der Universität Trient entwickelten den ersten 3D-gedruckten Saatgut-Roboter I-Seed. Der Roboter hat die Form eines Samenkorns und ist in der Lage, den Boden auf der Grundlage von Feuchtigkeitsveränderungen zu erkunden. Er besteht aus biologisch abbaubaren Materialien und ist in der Lage, sich in der Umgebung zu bewegen, ohne Batterien oder andere externe Energiequellen zu benötigen.

Der erste I-Seed ist von der Samenstruktur einer südafrikanischen Geranie inspiriert und imitiert deren hygromorphe Struktur, die ihre Form aufgrund von Luftfeuchtigkeitsschwankungen ändert.

“Unsere Studien gingen von der Beobachtung der Natur aus, mit dem Ziel, die Strategien von Lebewesen oder deren Strukturen zu imitieren und sie in Robotertechnologien mit geringen Umweltauswirkungen in Bezug auf Energie und Verschmutzung nachzubilden”, erklärte Barbara Mazzolai, Associate Director for Robotics des IIT und Koordinatorin des von der EU finanzierten Projekts I-Seed.

Die Forschungsgruppe des IIT-BSR-Labors hat bereits Wachstums- und Bewegungsstrategien von Wurzeln und Kletterpflanzen nachgeahmt und untersucht nun die Bewegungs- und Ausbreitungsmerkmale von Gerianaceae-Pflanzensamen. Diese Samen nutzen hygroskopische Eigenschaften, um ihre Form zu verändern und sich selbständig zu bewegen, was die Keimungschancen erhöht.

Durch die Kombination von 3D-Druck und Elektrospinning-Techniken wurde das Seed-Design repliziert. Verschiedene Materialien, wie Zellulose-Nanokristalle und Polyethylenoxid, wurden getestet, um die beste Lösung zu finden.

“Mit dieser jüngsten Forschung – so Mazzolai weiter – haben wir bewiesen, dass es möglich ist, innovative Lösungen zu schaffen, die nicht nur das Ziel haben, das Wohlergehen unseres Planeten zu überwachen, sondern dies auch tun, ohne ihn zu verändern”.

“Diese biologisch abbaubaren und energieautonomen Roboter werden als kabellose, batterielose Werkzeuge zur Erkundung und Überwachung des Bodens eingesetzt. Dieser bioinspirierte Ansatz hat es uns ermöglicht, kostengünstige Instrumente zu schaffen, die zur Sammlung von In-situ-Daten mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung eingesetzt werden können, insbesondere in abgelegenen Gebieten, in denen keine Überwachungsdaten verfügbar sind”, fügte Luca Cecchini, Doktorand am IIT in Zusammenarbeit mit der Universität Trient und Erstautor der Studie, hinzu.

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