Home Forschung & Bildung Von Käferschnecken inspiriert: 3D-gedruckte Panzerung

Von Käferschnecken inspiriert: 3D-gedruckte Panzerung

Bei der Herstellung von Schutzausrüstung lassen sich Menschen von der Natur inspirieren. So dienten schon Fischschuppen oder Muschelschalen als Vorbild. Ein Forscherteam des MIT, der Virginia Tech, der Harvard University, der California State University Fullerton und des Max-Planck-Instituts haben sich nun für diesen Zweck die Käferschnecken angeschaut.

In dem Fachartikel “Bioinspired design of flexible armor based on chiton scales” erklärten die Wissenschaftler ihre Arbeit. Sie haben Mithilfe von 3D-Druck mit mehreren Materialien eine Panzerung entworfen, die von Käferschnecken inspiriert sind. Von Menschenhand gefertigte Rüstungen verwenden starre Strukturen für den mechanischen Schutz, was normalerweise zu einem Kompromiss zwischen Flexibilität und Manövrierbarkeit führt.

Käferschnecken, eine Untergruppe von Stachelweichtiere, entwickelte Schuppenpanzer, die sich ähnlichen Herausforderungen stellen. Viele Arten besitzen hunderte von kleinen, mineralisierten Schuppen, die auf dem weichen Gürtel, der ihre überlappenden Schalenplatten umgibt, angeordnet sind. Der Schuppengürtel gewährleistet sowohl Flexibilität für die Fortbewegung als auch den Schutz des darunter liegenden Weichkörpers und ist ein hervorragendes Modell für die Entwicklung multifunktionaler Panzerungen.

Hierfür führten die Wisschenschaftler eine systematische Untersuchung der Materialzusammensetzung, der nanomechanischen Eigenschaften, der dreidimensionalen Geometrie und der interspezifischen Strukturvielfalt der Gürtelschuppen durch. Darüber hinaus stellen sie, inspiriert dadurch, ein synthetisches, flexibles, skaliertes Panzeranalogon her, das mit Hilfe von parametrischer Computermodellierung und Multimaterial-3D-Druck hergestellt wird. Dieser Ansatz ermöglicht eine quantitative Bewertung der Käferschnecken-inspirierten Panzerung, um ihre orientierungsabhängige Flexibilität und Schutzfähigkeit zu beurteilen.

Das wissenschaftliche Paper wurde unter einer freien Lizenz, Open Access, veröffentlicht und kann bei Nature kostenlos abgerufen werden.

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