Forschende der Technischen Universität Darmstadt und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf haben bioinspirierte Roboterflügel entwickelt, die durch Magnetfelder bewegt werden. Inspiriert von den Flügeln des Monarchfalters, wurden diese Strukturen mithilfe von 3D-Druck hergestellt. Die Technologie ermöglicht präzise Bewegungen ohne Elektronik oder Batterien und könnte Anwendungen in Umweltüberwachung, Rettungseinsätzen und der Medizin finden.
Die Grundlage der Entwicklung bildet die Anpassungsfähigkeit der Monarchfalterflügel, die durch eine Kombination aus aktiver Bewegung und passiver Biegung hohe Effizienz erreichen. Das Forschungsteam, unter der Leitung von Professor Oliver Gutfleisch und Dr. Denys Makarov, nutzte einen flexiblen Kunststoff, in den magnetische Partikel integriert wurden. Externe Magnetfelder setzen diese Partikel in Bewegung, wodurch sich die Flügel biegen und die natürlichen Flugmuster des Falters nachahmen.
In einem aufwendigen Entwicklungsprozess wurden zunächst zwölf Flügeldesigns mit 3D-Druck hergestellt. Einige enthielten Adernstrukturen, die den natürlichen Flügeladern nachempfunden waren. Mit Finite-Elemente-Analysen untersuchte das Team, wie diese Strukturen die Effizienz und Beweglichkeit der Flügel beeinflussen. Die Ergebnisse, veröffentlicht im Fachjournal „Advanced Intelligent Systems“, zeigen, dass größere Flügel mit Adern besonders anpassungsfähig und robust sind.
Die potenziellen Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie sind vielfältig. Roboter mit solchen Flügeln könnten zur Überwachung von Umweltbedingungen oder in Katastrophengebieten zur Suche und Rettung eingesetzt werden. In der Medizin könnten die magnetischen Strukturen für minimalinvasive Eingriffe genutzt werden.
„Die derzeitigen Flügel erfordern noch externe Magnetfelder, aber zukünftige Entwicklungen könnten miniaturisierte Magnetfeldgeneratoren integrieren, um autonome Bewegungen zu ermöglichen“, erklärt Muhammad Bilal Khan, ebenfalls Hauptautor der Studie.