Wissenschaftler untersuchten Haihaut mit Hilfe von 3D-Druck-Technologie

Wissenschaftler von der Harvard University haben eine künstliche Haifischhaut mit Hilfe von 3D-Scan sowie 3D-Druck-Technologie erstellt. Im Rahmen des Experiments haben sie erkannt, dass diese besondere Struktur es Haien ermöglicht die Geschwindigkeit beim Schwimmen um 6,6% zu erhöhen.

Die Haut der Haie besteht aus so genannte Placoidschuppen. Das sind schuppenartige Hautzähnchen, die so ausgerichtet sind, dass sich die Haut glatt anfühlt, wenn man dem Hai vom Kopf zum Schwanz über den Rücken streicht. Umgekehrt fühlt sich die Haut rau an. Weiters hat die Haut eine Rillenstruktur (Riblets), welche den Oberflächenwiderstand verringern. Durch die Rillen entstehen viele kleine Wasserwirbel. Diese verringern die seitlich gerichteten Kräfte der turbulenten Strömung und setzen die Reibungswirkung herab. Der Haihaut-Effekt zählt neben dem Lotus-Effekt zu den bekanntesten Erkenntnissen der Bionik. Der Effekt wird zur Verringerung des Reibungswiderstands und damit des Treibstoffverbrauchs für Schiffe, U-Boote und Flugzeuge genutzt.

Bisher wurde der Effekt der Haifischhaut noch nicht genau erforscht, denn man kann echte Haut von Haifischen nicht für Tests modifizieren. Aus diesem Grund haben George Lauder von der Harvard University und seine Kollegen Li Wen und James Weaver beschlossen eine künstliche Haut zu erzeugen. Die Wissenschaftler fanden bei einem lokalen Fischmarkt einen Makohaie. Lauder erzeugte von der Oberfläche des Hais einen hochauflösenden Scan. Aus den Scan wurden 3D-Modelle erzeugt.

Nach verschiedenen Ansätzen haben die Forscher beschlossen die Zähnchen von der Haihaut mit einem 3D-Drucker zu produzieren. Diese Zähnchen sind in einer Membran integriert. Insgesamt experimentierten die Wissenschaftler mit verschiedenen Materialien, Druckvorgänge und dergleichen. Aufgrund der Nach verschiedenen Ansätzen haben die Forscher beschlossen die Zähnchen von der Haihaut mit einem 3D-Drucker zu produzieren. Diese Zähnchen sind in einer Membran integriert. Insgesamt experimentierten die Wissenschaftler mit verschiedenen Materialien, Druckvorgänge und dergleichen. Aufgrund der Beschränkungen des 3D-Drucks wurden die künstlichen Zähnchen etwa 10-mal größer als die originalen Zähnchen des Makohais produziert.

Das Team steckte die künstliche Haifischhaut in einen Wassertank um die Haut genauer zu studieren. Sie fanden heraus, dass die künstliche Haut bei der niedrigsten Strömungsgeschwindigkeiten den Strömungswiderstand um 8,7% reduzierte. Bei der höchsten Strömungsgeschwindigkeit produzierte die Haifischhaut aber um 15% mehr Widerstand als eine glatte Membran. Als begonnen wurde die Membran im Wasser zu bewegen, verbesserte sich die Schwimmgeschwindigkeit um 6,6% wobei sich der Energiebedarf um 5,9% reduzierte.

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