Vollständig 3D-gedrucktes Miniatur U-Boot schwimmt ohne Strom und Motor

Forscher der ETH Zürich entwickelten mit dem Einsatz von 3D-Drucktechnologien ein autonomes Miniatur U-Boot, welches ohne Treibstoff, Motor oder Strom schwimmt. Als Antrieb dienen Paddel, welche durch Temperaturschwankungen im Wasser bewegt werden.

3D-gedruckte Roboter sind schon längst nichts Neues mehr für uns. Dies beweisen Projekte wie Festos 3D-gedruckte Fledermaus-Replik „BionicFlyingFox“, oder auch die British Royal Navy mit deren futuristischen, 3D-gedruckten U-Booten.

Nun entwickelten auch Forscher der ETH Zürich unter der Leitung von ETH-Professorin Kristina Shea und in Zusammenarbeit mit Kollegen der Caltech University in Passadena ein selbstschwimmendes Miniatur U-Boot, welches einem Roboter nahe kommt. Das Besondere als diesem Tauchroboter ist die Tatsache, dass sich dieser ohne Strom oder Motor, sondern lediglich durch Temperaturschwankungen im Wasser fortbewegt.

Das Mini-U-Boot hat nur eine Länge von 7,5 Zentimeter und wurde vollständig 3D-gedruckt. Weiters wurde der autonome Roboter mit Paddeln als Antriebselement ausgestattet. Diese werden ausschließlich von zwei Kunststoffstreifen mit Formgedächtnis im Inneren des U-Boots betätigt. Genannte Kunststoffstreifen dienen dem Boot als “Muskeln” und verändern deren Volume je nach Wassertemperatur. Beispielsweise in warmen Wasser dehnen sich diese Streifen aus, bedienen damit ein Hubelement und lösen einen Paddelschlag aus.

Auch experimentieren die Wissenschaftler mit diversen Größen von Kunststoffstreifen, wobei sich herausgestellt hat, dass dünne Streifen in warmen Wasser schneller reagieren. Sämtliche Parameter wie Bewegung, Timing des Paddelschlags sowie auch die Stärke wurden bei dem Arbeitskonzept sowie der Konstruktion genau definiert.

Momentan ist das Miniatur U-Boot der ETH Zürich Forscher so beschaffen, dass es jeweils nur einen Paddelschlag ausführt und danach von Hand wieder zurückgesetzt werden muss. Jedoch betonen die Wissenschaftler, dass der Bau von komplexeren U-Booten mit mehr Antriebselementen auch möglich wäre. So sehen die Forscher eine Zukunft in der Meeresforschung für deren vollständig 3D-gedruckten U-Boote.

Ein Beispiel für diese komplexeren Roboter ist ein zweites bereits 3D-gedrucktes Miniatur U-Boot. Dieses wurde mit einer Münze versehen und so konzipiert, dass es die Münze nach einem Paddelschlag fallen lässt und sich danach an seinen Ausgangsort zurückzieht.

Künftig möchten die Forscher den Unterwasserroboter weiterentwickeln, sodass dieser nicht nur auf Wassertemperaturen reagiert, sondern auch auf andere Umwelteinflüsse wie beispielsweise Säuregrad oder Salzgehalt.

“Das Zentrale unserer Arbeit ist, dass wir eine neue und vielversprechende Antriebsart entwickelt haben, die vollständig 3D-gedruckt ist und ohne externe Stromquelle auskommt”, kommentiert ETH-Professorin Shea.

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