Eine Roboterhand, die in einer Szene aus einem Science-Fiction-Film aus Hollywood zu sehen sein könnte, ist tatsächlich ein Produkt der ETH Zürich. Was sie so besonders macht? Sie wurde in einem einzigen Durchgang dreidimensional gedruckt, inklusive Knochen, Sehnen und Bändern.
Dies wurde durch ein neues Druckverfahren ermöglicht, das es erlaubt, Kunststoffe mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften in einem Schritt aus einem 3D-Drucker zu erzeugen. Dadurch können diese neuen, menschenähnlichen Strukturen hergestellt werden.
Biegsamer Kunststoff
Herkömmliche 3D-Drucker verwenden in der Regel schnell härtende Kunststoffe. Mit dem neuen Verfahren können jedoch auch langsam härtende Polymere verwendet werden. Das hat entscheidende Vorteile: Sie sind elastischer, robuster und dauerhafter, wie die ETH Zürich mitteilt.
«Mit schnell härtenden Polyacrylaten, die wir bisher beim 3D-Druck verwendeten, hätten wir diese Hand nicht herstellen können», sagt Thomas Buchner, Doktorand in der Gruppe von ETH-Robotik-Professor Robert Katzschmann und Erstautor der Studie. Die sogenannten Thiolen-Polymere kehren nach dem Biegen viel schneller in ihren Ausgangszustand zurück. Daher eignen sie sich hervorragend für die Herstellung der elastischen Bänder der Roboterhand.
Fortschritt für Soft-Robotik
Die neuartigen Roboter werden aus Millionen von Kunststofftröpfchen hergestellt. Nach jeder Druckschicht überprüft ein Laserscanner die Anordnung und passt bei Bedarf die nächste Schicht an.
Die Entwicklung der Drucktechnologie wurde von der Firma Inkbit, einem Spin-off des Massachusetts Institute of Technology (MIT), durchgeführt. Die Forscher an der ETH Zürich haben mehrere Roboteranwendungen entwickelt und dazu beigetragen, die Technologie für den Einsatz der langsam härtenden Polymere zu optimieren.
Das Team hat jetzt die Technologie und die Anwendungsbeispiele gemeinsam im Fachmagazin «Nature» veröffentlicht. Die Forscher hoffen, dass dies völlig neue Möglichkeiten im Bereich der sogenannten Soft-Robotik eröffnet.