Der jüngste Soft-Roboter von Forschern der Princeton University hat keinen Motor im klassischen Sinn und kommt doch flügelschlagend voran. Er hat auch keine normale Steuerung und kann dennoch manövrieren. Das Geheimnis verbirgt sich in dem Material, aus dem er geformt ist.
Das sogenanntes Flüssigkristall-Elastomer ist mit einem 3D-Drucker in die gewünschte Form gebracht worden und bewegt sich, wenn es durch elektrischen Strom erwärmt wird, aufgrund seines elektrischen Widerstands. In diesem Fal hebt es seine Flügel und lässt sie wieder fallen, wenn der Stromkreis unterbrochen wird.
Ein Motor könnte die gleiche Bewegung auslösen, doch den konnten Emily Davidson und Glaucio Paulino von der Princeton University nicht gebrauchen, weil er starr ist und damit dem Ziel widersprochen hätte, einen weichen Roboter zu entwickeln. Zur Demonstration bauten sie einen Soft-Roboter in Form eines Kranichs, einer klassischen Origami-Figur, der mit Strom betrieben seine Flügel schlägt.
Das Experiment zeigt auch, dass sich der weiche Roboter präzise und wiederholt bewegen und ohne Verschleiss oder Verformung in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann. Trotz seiner Flexibilität handelt es sich bei dem verwendeten Polymer um ein Flüssigkristall-Elastomer, was bedeutet, dass seine inneren Moleküle eine geordnete Struktur aufweisen.
Davidsons Gruppe ist darauf spezialisiert, die Struktur von Flüssigkristall-Elastomeren durch molekulares Design zu steuern und die Nanostruktur von Polymeren durch Druckverfahren zu kontrollieren - beides war für dieses Projekt entscheidend. Die Forscher programmierten den Drucker so, dass er die interne Ausrichtung der Molekülstruktur des Polymers während des Druckvorgangs variierte.
Jede der strukturierten Zonen im gedruckten Material weist eine einheitliche molekulare Ausrichtung auf. Durch das Übereinanderstapeln dieser Zonen und deren Verbindung auf unterschiedliche Weise gelang es den Forschern, Scharniere im Material zu erzeugen, die sich bei Erwärmung des Materials auf vorprogrammierte Weise biegen.
Während des Drucks fügten die Forscher in die Scharniere noch flexible Elektronik hinzu. Diese ermöglicht es, bestimmte Stellen der Scharniere zu erwärmen, sodass sich daran hängenden Platten wie Flügel bewegen. Weiche Roboter werden vor allem eingesetzt, wenn sie mit Menschen zusammenarbeiten, um bei Störungen Verletzungen zu verhindern, die bei starren Geräten unvermeidlich wären.
