Ingenieure entwickeln flexibles Metamaterial mit innovativem Design, inspiriert von klassischen Spielzeugen

BerlinIngenieure der UCLA haben ein neuartiges Material entwickelt, das seine Form und Steifigkeit ändern kann, indem die Spannung integrierter Seile angepasst wird. Dieses fortschrittliche Material bietet vielseitige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere in der weichen Robotik und der Weltraumtechnik.

Das Team der UCLA entwickelte ein neuartiges Material basierend auf einem Prinzip der Seilspannung. Dieses Material besteht aus kegelförmigen Perlen, die ineinander passen und mit Seilen durchzogen sind, die durch Motoren gesteuert oder selbstständig gespannt werden können. Wenn die Seile gespannt sind, wird die Perlenkette starr. Lässt man die Seile wieder locker, wird das Material erneut flexibel.

Der Werkstoff bietet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten:

• Weiche Robotik
• Rekonfigurierbare Strukturen
• Raumfahrttechnik
• Selbstaufbauende Unterkünfte
• Kompakte Stoßdämpfer

Eine Studie im Fachjournal "Materials Horizons" zeigt, dass dieses neue, leichte Material mehrfach verändert und wiederverwendet werden kann. Es eignet sich hervorragend für Geräte, die sich wiederholt bewegen müssen. Das Material lässt sich klein zusammenfalten, was den Transport und die Lagerung erleichtert. Im Einsatz wird es deutlich steifer und verbessert seine Dämpfungsfähigkeit um 50%.

Diese neue Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt für weiche Roboter dar. Sie ermöglicht es einem Roboter, die Steifigkeit seiner Gliedmaßen anzupassen, um sich über verschiedene Oberflächen zu bewegen und dabei seine Form zu behalten. Dadurch werden Roboter in unterschiedlichen Umgebungen wesentlich vielseitiger.

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Die verstellbare Steifigkeit ermöglicht effizientere Strukturen für Weltraummissionen. Aktuelle Weltraumhabitate sind oft sperrig und starr. Dieses neue Material kann kompakte, leichte und leicht einsetzbare Strukturen erschaffen. Dies würde den Transport und die Montage im All erheblich erleichtern.

Das Material könnte helfen, bessere Autos zu bauen. Fahrzeuge mit Stoßdämpfern, die sich an die Straßenverhältnisse anpassen, würden für eine sanftere Fahrt sorgen und länger halten. Die einstellbare Dämpfung könnte Autos auf unebenen Straßen zudem sicherer machen.

Ich bin begeistert von den Zukunftsaussichten des intelligenten Designs in der Robotik. Durch die Anpassung von Faktoren wie Steifigkeit und Dämpfung könnten Roboter menschlichere Bewegungen ausführen. Dies wäre besonders nützlich bei Aufgaben, die eine präzise Handhabung oder schnelle Reaktionen erfordern.

Zukünftige Forschungen könnten darauf abzielen, verschiedene Formen und Größen von Perlen zu verwenden, um die Materialeigenschaften zu verändern. Diese Flexibilität ermöglicht es, das Metamaterial für unterschiedliche spezielle Anwendungen anzupassen und seine potenziellen Einsatzbereiche zu erweitern.

Dieses neuartige Material basiert auf Prinzipien traditioneller Spielzeuge und zeigt großes Potenzial für fortschrittliche Anwendungen in verschiedenen Bereichen.