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pte20220901004 Produkte/Innovationen, Technologie/Digitalisierung

Künstliche Muskeln per 3D-Drucker erschaffen

Hand mit 18 Muskelgruppen entwickelt - Material und Größe bestimmen die Bewegungsarten


Pneumatische Hand aus Italien in ihrer Ruhestellung (Foto: iit.it)
Pneumatische Hand aus Italien in ihrer Ruhestellung (Foto: iit.it)

Genua/Pisa (pte004/01.09.2022/06:15) -

Ingenieure des Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) http://iit.it und der Scuola Superiore Sant'Anna (SSSA) http://santannapisa.it haben eine pneumatische Hand mit 18 Muskelgruppen entwickelt. Jeder Muskel, die sogenannten GRACE-Aktuatoren, ist im 3D-Drucker entstanden.

Vielseitige Bewegungen möglich

Die Schaffung künstlicher Muskeln ist ein sehr ehrgeiziges Ziel im Bereich der Robotik, denn natürliches Muskelgewebe hat komplexe Eigenschaften, die sehr vielseitige Bewegungen ermöglichen, von schnellen, kraftvollen Kontraktionen bis hin zu kleinen und präzisen Veränderungen der Körperform, wie bei der menschlichen Mimik. Obwohl sich einzelne Muskelfasern nur zusammenziehen können, ist es ihre spezifische Anordnung in komplexen Muskelarchitekturen, die Verformungen wie Biegen, Verdrehen und antagonistische Bewegungen ermöglicht.

Das Forscher-Team hat dieses Problem gelöst, indem es von den einzelnen pneumatischen Aktuatoren ausgegangen ist. Jeder Aktuator kann sich durch seine geometrische Form, die einer Spindel mit Falten ähnelt, ausdehnen und zusammenziehen. Er besteht aus verschiedenen Materialien und kann in verschiedenen Größen gedruckt werden. Verschiedene GRACEs, ein Akronym für "GeometRy-based Actuators able to Contract and Elongate", lassen sich speziell für bestimmte Bewegungsarten herstellen.

Hand trägt 1.000-Fache ihres Gewichts

"Ihre Größe ist allein durch die verwendete Fertigungstechnologie begrenzt. Wir können ihre Leistung sowohl in Bezug auf Verformung als auch auf Festigkeit variieren und sie mit verschiedenen Materialien und Technologien herstellen", so Corrado De Pascali, Doktorand am Bioinspired Soft Robotics Labor des IIT und am BioRobotics Institute der SSSA. Die Forscher haben die Eigenschaften der GRACEs demonstriert, indem sie eine pneumatische Hand mit einem kommerziellen 3D-Drucker in einem einzigen Schritt herstellten.

Das verwendete Material war ein weiches Harz und umfasst 18 GRACEs in verschiedenen Größen und Formen, so dass ein pneumatischer Druck von wenigen Zehntel bar ausreicht, die Finger zu beugen, die Handfläche zu drehen und das Handgelenk zu drehen. Die Hand wiegt etwa 100 Gramm und ist in der Größe vergleichbar mit einer menschlichen Hand. Die Aktuatoren sind so konzipiert, dass sie je nach verwendetem Material mehr als das 1.000-Fache ihres Gewichts tragen können.

(Ende)
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