Mit dem Eulenhals zu effizienteren Maschinen

Bionik Mit dem Eulenhals zu effizienteren Maschinen

09.07.2019 | Redakteur: Lilli Bähr

Ein Forschungsteam der TH Nürnberg entwickelt einen technischen Gelenkmechanismus nach dem biologischen Vorbild eines Eulenhalsgelenks für intelligente und energieeffiziente Maschinen.

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Verein Deutscher Werkzeug- maschinenfabriken e. V. (VDW)

Aus der Analyse der einzelnen Eulen-Halswirbel leiten Wissenschaftler technisch fertigbare Gelenke ab, die sie zu einem Funktionsmodell zusammensetzen.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

In dem Projekt „Ein Eulenhalsgelenk für effizientere Maschinen“ entwickelt das Team um Prof. Rüdiger Hornfeck vom Institut Ohm-CMP der TH Nürnberg eine bionische Konstruktion, die für Gelenkroboter oder Handlingsgeräte für körperlich beeinträchtigte Menschen einsetzbar ist.

Dreh- und Schwenkbewegungen aus der Natur übertragen

Das Forschungsteam hat Computermodelle des Eulen-Skeletts generiert und die Freiheitsgrade der drei Drehachsen erfasst.
(Bild: Prof. Rüdiger Hornfeck, TH Nürnberg)

Dreh- und Schwenkbewegungen sind Teil der Bewegungsabläufe in Gelenkrobotern oder in Baumaschinen. Die bisherigen Baugruppen dieser Konstruktionen sind schwer und benötigen viel Energie. „In unserem Projekt erforschen wir, wie die Natur diese Dreh- und Schwenkbewegungen energieeffizient und ressourcensparend löst und wie wir diese Konstruktionsprinzipien auf intelligente, energieeffiziente, technische Systeme übertragen können“, so Prof. Hornfeck.

Technisch fertigbare Gelenke ableiten

Eulen können ihren Kopf in beide Richtungen bis zu 270 Grad drehen, ohne ihre Blutbahnen abzudrücken. Ein Effekt, den das Forschungsteam einsetzt: Aus der Analyse der einzelnen Eulen-Halswirbel hinsichtlich ihrer Bewegungs-Freiheitsgrade leiten die Wissenschaftler technisch fertigbare Gelenke ab, die sie zu einem Funktionsmodell zusammensetzen. Für eine wirtschaftlich effiziente Fertigung setzt das Projektteam einen 3D-Drucker ein. Die Gelenke konstruiert das Team nach dem Vorbild der Eule materialsparend und unter Berücksichtigung der notwendigen Bauteilfestigkeit. Durch den Einsatz von miniaturisierten Aktuatoren hält das Forschungsteam den Energieaufwand im Betrieb gering. Das soll Ressourcen und Energie bei den Maschinen sparen.

Die wasserabweisende Oberfläche der Schwimmfarne (Salvinia) dient als Vorbild für die Luftbeschichtung von Schiffen.

SEMINARTIPP Das Seminar „Konstruktionsbionik“ vermittelt einen Überblick zu den Möglichkeiten der Bionik bei der Entwicklung neuer Produkte. Die Teilnehmer gehen selbst auf bionische Lösungssuche und lernen die Prinzipien der bionischen Gestaltoptimierung kennen.
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Eulen-Skelettmodel untersuchen

In dem Projekt arbeitet das Forschungsteam eng mit dem Nürnberger Tiergarten und dem Bionicum Nürnberg zusammen. Die Zusammenarbeit ermöglicht es dem Forschungsteam, Untersuchungen an einem Eulen-Skelettmodell vorzunehmen. Ergänzt werden die Ergebnisse durch bereits vorhandene biologische Untersuchungen an Eulen des Lehrstuhls und Instituts für Biologie II (Zoologie) der RWTH Aachen. Auf dieser Basis hat das Forschungsteam Computermodelle generiert und die Freiheitsgrade der drei Drehachsen erfasst.