ZÜRICH / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entwicklung künstlicher Muskeln hat einen bedeutenden Schritt nach vorne gemacht, dank der innovativen Arbeit eines Forscherteams der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa).
Die Herstellung künstlicher Muskeln, die in der Lage sind, die Funktionalität biologischer Muskeln zu imitieren, stellt eine erhebliche Herausforderung dar. Ein Team von Wissenschaftlern der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat jedoch einen bemerkenswerten Durchbruch erzielt, indem es künstliche Muskeln mittels 3D-Druckverfahren herstellt. Diese Entwicklung könnte nicht nur die Robotik, sondern auch die Medizin revolutionieren, indem sie die Möglichkeit bietet, verletztes Muskelgewebe zu ersetzen.
Die Forscher haben dielektrische elastische Aktuatoren (DEA) entwickelt, die aus zwei verschiedenen silikonbasierten Materialien bestehen. Diese Materialien werden in einem einzigen Druckvorgang übereinander geschichtet, wobei ein leitendes und ein nicht-leitendes Dielektrikum verwendet werden. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ziehen sich die Aktuatoren zusammen und kehren beim Abschalten der Spannung in ihre ursprüngliche Form zurück. Diese Technologie könnte in Zukunft sogar die Herstellung eines kompletten künstlichen Herzens ermöglichen.
Die Herausforderung bei der Herstellung dieser künstlichen Muskeln liegt in der Entwicklung von Materialien, die sich während des Druckvorgangs nicht vermischen, aber dennoch fest miteinander verbunden sind. Diese Materialien müssen zudem weich genug bleiben, um auf elektrische Impulse zu reagieren. Die Empa-Forscher haben in Zusammenarbeit mit der Eidgenössisch Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) eine Lösung gefunden, die es ermöglicht, die unterschiedlichen Materialeigenschaften zu kombinieren.
Ein potenzieller Anwendungsbereich für diese Technologie ist die Entwicklung eines Force-Feedback-Handschuhs, der es dem Träger ermöglicht, in virtuellen Welten Feedback zu erhalten, wenn er virtuelle Gegenstände berührt. Darüber hinaus könnten die künstlichen Muskeln in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und in der Robotik eingesetzt werden, um elektrische Stellmotoren zu ersetzen.
In der Medizin könnten die künstlichen Muskeln dazu verwendet werden, Muskelgewebe zu ersetzen oder zu reparieren. Die Forscher arbeiten daran, die Muskeln noch dünner zu gestalten, um ihre Funktionalität weiter zu verbessern. Langfristig könnte dies den Weg für die Herstellung eines vollständigen künstlichen Herzens ebnen, was einen bedeutenden Fortschritt in der medizinischen Technologie darstellen würde.
Die Fortschritte in der 3D-Drucktechnologie und der Materialwissenschaft eröffnen neue Möglichkeiten für die Herstellung von Aktuatoren, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können. Die Fähigkeit, künstliche Muskeln mit spezifischen Eigenschaften zu drucken, könnte die Art und Weise, wie wir über Prothetik und Robotik denken, grundlegend verändern.
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