Bionik: Von Ratten lernen

Wissenschaftler der Universität Witten/Herdecke und des Fraunhofer-Instituts UMSICHT, Oberhausen, dienen Rattenzähne als Vorbild für neues Schneideverfahren

Sie gelten als intelligente Überlebenskünstler der Unterwelt: Ratten. Mit ihren Zähnen nagen sie sich mühelos durch (fast) jede Barriere. Nun stehen sie im Fokus eines gemeinsamen Forschungsprojekts der Universität Witten/Herdecke und des Oberhausener Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT. Der Witten/Herdecker Anatomie-Professor Prof. Dr. Wolfgang H. Arnold, Prof. Dr. Peter Gängler vom Lehrstuhl für Konservierende Zahnheilkunde und Dipl. Ing. Marcus Rechberger vom Fraunhofer-Institut UMSICHT haben der Natur tief ins (Ratten-) Maul geschaut. Die Forscher entdeckten dabei, wie man die sich lebenslang nachschärfenden Zähne der Nager für industrielle Schneide- und Zerkleinerungsver­fahren nutzbar machen kann, wie sie z.B. in der Kunststofftechnik verwendet werden.

Überraschende Erkenntnis der Forscher nach der Analyse von Rattenzähen, die ständig nachwachsen: Die alte Regel „hart schneidet gut“ stimmt nicht. Vielmehr sind Schneide- und Zerkleinerungswerkszeuge widerstandsfähiger, wenn sie über eine bestimmte Komposition von Materialien mit unterschiedlichen Härtegraden verfügen. Am Rasterelektronenmikroskop der Universität Witten/Herdecke offenbarte sich das Geheimnis der Rattenzähne: sie sind innen weicher als außen und können die beim Nagen auftretenden hohen Scherkräfte besser ausgleichen, was zu einer geringeren Abnutzung führt.

Anders als beim Menschen sind die Nager-Zähne nicht vollständig mit Schmelz überzogen. Nur an ihrer Vorderseite besitzen sie eine hufeisenförmige, sehr dünne und harte Schmelzlamelle. Dahinter sitzt das weichere Zahnbein. Dieses, den Zahn mechanisch stabilisierende Dentin wird beim Nagen bevorzugt abgerieben, wodurch stets eine messerscharfe Schmelzkante hervorsteht.

Das Forschungsprojekt „Nagetierzähne als Vorbild für selbstschärfende, schnitthaltige Zerkleinerungswerkzeuge“ fand im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgeschriebenen Ideenwettbewerbs „Bionik- Innovationen aus der Natur“ statt.

Informationen: Prof. Dr. Wolfgang Arnold, Tel.: 02302/926-658, Mail: w.arnold@uni-wh.de, Dipl.-Ing. Marcus Rechberger, Tel.: 0208/8598-1405; Mail: marcus.rechberger@umsicht.fraunhofer.de

Den kompletten Forschungsbericht mit vielen Abbildungen und Erläuterungen finden Sie als Download unter www.uni-wh.de/presse -> Materialien