Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Intelligente Drähte mit Gedächtnis bewegen Bauteile wie künstliche Muskeln

25.03.2013
Sie können Fledermaus-Modelle mit naturgetreuem Flügelschlag zum „Leben erwecken“, Inhalationsgeräte derart präzise steuern, dass Wirkstoffe genau am Wirkort in der Lunge landen oder große Lasten geräuschlos heben und senken: So genannte Formgedächtnis-Drähte machen auf den Punkt genaue Bewegungsabläufe möglich.

Die Forschergruppen um die Professoren Stefan Seelecke und Joachim Rudolph arbeiten an der Universität des Saarlandes gemeinsam an neuartigen Methoden, technische Bauteile präzise zu bewegen. Die Ingenieure suchen am saarländischen Forschungsstand vom 8. bis 12. April auf der Hannover Messe Partner für weitere Anwendungen (Halle 2, Stand C 40).

Die Muskeln des Menschen reagieren auf Nervenimpulse, indem sie sich zusammenziehen. Dabei werden sie kürzer. Wenn sie sich wieder entspannen, gehen sie in ihre ursprüngliche Form zurück. Durch dieses Zusammenspiel von Nervensystem und An- und Entspannung der Muskulatur kann der Mensch alle nur erdenklichen Bewegungen vollführen.

Nach ähnlichem Prinzip funktionieren die „intelligenten“ Drähte, an denen an der Saar-Universität die Teams der Professoren Stefan Seelecke und Joachim Rudolph forschen. Sie nutzen dabei die besonderen Eigenschaften von Drähten aus der Legierung Nickel-Titan (kurz NiTi). Diese Drähte haben die „Gabe“, sich an ihre alte Form zu „erinnern“, wenn sie verformt werden. Sie besitzen – wie die Forscher es nennen – ein Formgedächtnis: Werden die Drähte erwärmt, etwa indem ein elektrischer Strom durch sie fließt, ziehen sie sich zusammen und werden deutlich kürzer. Wird der Strom abgeschaltet, kühlen sie ab und werden wieder so lang wie zuvor. Diese Eigenschaften der NiTi-Legierung, die sie von gewöhnlichen Metallen unterscheidet, beruhen auf so genannten Phasenumwandlungen: Wird der Draht warm, wandelt sich seine Gitterstruktur um, was Auswirkungen auf seine Form hat.

Am Lehrstuhl für Unkonventionelle Aktorik bringen Forscher um Professor Stefan Seelecke mit den Formgedächtnis-Drähten verschiedenste technische Bauteile in Bewegung. Die haarfeinen Drähte hieven schwere Gewichte, wenn sie unter Strom stehen.

Mithilfe einer ausgeklügelten Steuerung lassen sich im Zusammenspiel mehrerer Drähte ganze Bewegungsabläufe nach festgelegter Choreographie ausführen. Dies demonstrieren die Forscher an Modellfledermäusen, denen sie Drähte als künstliche Muskeln verliehen haben, die die Flügelbewegungen echter Fledermäuse exakt nachahmen: ein Projekt, das Seelecke und sein Team für das North Carolina Museum of Natural Sciences bearbeitet haben, wo der Flügelschlag jetzt naturgetreu beobachtet werden kann (http://naturalsciences.org/nature-research-center/exhibits/first-floor – drittes Galeriebild).

Eine weitere Anwendung findet die Technik in einem Inhalator, der Wirkstoffe zielgenau an den Wirkort in der Lunge bringt. Forschungen haben ergeben, dass Wirkstoffteilchen an bestimmten Stellen der Lunge landen, je nachdem wo genau sie aus dem Mundstück des Inhalators eingeatmet werden. Mit intelligenten Drähten kann ein Röhrchen im Mundstück genau in Position gebracht werden, so dass dieses „Wirkstoff-Geschütz“ seine Ladung gezielt in die Lunge „schießen“ kann.

Zusammen mit Ingenieuren am Lehrstuhl für Systemtheorie und Regelungstechnik um Professor Joachim Rudolph befassen sich die Forscher damit, die Algorithmen so weiterzuentwickeln, dass die Länge des Formgedächtnis-Drahts ganz nach Bedarf maßgeschneidert und störungsfrei gesteuert werden kann.
Während beim Menschen die Befehle, etwa den Arm zu strecken oder zu beugen, vom Gehirn über Nervenimpulse an die Muskeln weitergegeben werden, geschieht dies hier über einen „Mikro-Controller“, einen kleinen Halbleiterchip, auf dem alles für die Regelung erforderliche enthalten ist. Das System soll ganz ohne Sensoren auskommen. Die Forscher modellieren die Abläufe, das heißt, sie erfassen die für die Prozesse wesentlichen physikalischen Gegebenheiten und übersetzen sie in mathematische Gleichungen. Unsichtbar berechnen und schätzen darauf aufbauende Algorithmen etwa Störungen und geben sofort Befehle, die diesen entgegenwirken. Da der Draht bei Wärme seine Länge verändert, ist beispielsweise ein kalter Luftzug störend. Die Saarbrücker Wissenschaftler entwickeln derzeit neuartige Echtzeit-Schätzverfahren und Regelungsmethoden, die solche Temperaturschwankungen oder wechselnde Luftströmungen automatisch ausgleichen sollen.

Kontakt:
Professor Stefan Seelecke (Lehrstuhl für Unkonventionelle Aktorik),
Tel. 0681 302 71341; E-Mail: stefan.seelecke@mmsl.uni-saarland.de
Thomas Würtz Tel.: 0681-302-71344; E-Mail: tw@mmsl.uni-saarland.de

Professor Joachim Rudolph (Lehrstuhl für System- und Regelungstechnik):
Tel.: 0681 302-64721; E-Mail: j.rudolph@lsr.uni-saarland.de
Lothar Kiltz: Tel.: 0 681-302-64732; E-Mail: l.kiltz@lsr.uni-saarland.de

Ein Pressefoto für den kostenlosen Gebrauch finden Sie unter http://www.uni-saarland.de/pressefotos. Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen.

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-3610).

Der saarländische Forschungsstand (Halle 2, Stand C 40) wird organisiert von der Kontaktstelle für Wissens- und Technologietransfer der Universität des Saarlandes (KWT). Sie ist zentraler Ansprechpartner für Unternehmen und initiiert unter anderem Kooperationen mit Saarbrücker Forschern. Seit kurzem ist die Universität des Saarlandes auch „Gründerhochschule“ und wird dabei vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. http://www.uni-saarland.de/kwt

Claudia Ehrlich | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de/kwt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen
26.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen
25.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie