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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Antibiotikaresistenzen: Ein multiresistenter Escherichia coli-Stamm auf dem Vormarsch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Sturmfeder bekämpft Orkanschäden

23.10.2017 | Maschinenbau

Vorstellung eines neuen Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie