Steuerbare künstliche Muskeln

Phuong T. N.,
Adrian B, Hoang S. L. (beide Heinrich-Hertz-Gymnasium)

Zusammenfassung

Bei unserem Projekt geht es darum mögliche Bauweisen für künstliche Muskeln zu suchen, die inder Praxis verwendbaren herauszufiltern und diese dann in ein bionisches System zu integrieren. Inunserem Falle ist das bionische System der Oberarm-Unterarm-Komplex (also der Arm ohne dieHand). Dies ist die Aufgabe von Adrian Boos. Hierbei gibt es die Möglichkeit dielektrischeElastomer-Aktoren (sog. DEA) zu verwenden. Sie sind im Grunde Kondensatoren mit elastischenDielektrika. Durch Coulomb-Kräfte ziehen diese sich zusammen. Stapelt man diese DEA oder rolltsie, so entsteht eine Elongation bzw. Kontraktion. Es gibt noch weitere Bauweisen für künstlicheMuskeln, wie z.B. Krümmungsaktoren auf Basis von Bimetallstreifen. Jedoch haben wir uns bei derArbeit eher auf die DEA konzentriert. Zur Integrierung von Muskeln benötigt man ein anatomisches Vorwissen, damit man versteht,welcher Muskel wo ansetzt und wieviel Kraft dieser maximal aufwenden muss. Außerdem bietetdies auch noch die Chance, das gewollte Modell auf die jeweils genutzten Muskelbauweisenabzustimmen. Das ist die Aufgabe von Phuong Thanh Nguyen.Wenn man Muskeln hat und weiß wie sie verlaufen benötigt man natürlich noch Knochen. Dasmacht Hoang Son Luu. Er hat dabei Metallschaum als mögliches Material gefunden. Metallschaumhat, wie der Name schon sagt, das Aussehen eines Schwamms aus Metall. Es funktioniert ähnlichwie ein Brot das sich aufgrund von Hefe bei Wärme ausdehnt, nur das dabei nicht Hefe genutztwird die in einem Teig ist, sondern Titanhydrid in Aluminium. Diese Mischung nennt sich dannHalbzeug. Gibt man dieses in eine Form und erwärmt man diese, so schäumt es durch dieZersetzung des Titanhydrids auf. Man erhält einen Metallschaum mit einer bestimmten äußerenForm. Diese Möglichkeit fällt für uns jedoch leider aus, da das Herstellungsverfahren zwar imGrundeprinzip einfach, bei komplexeren Formen aber fast unmöglich wird. Daher hat Son einenweiteren Stoff untersucht: Bauschaum. Mit ihm wäre es möglich eine leichte, feste undgeschlossenporige Struktur zu erzeugen, die dem inneren Knochen ähnelt. Weiterhin kann man aucheine Knochenhaut mit Epoxydharz simulieren.