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Universität des Saarlandes

Leiser Vakuum-Greifer mit Muskel aus intelligentem Draht

| Redakteur: Jürgen Schreier

Leise, leicht und energieeffizient: Das sind einige der Vorteile des neuartigen Vakuum-Sauggreif-Systems, das der Mechatronik-Student Julian Kunze in der Forschergruppe von Stefan Seelecke an der Universität des Saarlandes entwickelt hat.

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Julian Kunze demonstriert den Prototypen seines Vakuum-Greifers.
Julian Kunze demonstriert den Prototypen seines Vakuum-Greifers.
( Bild: Filomena Simone )

Ein Spezialgebiet von Seeleckes Teams sind haarfeine Formgedächtnis-Drähte, die wie Muskeln anspannen und entspannen. Auf diese Weise werden auf den Punkt genaue Bewegungsabläufe möglich, wodurch etwa technische Bauteile präzise bewegt werden können. Bei Julian Kunzes Sauggreifer zieht der Draht an einer Membran und löst so ein Vakuum aus, wenn diese flach auf einem Gegenstand liegt. Die Vakuumtechnik-Firma Schmalz GmbH zeichnete den Studenten hierfür mit ihrem Innovationspreis aus.

Gängige Vakuumgreifer arbeiten pneumatisch

Die gängigen Vakuumgreifer arbeiten pneumatisch. Sie sind meist komplex, oft schwer und machen bisweilen recht viel Lärm. Das neuartige System, das der Student Julian Kunze am Lehrstuhl von Prof. Stefan Seelecke entwickelt hat, ist schlicht, leicht, leise, effizient und sogar reinraumtauglich.

Das Geheimnis beruht auf einem Draht, der eine ganz besondere Eigenschaft hat: Wie ein Muskel zieht er sich deutlich zusammen, wenn Strom durch ihn fließt. Sobald der Strom ausgeschaltet wird, wird er wieder so lang wie vorher. Formgedächtnis nennen das die Wissenschaftler.

„Diese Drähte mit Formgedächtnis bestehen aus Nickel-Titan“, erklärt Prof. Seelecke. „Formgedächtnis bedeutet, dass das Material seine ursprüngliche Form wieder annimmt, nachdem es verformt wurde; es erinnert sich sozusagen an seine alte Form. Diese Eigenschaft der Nickel-Titan-Legierung beruht auf so genannten Phasenumwandlungen: Wird der Draht warm, zum Beispiel wenn Strom hindurchfließt, wandelt sich seine Gitterstruktur so um, dass er kürzer wird. Kühlt er ab, wird er wieder länger.“

Allein mit elektrischem Strom ein tragfähiges Vakuum erzeugen

Seeleckes Forscherteam am Lehrstuhl für Unkonventionelle Aktorik an der Saar-Uni und am Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik „Zema“ nutzt diese Eigenschaft für verschiedenste Anwendungen: vom Inhalationsgerät, dessen Mundstück Wirkstoffteilchen gezielt an ihren Wirkort in der Lunge „schießt“, über neuartige Kühlsysteme bis hin zu Bauteilen, die sich geräuschlos und präzise heben und senken.

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