Einige Echsen sammeln mit ihren Schuppen Wasser aus der Umgebung und benetzen damit ihre Haut. Forscher wollen nun die Strukturen der Echsenhaut auf technische Bauteile übertragen, um die Benetzung mit Schmierstoffen zu verbessern.
Texanische Krötenechsen und Australische Dornteufel sind in extremer Trockenheit zu Hause. Um in ihrer unwirtlichen Heimat zu überleben, nutzen sie einen besonderen Trick der Natur: Mit ihrer Schuppenstruktur können sie kleinste Wassermengen aus der Umgebung sammeln und ihre Haut damit benetzen. Feine Kapillaren in ihrer Oberfläche transportieren dann das Wasser zum Maul der Echsen.
Die Strukturen der Echsenhaut auf technische Bauteile zu übertragen und damit die Benetzung mit Schmierstoffen und anderen Fluiden zu verbessern, ist jetzt Ziel im BMBF-geförderten Forschungsprojekt „BioLas.exe“. Daran sind das Institut für Biologie II der RWTH Aachen im Lehr- und Forschungsgebiet Zelluläre Neurobionik und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT beteiligt. Die Partner wollen in den kommenden drei Jahren die Schuppenstrukturen der feuchtigkeitserntenden Echsen untersuchen und diese mit dem Verfahren des Laserstrahlstrukturierens auf Bauteilen, zum Beispiel aus Stahl oder Messing, nachbilden. Die bionischen Oberflächen können etwa auf Lagern, Wellen oder Dichtungsringen dazu dienen, Flüssigkeiten wie Öle, Schmierstoffe oder Kühlmittel besser zu verteilen und den Verschleiß von Pumpen und Motoren zu verringern.
Das Projekt „BioLas.exe“ ist eine interdisziplinäre Kooperation zwischen Biologen und Produktionstechnikern. Aufgabe der Biologen ist es dafür zunächst, die Strukturen und Kapillareffekte der Echsenhaut zu untersuchen und geeignete Gestaltungsmuster für den Einsatz in technischen Systemen zu ermitteln.
Die bionischen Strukturen, die die Echsenhaut zum Vorbild nehmen, flexibel und präzise in verschiedene Werkstoffe einzubringen, ist die Aufgabe der Produktionstechniker. Hier setzen die Fraunhofer-Forscher auf das Verfahren des Laserstrahlstrukturierens. Dabei trägt ein Laser in der Bearbeitungsmaschine gezielt Werkstoff von der Bauteiloberfläche ab und kann selbst komplex geformte Oberflächen mit nahezu beliebigen Strukturen versehen. Je nach Strukturmuster lässt sich so die Benetzungsfähigkeit der Oberflächen gezielt einstellen.
Anhand ausgewählter Anwendungen wollen das Institut für Biologie und das Fraunhofer IPT die Marktfähigkeit des Verfahrens und sein Potenzial für die industrielle Anwendung nachweisen. Fundierte Kosten-Nutzen-Betrachtungen mit Blick auf konkrete Produkte sollen sicherstellen, dass das Verfahren bis zur Marktreife geführt werden kann.
Weitere Informationen: www.beilstein-journals.org/bjnano/single/articleFullText.htm?publicId=2190–4286–2–24
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