Ohne Motor: Mini-U-Boot aus dem 3D-Drucker nutzt Temperaturunterschiede

Wenn Menschen Arbeiten unter Wasser erledigen müssen, ist das oft mit viel Aufwand verbunden. Das gilt vor allem dann, wenn aufgrund der Arbeitstiefe beim Auftauchen Dekompressionsstops nötig sind. Deshalb werden möglichst viele Arbeiten von Robotern oder Tauchbooten erledigt,. Forscher der ETH Zürich haben ein kleines Mini-U-Boot entwickelt, das ganz ohne Motor auskommt und dem Menschen mittelfristig Aufgaben unter Wasser abnehmen soll.

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Temperaturunterschiede treiben das U-Boot an

Mini-U-Boote liegen durchaus im Trend. Weltweit werden diverse Versionen kleiner U-Boote gebaut, darunter U-Boote mit Lichtantrieb. Die Mini-Tauchboote könnten eines Tages zum Beispiel in Leitungen schwimmen und diese warten. Auf Nanoebene wäre es auch möglich, Wirkstoffe so durchs menschliche Blut zu transportieren.

Ein Forscherteam rund um Kristina Shea von der ETH Zürich hat nun ein komplett neues Antriebssystem für die winzigen Unterwasserfahrzeuge erfunden. Der Prototyp ist in einem etwa 7,5 Zentimetern langen U-Boot verbaut, das komplett aus einem 3D-Drucker kommt.. Die Forscher erklären die Besonderheiten ihrer Erfindung so: „Wir demonstrieren einen kabellosen, schwimmenden Roboter, der einprogrammierte Aufgaben ohne Elektronik, Kontroller oder Stromquellen an Bord bewältigen kann.“

Angetrieben wird das winzige Uboot dabei von Temperaturschwankungen im Wasser. Die Forscher entwarfen dazu Paddel, die aus zwei Streifen eines Polymers mit einem Formgedächtnis bestehen, die dem U-Boot als Muskelantrieb dienen. Bei Temperaturunterschieden ändert sich so die Krümmung der Paddel, sodass ein Vortrieb entsteht.

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Technologie muss weiterentwickelt werden.

Ein Prototyp des Bootes konnte bereits autonom kleine Mengen Fracht transportieren. „Wir haben das Vehikel so programmiert, dass es autonom eine Fracht abliefert und dann zum Ausgangspunkt zurückkehrt„, so Shea. Die Forscher sind allerdings sehr zuverlässig, das Konzept weiterentwickeln zu können. Mittelfristig sollen derartig ausgerüstete Mini-U-Boote diverse Aufgaben übernehmen. „Das Zentrale unserer Arbeit ist, dass wir eine neue und vielversprechende Antriebsart entwickelt haben, die vollständig 3D-gedruckt ist und ohne externe Stromquelle auskommt„, so Shea weiter. Nun geht es darum, die Technologie weiter zu entwickeln und ihr Potential zu erschließen.