Klettverschlüsse, Lotus-Effekt und Flugzeugflügel sind prominente Beispiele, wie Bionik technische Aufgaben lösen kann. Die Vakuum-Spezialisten von Schmalz fanden ein sau(g)starkes Vorbild in der Natur. Bei Harald Kuolt, Forschungs-Chef bei den Handhabungs-Experten von Schmalz, haben sie den Blutegel entdeckt.
Die nicht sonderlich Appetit anregenden Tierchen besitzen mit ihren beiden Saugorganen am vorderen und hinteren Ende die Fähigkeit, sich an unterschiedlichen Oberflächen festzuhalten. Ob schleimig oder porös, ob unter oder über Wasser – dank der Kombination aus Saughaftung und mechanischem Greifen beziehungsweise Verklammern können sie sich sicher an ihre Wirte heften. Zusammen mit der Universität Freiburg startete Schmalz ein Projekt, um die biologischen Haftungssysteme besser zu verstehen. «Wir untersuchten die Funktionsmorphologie und Biomechanik der Blutegel», beschreibt Professor Thomas Speck. Er leitet die Arbeitsgruppe «Botanik – funktionelle Morphologie und Bionik» an der Uni Freiburg.
Th.Speck
Die Forschenden ermittelten an rotierenden Systemen, bei welcher Fliehkraft sich die Egel von der jeweiligen Oberfläche lösen. «Wir betraten Neuland und entwickelten hierfür spezielle Versuchsaufbauten, um die Haftkräfte der Blutegel zu messen», schildert Thomas Speck. In einem aktuellen Forschungsvorhaben untersucht das Team die Anatomie des Saugorgans, das aus muskelgesteuerten Saug-, Abdicht- und Greiflippen besteht. «Das Verständnis des Form-Struktur-Funktions-Zusammenhangs des Saugorgans ist essenziell für weiterführende Abstraktions- und Umsetzungsschritte für neue, bionisch optimierte Systeme von Schmalz», erklärt Simon Poppinga, der an der TU Darmstadt die biologische Grundlagenforschung am Modellorganismus leitet.
Systeme bionisch optimieren
Harald Kuolt: «Unsere Vorentwicklung hat daraufhin einen Prototyp gefertigt, der sich von unserem Standard-Sortiment unterscheidet.» Zum einen verläuft die Dichtlippe in eine andere Richtung als bei üblichen Saugern. Zum anderen passte Schmalz die Krümmungsradien an und kombiniert harte und weiche Materialien. „Wir konnten das Totvolumen reduzieren und damit deutlich schneller evakuieren», freut sich der Forschungsleiter. «Unser Ziel ist, dass der neue Sauger in Bezug auf Halte- und Scherkräfte sowie Abdichtverhalten besser performt als die üblichen Modelle. Außerdem soll er sich industriell fertigen lassen.» Und auch sein Carbon Footprint müsse sich an bisherigen Saugern messen.
Fotos: Schmalz
Durch die kurzen Evakuierungszeiten sparen die neuen Modelle Energie ein. Sie dichten auf rauen Oberflächen besser ab und überzeugen durch hohe Standzeiten. Dank der neuen Struktur der Dichtung sollen sie auch auf unebenen oder empfindlichen Oberflächen einen sicheren Halt gewährleisten. «Die Sauger müssen prozesssicher in Standard-Applikationen funktionieren, wir wollen keine Lösung für wenige Spezialfälle entwickeln», so Kuolt.
