In den Labors der Empa wird intensiv an der Herstellung von künstlichen Muskeln mittels 3D-Druck gearbeitet. Diese sollen zukünftig in der Medizin, Robotik und anderen Bereichen eingesetzt werden können. Künstliche Muskeln könnten nicht nur Robotern Bewegung verleihen, sondern auch Menschen in ihrer Bewegung unterstützen oder verletzte Muskeln ersetzen.
Die Herausforderung besteht darin, künstliche Muskeln stark, elastisch und weich zu gestalten, ähnlich wie ihre biologischen Vorbilder.
Das Empa-Team hat eine Methode entwickelt, um dielektrische elastische Aktoren (DEA) mittels 3D-Druck herzustellen, bestehend aus leitenden Elektroden und nichtleitenden Dielektrika. Diese Aktoren können sich zusammenziehen, wenn elektrische Spannung angelegt wird, und sich entspannen, wenn die Spannung abgeschaltet wird. Die Herstellung solcher weichen Aktoren mit 3D-Druck ist anspruchsvoll, da die beiden Materialien sich unterschiedlich verhalten und nicht vermischen dürfen.
In Zusammenarbeit mit der ETH Zürich konnten widersprüchliche Eigenschaften vereint werden, um funktionierende weiche Aktoren zu drucken. Diese künstlichen Muskeln sind vielseitig einsetzbar, leicht, geräuschlos und dank des neuen 3D-Druckverfahrens formbar.
Sie könnten herkömmliche Aktoren in verschiedenen Bereichen ersetzen, einschließlich medizinischer Anwendungen.
Das Forscherteam arbeitet bereits daran, komplexe Formen und lange elastische Fasern zu drucken, die möglicherweise die Funktionsweise von echten Muskelfasern nachahmen.
Die Vision, eines Tages ein ganzes Herz aus solchen Fasern zu drucken, ist noch Zukunftsmusik, jedoch zeigt die Forschung vielversprechende Fortschritte.