Forscher der Universität Saabrücken haben eine künstliche Hand entwickelt, die sich wie eine menschliche Hand bewegt und in Zukunft natürlicher wirkt als bisherige Prothesen, die mit Motoren betrieben werden. Dabei agiert ein Formgedächtnis-Draht als eine Art Muskel. So zieht sich der Draht zusammen, wenn eine Spannung angelegt wird. Ohne Spannung nimmt der Draht seine natürliche Form wieder ein und die Hand öffnet sich.


Bionische Hand
Bionische Hand mit Formgedächtnis-Drähten via Reuters

Eine neue Geneartion künstlicher Prothesen

Prof. Stefan Seelecke von der Universität des Saarlandes beschreibt, dass bisherige Prothesen mit viel Technik auskommen, eine Fertigungsstraße benötigen und zudem auch recht schwer sind. Die an der Uni Saarbrücken entwickelten künstlichen Hände verzichten auf Technik, wie Elektromotoren oder Druckluft. Darüber hinaus sind die bionischen Hände mit Formgedächtnis-Draht aus Muskeln sind wesentlich leichter, flexibler und anpassungsfähig. Des weiteren arbeiten die Hände geräuschlos und sind günstiger in der Herstellung. Der bereits existierende Prototyp sieht schon aus wie eine richtige Hand mit fünf Fingern. Trotz des verbauten Drahts, der gerade einmal haardünn ist, kann die künstliche Hand fest zugreifen. Die Finger bestehen aus zwei bis drei Gliedern, auf deren Spitzen die Forscher genoppte Hütchen befestigten.

künstliche hand


Forgedächtnis-Draht sorgt für schnellere, fließende Bewegungen

Die im Inneren befindlichen Bündelungen haarfeiner Drähte bestehen aus einer Nickel-Titan-Verbindung. Wer aufmerksam den Physikunterricht verfolgt hat, der dürfte noch wissen, dass das Material die Eigenschaften eines Formgedächtnisses aufweisen. Nach der Verformung „erinnert“ sich der Draht an die ursprüngliche Form und kann diese auch immer wieder einnehmen. Die Verformungen können gezielt durch Phasenumwandlungen herbeigeführt werden. Dabei passiert nichts anderes als das erwärmen oder abkühlen des Drahts. Somit sind präzise Steuerungen der Hand und einzelnen Finger möglich.

Forscher forciren ein von der Natur inspiriertes System

Bisher ist das nichts Neues. Schließlich sind moderne Roboterhände ebenfalls in der Lage präzise Handgriffe zu tätigen. Im Unterschied zu diesen ermöglichen die Bündel aus feinem Draht im Gegensatz zu den dicken Leitungen edoch deutlich mehr Feingefühl und Flexibilität. Zusätzliche Messfühler, die zur Orientierung im Raum angebracht werden können, sind dank der neuen Materialeigenschaften ebenfalls obsolet.

Neben den bereits genannten Vorteilen gegenüber herkömmlichen Prothesen, halten die Forscher fest, dass die Drähte der künstlichen Hände bisher die höchste Energiedichte aller bekannten Antriebsmechanismen innehaben. Die Folge sind kraftvolle Ausführungen auf kleinstem Raum. Die Drahtbündel sind in der Lage sich schnell zu verkürzen und auch wieder lang zu werden, so dass natürlichere, fließende Bewegungen erzielt werden können. Die Bündelungen wurden gezielt gewählt, da mehrere Drähte durch die größere Oberfläche mehr Wärme abgeben können und sich somit schneller abkühlen. Das Ganze geschieht auch noch ohne Kraftverlust.

In Zukunft könnte somit eine neue Generation künstlicher Hände entwickelt werden, die den menschlichen Händen sehr ähnlich und dazu auch noch sehr leicht sind. Die Prothesen könnten eines Tages eine Integration in den menschlichen Körper erfahren. In Kombination mit einem elektrischen Sensor, der das Nervensignal in elektrische Impulse übersetzt um die Muskeln aus Draht zu aktivieren, könnte sogar eine Steuerung über die Armmuskulatur ermöglicht werden. Prof. Stefan Seelecke strebt ein integriertes von der Natur inspiriertes System zur Steuerung von Prothesen an.

Quelle: Reuters

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1 Kommentar

  1. Prof

    27. Juli 2015 at 19:38

    Sieht ja interessant aus diese Hand. Aber ob eine gedruckte Hand den mechanischen Kräften im Alltag standhält. Trotzdem eine interessante Entwicklung.

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