Forscher drucken multifunktionale Origami-Strukturen

Bei Origami lassen sich aus einem flachen Blatt Papier sehr komplexe Formen falten. Origami kommt aber auch in der Natur vor, etwa beim Ohrwurm. Seine offenen Flügel sind mehr als zehnmal grösser als die geschlossenen. Dank der grossen Tragfläche kann das Insekt fliegen und wenn die Flügel gefaltet sind, kann es in unterirdischen Tunneln problemlos vorankommen. Speziell an den Flügeln ist zudem, dass der Ohrwurm keine Muskelkraft zur Stabilisierung oder zum Einfalten einsetzen muss.

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben es nun mit Kollegen aus der Purdue University geschafft, eine künstliche Struktur zu entwickeln, die nach dem gleichen Prinzip funktioniert wie die Flügel des Ohrwurms. Computersimulationen des Flügels haben unter anderem gezeigt, dass die Falten beim Ohrwurmflügel elastisch sind und entweder als Zug- oder Drehfeder wirken können.

Die Erkenntnisse aus den Computerexperimenten übertrugen die Forscher auf einen Multimaterial-Drucker. Sie stellten sowohl harte als auch weiche elastische Kunststoffteile her. Die Federfunktionen der Verbindungsfalten wurde dem Material einprogrammiert, sodass diese dem natürlichen Vorbild entsprechend für Zug- oder Drehbewegungen verantwortlich sind. Der Prototyp der Forscher ist so in seiner geöffneten Form wie der Insektenflügel stabil. Tippt man ihn leicht an, faltet er sich von selbst zusammen.

Die Anwendungsbereiche der neuen Elemente sind vielfältig, wie die ETH in einer Mitteilung erklärt. Sie könnten etwa in der faltbaren Elektronik zum Einsatz kommen. Gleichzeitig sind sie auch für die Raumfahrt interessant, etwa als Solarsegel für Satelliten oder Raumsonden, die sich auf kleinstem Raum transportieren und sich am Einsatzort grossflächig aufspannen lassen. Die Forscher könnten sich aber auch selbst faltbare Wurfzelte, Landkarten oder Packungsbeilagen als Anwendungsfelder vorstellen. ssp