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12.06.2023

T-1000 sagt Hallo: Forscher:innen entwickeln formwandelnden und liquiden Roboter

Ein liquider Roboter, der "schmelzen" kann, soll im Gesundheitsbereich bei schwer zu erreichenden Orten eingesetzt werden (mit Video).

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✨ AI Kontextualisierung

Es ist wohl eine der berühmtesten Szenen der Filmgeschichte: Der T-1000 aus Terminator 2 verflüssigt sich, um durch ein Sicherheitsgitter zu gelangen und weiter Jagd auf Revolutionsführer John Connor zu machen. Wissenschaftler:innen haben Anfang des Jahres eine Studie veröffentlicht und einen liquiden Roboter vorgestellt, der stark an sein filmisches Pendant erinnert. Er soll im Health-Bereich eingesetzt werden.

Liquider Roboter erinnert an Terminator

Der formwandelnde Roboter kann aus seiner humanoiden Form zu einem liquiden Haufen werden, durch Gitter wandeln und sich wieder zusammensetzen. Dies ermögliche vielfältige Einsatzgebiete.

Demonstration des flüssigen Roboters

Der Roboter wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts über metallische Mikropartikel in der Fachzeitschrift „Matter“ vorgestellt, die als eine Art „magnetoaktive Übergangsmaterie“ bekannt sind, ihre Form verändern, sich schnell bewegen und ein Vielfaches ihres eigenen Körpergewichts tragen können.

„Dieses Material kann eine Terminator-2-ähnliche Leistung erbringen, einschließlich schneller Bewegung und hoher Belastbarkeit in festem Zustand und Formveränderung in flüssigem Zustand“, erklärte damals Chengfeng Pan, Ingenieur an der Chinesischen Universität Hongkong und Mitautor der Studie, gegenüber der Washington Post. „Es kann möglicherweise für Anwendungen in der flexiblen Elektronik, im Gesundheitswesen und in der Robotik eingesetzt werden.“

Bis zu 3 km/h schnell

Das Geheimnis dahinter: Indem sie den Roboter mit magnetischen Wechselfeldern beschießen, erhöhen die Wissenschaftler:innen seine Temperatur auf 35 Grad Celsius und bringen ihn dazu, sich innerhalb von einer Minute und 20 Sekunden von einem festen in einen flüssigen Zustand zu verwandeln. In fester Form kann er mit einer Geschwindigkeit von mehr als drei Kilometer pro Stunden gesteuert werden und schwere Gegenstände bis zum 30-fachen seines Eigengewichts tragen.

Liquider Roboter auch bei Organen einsetzbar

In einer anderen Demonstration zeigten die Forscher:innen, wie der Roboter im Inneren eines (künstlichen) menschlichen Magens eingesetzt werden kann, um einen unerwünschten Fremdkörper zu entfernen. Dabei steuerten sie den Roboter, der weniger als 0,4 Zoll (ca. ein Zentimeter) breit ist, durch das künstliche Organ, bis er den Fremdkörper fand. Anschließend wurde er durch die ferngesteuerten Magnetfelder geschmolzen, um das Objekt herum gedehnt – und, nachdem er es umarmt hatte, wieder in einen festen Zustand abgekühlt. So konnte er den Fremdkörper aus der Kammer ziehen.

(c) Wang and Pan et al/Screenshot – Der flüssige Roboter beim „Umarmen“ eines Fremdkörpers in einem (künstlichen) Magen.

Aktuell intensiviert das Forschungsteam seine Arbeit zu „reversiblen Fest-Flüssig-Fest-Übergängen“, die durch Temperatur oder Lösungsmittel gesteuert werden. Um mithilfe eines flüchtigen Dissoziierungsmittels eine noch effektivere reversible Verflüssigung und Verfestigung eines Koordinationspolymers (Preußischblau) zu erreichen.

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Allein in Österreich könnten zukünftig rund 220.000 Tonnen davon besser verwertet werden. Bisher scheitert eine echte Kreislaufwirtschaft jedoch an der Praxis: „Wirkliches Faser-zu-Faser-Recycling, also sprich aus Abfällen wirklich wieder ein Kleidungsstück zu machen, das liegt im Bereich von 1% und weniger“, zieht Michael Waupotitsch, Vice President Textile Recycling bei Andritz, im Gespräch ernüchternde Bilanz. Der Großteil der Altkleider wird deponiert oder verbrannt.

Vorhersage statt bloßer Materialbestimmung

Hier setzt die neue Technologie „teXscan“ an, die Andritz gemeinsam mit der französischen Tochtergesellschaft Laroche entwickelt. Während bestehende Nahinfrarot-Systeme lediglich die reine Materialzusammensetzung bestimmen können, soll die neue Lösung erstmals die konkrete Rezyklierfähigkeit zerstörungsfrei vorhersagen.

„Die Innovation dabei ist, dass man erstmals nicht nur Farbe oder Zusammensetzung messen, sondern eine Vorhersage treffen kann, wie gut etwas recycelbar ist.“, so Waupotitsch. Das System ordnet den Textilien einen Score von 0 bis 100 zu, der auf Kriterien wie der Faserlänge und dem Kurzfaseranteil basiert. Waupotitsch betont jedoch im Gespräch, dass es sich hierbei um „keinen industriellen Standard“, sondern primär um eine „Entscheidungshilfe“ für Sortier- und Recyclingbetriebe handelt.

Bislang nur weiße Baumwolle identifizierbar

Bislang beschränkt sich die Analysefähigkeit des Prototyps ausschließlich auf weiße Baumwollfasern. Die größte Herausforderung im Massenmarkt stellen jedoch Mischgewebe und gefärbte Stoffe dar, die den Großteil heutiger Fast Fashion ausmachen. Andritz plant, bis Ende des Jahres verlässliche Aussagen über farbige Baumwolle zu treffen; Mischgewebe sollen als nächstes folgen.

Aktuell existiert das System als Tischgerät. Um industriell relevant zu werden, soll die Technologie zu Handheld-Geräten oder vollautomatisierten Online-Sensoren für Förderbänder weiterentwickelt werden, erklärt der Textil-Recycling-Experte.

teXscan als strategischer „Door Opener“

„Recycling von Textilien steht im Wettbewerb mit extrem günstigen Frischfasern“, merkt Waupotitsch im Gespräch an. Man müsse das gesamte wirtschaftliche System beachten und vorsichtig sein sich in dieser Hinsicht nicht selbst zu belügen, denn „unterm Strich muss es sich auch rechnen“, so der Experte. Zudem fehlen in Europa flächendeckende, genormte Sammelsysteme, wie man sie vom Altpapier kennt.

Für den Technologiekonzern ist der Scanner ohnehin nicht das primäre Endprodukt sondern eine Möglichkeit der Zusammenarbeit. Andritz versteht sich als Maschinen- und Anlagenbauer. Das Messgerät soll vielmehr als „Door-Opener“ fungieren, um letztlich großskalierte mechanische und chemische Recyclinganlagen zu vertreiben.

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