Nachhaltige Softrobotik aus dem IMTEK
Ein Forschungsteam aus dem SoftLab und dem NeptunLab am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) hat einen wichtigen Meilenstein in der nachhaltigen Softrobotik erreicht: Die gemeinsame Arbeit zur Entwicklung biobasierter, lichtaushärtender Materialien für 3D-gedruckte Softroboter wurde erfolgreich in der renommierten Fachzeitschrift Advanced Science veröffentlicht.
In der Studie wird erstmals ein photocurierbares, biobasiertes Harz auf Basis von Sojaöl vorgestellt, das vollständig für die monolithische Fertigung komplexer Softroboter mittels Digital Light Processing (DLP) geeignet ist. Damit adressiert die Arbeit eines der zentralen Probleme der Softrobotik: die starke Abhängigkeit von erdölbasierten, nicht-nachhaltigen Polymeren.
Trotz der im Vergleich zu Silikonelastomeren geringeren Dehnbarkeit ermöglicht das origami-inspirierte Designprinzip – das auf Falten statt auf Strecken beruht – leistungsfähige Aktuatoren. Das entwickelte Harz enthält 90 Gew.-% erneuerbare Bestandteile und erreicht einen Bio-Kohlenstoffgehalt (BCC) von 73 %. Auf dieser Basis wurde zudem ein monolithischer Softrobotik-Greifer realisiert, der erfolgreich verschiedenste Objekte greift und sogar unter Wasser zuverlässig funktioniert.
Die Arbeit verbindet die Material- und Prozesssexpertise des NeptunLab mit der robotischen System- und Aktuatorentwicklung von SoftLab und unterstreicht die Stärke der interdisziplinären Forschung am IMTEK.
„Weiche Roboter sind polymerbasierte Maschinen, und mit dem Wachstum dieses Forschungsfeldes wird erwartet, dass sie Nachhaltigkeitsfragen adressieren, indem sie über erdölbasierte Polymere hinausgehen und auf grünere, biobasierte Chemie setzen. Dabei geht es jedoch nicht nur um die Polymerchemie: Auch die Polymerverarbeitung muss berücksichtigt werden. Weiche Maschinen erfordern eine komplexe Polymerstrukturierung, die oft nur durch 3D-Druck realisierbar ist. Dass man Expertise in Polymerchemie und -verarbeitung mit dem mechanischen Design weicher Roboter kombiniert, ist ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg“, erklärt Jun.-Prof. Dr. Edoardo Milana, SoftLab.
„Man sieht an diesen Arbeiten, wie sehr Hightech-Anwendungen und Materialwissenschaften zusammenhängen und wie ein Durchbruch erreicht werden kann, wenn man das Problem von beiden Seiten angehen kann. Dass nachhaltige Materialien für diese Anwendungen notwendig sind, wird immer klarer. Es ist wichtig, hier frühzeitig auf nachhaltige Alternativen zu setzen, damit diese Forschung auch in die Anwendung kommen kann," ergänzt Prof. Dr. Bastian Rapp, NeptunLab.
Mit dieser Veröffentlichung setzt das IMTEK ein starkes Zeichen für nachhaltige, additive Fertigung in der Softrobotik und zeigt, wie biobasierte Materialien den Weg zu umweltfreundlicheren robotischen Systemen ebnen können.
Link zum vollständigen Beitrag auf Advanced Science: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202520529
Kontakt:
Kerstin Steiger-Merx
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Technische Fakultät
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Tel.: 0761/203-8056
E-Mail: steiger-merx@tf.uni-freiburg.de
Jun.-Prof. Dr. Edoardo Milana
Soft Machines – SoftLab
Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)
Albert-Ludwigs Universität Freiburg
Email: milana@imtek.de
Prof. Dr.-Ing. Bastian E. Rapp
Prozesstechnologie – NeptunLab
Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)
Albert-Ludwigs Universität Freiburg
E-Mail: bastian.rapp@imtek.uni-freiburg.de
26.01.2026