Technik

Effizienter als ein Laser: Roboter-Schere zerschlägt Felsen

von
Leonie Butz

Eine Krebsschere aus dem 3D-Drucker als Laser der Zukunft? In den USA bauen Wissenschaftler die Schere des Pistolenkrebses nach, der Lichtblitze verschießt.

Ein Pistolenkrebs mit gewaltiger Schere.
Der Pistolenkrebs – auch Knallkrebs genannt – ist nur wenige Zentimeter groß. Einige Exemplare können mit ihrer Schere gewaltige Mengen an Energie freisetzen. Foto: picture alliance / imageBROKER

Das erfahren Sie gleich:

  • Wie der Pistolenkrebs die Wissenschaft inspiriert
  • Wie die Roboter-Schere der Forscher aus Texas funktioniert
  • Wie der winzige Krebs den starken Lichtblitz erzeugen kann

Ein Lichtblitz mit Temperaturen über 4700 Grad Celsius, ein Wasserstrahl, der mit sehr lautem Knall implodiert und sogar kleinere Tiere betäuben kann. Das klingt nach schweren Geschützen. Tatsächlich steckt dahinter aber ein kleiner Krebs der Familie der Pistolenkrebse. Mit seiner Schere kann er dieses Phänomen hervorrufen.

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Von dem winzigen Krebs inspiriert, haben Wissenschaftler der Texas A&M University eine Roboter-Schere entwickelt. In ihrem Verhalten ahmt sie das Tier nach, um einen ähnlichen Lichtstrahl wie ihr Vorbild zu generieren. Sie könnte dabei für die Forschung und die Industrie unter Wasser zum Einsatz kommen.

Der Pistolenkrebs inspiriert die Roboter-Schere

Der erste Versuch der Wissenschaftler ist ein 3D-Nachbau der Krebsschere. Dabei besteht das Modell aus zwei Teilen:

  • dem oberen Teil, der sich wie eine Pistole spannen lässt
  • und einem Kolben, der am unteren Teil sitzt

Die Funktionsweise der Roboter-Schere, die den Lichtblitz des Pistolenkrebs nachahmt.
So funktioniert die Roboter-Schere: Der Schnappmechanismus trifft auf den Kolben und erzeugt so Wasserstrahl und Lichtblitz wie der Pistolenkrebs. Foto:  American Association for the Advancement of Science

Damit der Kolben mit der gewünschten Kraft einschlagen kann, befindet sich am oberen Teil der Konstruktion eine starke Feder, die den Mechanismus explosionsartig auslöst. Wie sein tierisches Vorbild produziert die Roboter-Schere so einen Lichtblitz und eine Schockwelle.

Bis die Erfindung tatsächlich zum Einsatz kommen kann, ist noch sehr viel Feinjustierung nötig. Aber wenn die Roboter-Schere erst einsatzbereit ist, könnte sie für viele Szenarien zum Einsatz kommen – da sind sich die Wissenschaftler sicher. Sie könnte etwa durch Felsen "bohren", oder Wasser reinigen, indem sie dieses in Peroxide aufspaltet.

Die Funktionsweise der Lichtblitz-Implosion des Pistolenkrebses.
So funktioniert die Technik des Pistolenkrebses: Der Zahn am oberen Teil der Schere schnappt explosionsartig in die Munde am unteren Teil – damit entsteht ein starker Lichtblitz. Foto:  American Association for the Advancement of Science

Winziger Krebs, gewaltiger Lichtblitz

Nur drei bis fünf Zentimeter sind die Pistolenkrebse groß, die ihren Namen dem Knall verdanken, den das Zuschnappen der großen Schere erzeugt. Jedoch verfügen nur zwei Gattungen der Pistolen- oder Knallkrebse über diese Fähigkeit: Der Alpheus und der Synalpheus. Erstere sind die Vorbilder für die Forscher aus Texas.

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An ihrer Schere befindet sich ein Zahn, der beim Schließen blitzschnell in eine Höhlung auf der anderen Seite der Schere schießt. Bei dieser explosionsartigen Bewegung schießt das Tier einen Wasserstrahl ab, der zu einer Blase wird. Die Energie des Abschusses ist dabei so hoch, dass bei der Implosion der Blase ein Lichtblitz freigesetzt wird. Dieser kann über 4700 Grad Celsius erreichen – und so Tiere betäuben oder etwa ein Glasgefäß bersten lassen kann.

Der Pistolenkrebs ist aber nicht das einzige Tier, das Forscher bei der Entwicklung neuer Technik inspiriert. So dienten bereits etwa Oktopus und Rochen als Vorbilder für die Roboter-Entwicklung.

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