Autonome und nachhaltige magnetische Soft-Robotik

• Antragsteller: Dr. Denys Makarov; Dr.-Ing. Kilian Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569440194

Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung nachhaltiger, autonomer magnetischer Softroboter, die Sensorik und Aktorik in einer einzigen Struktur vereinen. Um dies zu erreichen, wollen wir zwei große Herausforderungen in der magnetischen Soft-Robotik angehen: erstens die Präzision und Anpassungsfähigkeit herkömmlicher Industrieroboter zu erreichen durch die Einbettung von On-Board-Sensoren, die Aktuatorzustände wahrnehmen und auf dynamische Umgebungen reagieren, und zweitens die Verringerung der ökologischen Auswirkungen von magnetischen Verbundwerkstoffen durch die Verwendung umweltfreundlicher Materialien. In diesem Projekt werden die wichtigsten materialwissenschaftlichen Herausforderungen durch additive Fertigungstechniken wie Pasten-Extrusion und Dispenserdruck angegangen. Durch die gezielte Platzierung von hart- und weichmagnetischen Pulvern werden wir Komponenten herstellen, die Sensoren und Aktuatoren in einem einzigen Teil integrieren. Um eine nahtlose Integration zu erreichen, muss der Herstellungsprozess so angepasst werden, dass eine mechanische und magnetische Kompatibilität gewährleistet ist und eine Delaminierung während des Einsatzes verhindert wird. Als Konzeptnachweis werden wir einen vollständig gedruckten, autonomen magnetischen Heber demonstrieren, der mit eingebauten Sensoren ausgestattet ist, die in der Lage sind, externe Magnetfelder und Biegewinkel zu messen und dynamisch anzupassen. Parallel dazu werden wir die ökologische Nachhaltigkeit dieser Systeme untersuchen, indem wir recycelte Nd-Fe-B-Pulver und biologisch abbaubare oder selbstheilende Polymerbindemittel in den Vordergrund stellen. Das Projekt zielt auch darauf ab, Strategien für die effiziente Extraktionsverfahren und die Wiederverwendung von magnetischen Pulvern zu validieren und zu erforschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Oliver Gutfleisch