de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Nanyang Technological University Singapore (NTU Singapore) und der Waseda-Universität in Japan haben erfolgreich einen 3D-gedruckten Tauchanzug entwickelt, der es Cyborg-Kakerlaken ermöglicht, bis zu drei Stunden unter Wasser zu überleben und Aufgaben auszuführen.
Cyborg-Insekten sind lebende Insekten (wie Kakerlaken), die mit winzigen elektronischen Steuerungen ausgestattet werden, um ihre Bewegungen zu kontrollieren. Sie können zudem mit Sensoren und Kameras für Aufklärungs- und Rettungseinsätze bestückt werden. Solche Cyborg-Wesen benötigen weit weniger Energie als Mikroroboter, da sie die natürliche Muskulatur der Insekten für effiziente Fortbewegung nutzen und aufgrund ihrer Größe ideal für schwer zugängliche Bereiche wie Trümmer nach Erdbeben geeignet sind. Die entscheidende Herausforderung beim wasserdichten Design der Cyborg-Kakerlaken besteht darin, ein Gerät zu schaffen, das den Insekten das Atmen unter Wasser oder in sauerstoffarmen Umgebungen ermöglicht. Dieser 3D-gedruckte Tauchanzug versorgt das Atmungssystem der Insekten über ihre Atemöffnungen bis zu drei Stunden lang mit Sauerstoff.
Professor Hirotaka Sato von der School of Mechanical and Aerospace Engineering der NTU erklärt, dass der neuartige Insekten-Tauchanzug ähnlich wie die Sauerstoffflasche eines menschlichen Tauchers funktioniert: Er erzeugt Sauerstoff und leitet ihn direkt zu den Atemöffnungen der Insekten, sodass die Cyborg-Kakerlaken unter Wasser oder in sauerstoffarmen Umgebungen überleben und sich bewegen können. Reale Katastrophenszenarien, bei denen nach Starkregen oder Überschwemmungen Wege in Trümmern, Abwasserrohren und engen Spalten blockiert sein können, erfordern eine Erweiterung der Einsatzparameter von Cyborg-Insekten auf die Fortbewegung unter Wasser, um Such- und Rettungsarbeiten zu verstärken.
Der Tauchanzug besteht aus einem 3D-gedruckten Sauerstofferzeugungsbehälter, einer Silikon-Sauerstoffzufuhrleitung und einer flexiblen Außenhülle. Der Sauerstoffbehälter wird aus transparentem PMMA-Kunstharz gedruckt und enthält einen Schwamm mit Mangandioxid. Bei Kontakt mit verdünntem Wasserstoffperoxid wirkt Mangandioxid als Katalysator und erzeugt Sauerstoff, der über die Silikonleitung zum Atmungssystem der Kakerlake geleitet wird. Der Tauchanzug ist für die Kakerlake unschädlich; die Leitung wird an den Brustspirakeln des Insekts befestigt und kann leicht entfernt werden. In Tests wurde der Anzug einer Cyborg-Madagaskar-Fauchschabe (einer größeren, flugunfähigen Kakerlake) angelegt. Nach dem Anziehen konnte sich das Insekt natürlich bewegen und in feuchten Umgebungen überleben.
Professor Shinjiro Umezu von der School of Creative Science and Engineering der Waseda-Universität ergänzt, dass die entscheidende technische Herausforderung darin bestand, ein ausreichend kleines, leichtes und flexibles, am Insekt tragbares System zu bauen, das gleichzeitig genug Sauerstoff für längere Unterwasserbewegungen erzeugen kann. Die Methode kombiniert eine weiche, wasserdichte Außenhülle mit einem einfachen und zuverlässigen chemischen Sauerstoffgenerator, sodass das Insekt seine natürliche Bewegungsfähigkeit behält, während es vor lebensfeindlichen Umgebungen geschützt wird.
Professor Sato arbeitet seit über zehn Jahren auf dem Gebiet der Cyborg-Insekten; seine Cyborg-Insekten wurden bereits praktisch eingesetzt. Nach dem schweren Erdbeben in Myanmar im März dieses Jahres wurden Cyborg-Kakerlaken im Rahmen der Operation „Löwenherz" in Trümmern eingesetzt, um Überlebende zu orten. Derzeit wird der Tauchanzug in simulierten Katastrophenumgebungen getestet, um ihn weiter zu verbessern und zu optimieren. Mit der Unterwasserfähigkeit hofft das Forschungsteam, die Cyborg-Kakerlaken auch zur Inspektion von feuchten und schwer zugänglichen Infrastrukturen wie Rohren, Abwasserleitungen und Tunneln einsetzen zu können, und erforscht den Einsatz anderer Insektenarten wie Heuschrecken und Käfer.
