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Hightech 19.09.2023, 08:14 Uhr
Methanmotoren treiben Mini-Roboter an
Batterietechnik stösst durch Miniaturisierung an ihre Grenzen.
US-Forscher haben mit einem vermeintlichen Gesetz gebrochen: Sie entwickelten einen winzigen Roboter, der seine Antriebsenergie nicht aus einer Batterie bezieht, wie es üblich ist, sondern aus zwei winzigen Verbrennungsmotoren. Diese wiegen nur je 325 Milligramm und sind so klein, dass vier davon auf einem Penny Platz haben. Die Miniaturisierung gelang einem Team von Maschinenbauingenieuren an der Cornell University. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in «Science» publiziert.
Rückkehr zum Verbrennungsmotor
In den letzten Jahren sind immer kleinere Roboter gebaut worden – mit dem Ziel, für jede nur denkbare Aufgabe, selbst in der engsten Umgebung, eine Lösung zu finden. Die Miniaturisierung der Batterien konnte nicht Schritt halten. Deshalb suchten Doktorand Cameron A. Aubin und sein Team nach einer alternativen Möglichkeit. Die fanden sie im klassischen Verbrennungsmotor.
Die Ingenieure bauten eine winzige Kammer, in die sie eine noch kleinere Zündkerze integrierten. Eine Fläche der Kammer ist beweglich, sie dehnt sich ein wenig aus, wenn die Explosion in der Brennkammer ausgelöst wird, um danach wieder in die Ausgangsposition zurückzukehren. Die ausgeübte Kraft liegt bei 9,5 Newton. Als Brennstoff wählten die Entwickler Methan, das fast identisch ist mit Erdgas. Um kontrollierte Verbrennungen zu erreichen, nutzen sie nicht den Sauerstoff der Luft, sondern pressen neben Methan reinen Sauerstoff in die Brennkammer. Pro Sekunde finden 100 Explosionen statt.
Mal synchron, mal abwechselnd
Der mit zwei dieser Motoren bestückte insektenartige Roboter, der sich auf vier Beinen bewegt, kann seine eigene Grösse mit grossem Abstand überspringen. Bei dieser Übung laufen die beiden Motoren synchron. Soll der Roboter laufen, wechseln sie sich beim Zünden ab. Er kann das 22-Fache seines Eigengewichts transportieren. Noch ist er allerdings nur beschränkt einsatzfähig, weil Methan, Sauerstoff und elektrische Hochspannung für die Zündvorgänge über Schläuche beziehungsweise Kabel zugeführt werden müssen.
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