Am 13. Juni 2022 ist das Bionik-Team der Hochschule Bremen (HSB) bei einem feierlichen Festakt mit zahlreichen Gästen aus Wirtschaft und Wissenschaft mit dem Bremer 3D-Ideen-Award (Bre3D-Award) in der Kategorie „Innovative bionische Gestaltung und Design“ ausgezeichnet worden. Zum HSB-Team gehörten Prof. Dr. Antonia Kesel und Dipl.-Ing. (FH) Florian Hoffmann sowie Studierende des Masterstudiengangs „Bionik: Mobile Systeme“.

Bei der Preisverleihung im Technologiezentrum ECOMAT in der Airport-Stadt Bremen drückten sowohl Hans-Georg Tschupke, Abteilungsleitung Innovation, Industrie, Digitalisierung bei der Senatorin für Wirtschaft, Arbeit und Europa, als auch Andreas Heyer, Vorsitzender der Geschäftsführung der WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbH, ihre Anerkennung über die herausragenden Praxisbeispiele und überzeugenden Innovationen der Teilnehmer:innen aus Unternehmen und Hochschulen sowie von Privatpersonen aus.

Das prämierte Projekt „Optimierung von Unterwasser-Robotiksystemen mittels 3D-Druck und Bionik“ des Hochschul-Teams adressiert gleich mehrere innovative wie herausfordernde Aspekte, die nach biologischem Vorbild umgesetzt wurden. Dabei standen Ressourceneffizienz und Anpassungsfähigkeit des robotischen Systems im Fokus. So etwa die Minimierung des Strömungswiderstands (= Energieverbrauch) und die Maximierung der Einsatztauglichkeit. Hierbei wurden neben optimierten Hüllendesigns zudem variable Werkstoffe als auch strömungsbegünstigende Mikrostrukturen auf der Hüllenoberfläche während des 3D-Drucks berücksichtigt.

In der Unterwasserrobotik sind die Einsatzszenarien einerseits sehr unterschiedlich, was zu unterschiedlichen Anpassungen im Hüllendesign führt und oftmals sehr spezifisch, was zu Produktionszahlen mit der Losgröße 1 führt. Dadurch, dass die numerischen Formoptimierungen direkt als STL-Dateien ausgeleitet werden können, lassen sich mittels 3D-Druck sowohl anspruchsvolle Geometrien für spezifische Szenarien als auch Einzelanfertigungen kostengünstig wie zeitnah produzieren. Strömungsmechanische Analysen zeigen, dass derartig produzierte bio-inspirierte Unterwassersysteme deutliche Widerstandreduktionen (CW-Reduktion bis zu 85 Prozent) aufweisen. Der so verminderte Energiebedarf erhöht die Standzeit des Gesamtsystems deutlich. Fahrtests im Wasserkanal wie Freiwasser mit missions-adaptierten Modellen belegen agileres Handling, höhere Endgeschwindigkeit und deutlich reduzierten Energieverbrauch.

Die aus der simultanen Verarbeitung unterschiedlicher 3D-Druck-Materialien entstehenden Gradienten-Werkstoffe offerieren zudem die Herstellung alternativer Antriebs- und Steuermechanismen nach biologischem Vorbild. Daraus resultieren ebenfalls sowohl Einsatzbereichserweiterungen als auch weitere Energieeinsparpotenziale.

Zudem ermöglichen hochauflösende 3D-Druckverfahren (< 100 Mikrometer) die Herstellung von strukturierten Funktions-Oberflächen im Mikrometer-Bereich. So liefern etwa Haihaut-artige Mikro-Strukturen zusätzliche Potenziale in Einsatztauglichkeit wie Ressourceneffizienz.

Das am Bionik-Innovations-Centrum der HS Bremen angesiedelte Projekt realisiert in Kooperation mit dem Master-Studiengang „Bionik: Mobile Systeme“ seit Jahren erfolgreich Unterwasserrobotiksysteme, die für unterschiedliche Anwendungsszenarios designt und optimiert werden.

Der Bre3D-Award wird von der Senatorin für Wirtschaft, Arbeit und Europa ausgelobt und in Zusammenarbeit mit der WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbH vergeben. Durch die Veranstaltung führte Frau Nadja Niestädt, Projektleiterin, WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbH.

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