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Wie Echsen trinken: Kapillareffekte der Echsenhaut nachgebaut für technische Bauteile

Texanische Krötenechsen und Australische Dornteufel sind in extremer Trockenheit zuhause. Um in ihrer unwirtlichen Heimat zu überleben, nutzen sie einen besonderen Trick der Natur: Mit ihrer Schuppenstruktur können sie kleinste Wassermengen aus der Umgebung sammeln und ihre Haut damit benetzen. Feine Kapillaren in ihrer Oberfläche transportieren dann das Wasser zum Maul der Echsen.

Die Strukturen der Echsenhaut auf technische Bauteile zu übertragen und damit die Benetzung mit Schmierstoffen und anderen Fluiden zu verbessern, ist jetzt Ziel im BMBF-geförderten Forschungsprojekt »BioLas.exe« des Instituts für Biologie II der RWTH Aachen im Lehr- und Forschungsgebiet Zelluläre Neurobionik und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT.



Schuppenstruktur der Texanischen Krötenechse im Rasterelektronenmikroskop


Das Projekt »BioLas.exe« ist eine interdisziplinäre Kooperation zwischen Biologen und Produktionstechnikern.

Die Partner wollen in den kommenden drei Jahren die Schuppenstrukturen der feuchtigkeitserntenden Echsen untersuchen und diese mit dem Verfahren des Laserstrahlstrukturierens auf Bauteilen, zum Beispiel aus Stahl oder Messing, nachbilden.

Die bionischen Oberflächen können etwa auf Lagern, Wellen oder Dichtungsringen dazu dienen, Flüssigkeiten wie Öle, Schmierstoffe oder Kühlmittel besser zu verteilen und den Verschleiß von Pumpen und Motoren zu verringern.

Aufgabe der Biologen ist es dafür zunächst, die Strukturen und Kapillareffekte der Echsenhaut zu untersuchen und geeignete Gestaltungsmuster für den Einsatz in technischen Systemen zu ermitteln.

Die bionischen Strukturen, die die Echsenhaut zum Vorbild nehmen, flexibel und präzise in verschiedene Werkstoffe einzubringen, ist die Aufgabe der Produktionstechniker.

Hier setzen die Fraunhofer-Forscher auf das Verfahren des Laserstrahlstrukturierens. Dabei trägt ein Laser in der Bearbeitungsmaschine gezielt Werkstoff von der Bauteiloberfläche ab und kann selbst komplex geformte Oberflächen mit nahezu beliebigen Strukturen versehen.

Je nach Strukturmuster lässt sich so die Benetzungsfähigkeit der Oberflächen gezielt einstellen.

 

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