Biomimetik: Fraunhofer entwickelt Krakenantrieb für Boote

Kleinere Wasserfahrzeuge könnten sich künftig per Rückstoß wie ein Krake vorwärtsbewegen. Der Antrieb, den Fraunhofer-Forscher entwickelt haben, kommt aus dem 3D-Drucker.

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Vorbild Oktopus: Unterwasseraktor soll Boote antreiben.
Vorbild Oktopus: Unterwasseraktor soll Boote antreiben. (Bild: Fraunhofer IPA)

Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) haben einen Bootsantrieb entwickelt, der mit Rückstoß funktioniert. Vorbild ist ein Oktopus.

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Wenn sich ein Krake in Sicherheit bringen muss, kann er sich mit seinem Rückstoßantrieb im Nu aus der Gefahrenzone katapultieren. Dazu füllt er seine Mantelhöhle mit Wasser und drückt es durch einen Trichter wieder heraus. Durch diesen Rückstoß bewegt sich der Oktopus vorwärts. Er steuert, indem er den Anstellwinkel des Trichters verändert.

Enorme Beschleunigung

Nach diesem Vorbild haben die Forscher am Fraunhofer IPA in Stuttgart einen Antrieb für Wasserfahrzeuge entwickelt. "Kraken nutzen diese Art der Fortbewegung hauptsächlich für eine plötzliche schnelle Flucht. Das System ist zwar einfach, aber effektiv. Die Oktopoden können damit über kurze Strecken enorm beschleunigen", erklärt Fraunhofer-Wissenschaftler Andreas Fischer. "Wir haben das Antriebsprinzip in unsere Unterwasseraktoren integriert."

Der Antrieb besteht aus vier elastischen Kunststoffbällen, die die Funktion der Mantelhöhle übernehmen: Durch eine Öffnung wird Wasser in den Ball gesaugt. Ein Rückhalteventil sorgt - als Pendant für die Ringmuskeln des Oktopus - dafür, dass es darin bleibt. Ein Hydraulikkolben zieht über eine integrierte Seilkonstruktion den Ball zusammen. Durch den so erzeugten Rückstoß kann ein Wasserfahrzeug angetrieben werden.

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Mit diesem Düsenantrieb könnten beispielsweise kleine Boote ausgestattet werden. Auch Wassersportgeräte wie Jetskis, Surfbretter oder Tauchscooter, die Taucher in die Tiefe ziehen, könnten mit diesen Aktoren angetrieben werden, sagt Fischer und weist auf einen wichtigen Vorteil gegenüber herkömmlichen Antrieben hin: "Im Gegensatz zu Schiffspropellern ist er geräuscharm, auch können sich Fische nicht verfangen".

Weiterer Vorteil des Krakenaktors: Er wird mit seiner komplexen inneren Struktur in einem Arbeitsgang im 3D-Drucker aufgebaut. Die Fraunhofer-Forscher nutzen dabei das Verfahren der Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling, FDM). Die Bälle werden aus einem flexiblen Kunststoff wie Polyurethan hergestellt, der auch großen Drücken standhält und der nach starker Belastung in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.

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