Ga naar hoofdinhoud

Onderwateraandrijving uit de 3D-printer

De natuur levert uitdagingen. Bij de bouw van een geluidloos aandrijfsysteem voor boten en watersport apparaten diende de octopus als voorbeeld. Het bijzondere is, dat de aandrijving in een geheel goedkoop kan worden geproduceerd met een 3D printer.

Normaal gesproken bewegen octopussen en inktvissen zich voort over de zeebodem met behulp van hun acht tentakels, maar bij gevaar vluchten ze met de kop vooruit en maken gebruik van het pulsatieprincipe. Hiervoor nemen de weekdieren water op in de omgevende mantel en door het samentrekken van de ringspieren persen ze dit water weer met hoge druk weg door een trechtervorm. De terugstoot, die daarbij ontstaat, duwt de octopus in tegengestelde richting vooruit. Met het veranderen van de stand van de trechter kan de octopus zijn bewegingsrichting veranderen.

De onderzoekers van het Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gebruikten dit slimme principe als basis voor het ontwikkelen van het onderwater aandrijfsysteem Pate.

“De octopus gebruikt deze vorm van voortbeweging voornamelijk voor een plotselinge, snelle vlucht. Het systeem is eenvoudig, maar zeer effectief. Ze kunnen hiermee over een kort afstand enorm versnellen”, zegt Andreas Fischer, ingenieur bij het IPA in Stuttgart. “We hebben dit aandrijfprincipe geïntegreerd in onze onderwater actuatoren: vier elastische kunststof ballen met een mechanisch inwendige pomp verpompen het water en zorgen zo voor de aandrijving”.

Elke actuator/kunststof bal heeft een opening, waar het water door wordt aangezogen. Een blokkeerventiel verhindert het terugstromen. Een hydraulische zuiger trekt de inwendige kabelstructuur als een spier samen en perst het water uit de ronde 6 x 20 cm grote bal. De hydraulische zuiger wordt weer bewogen door de motorpomp.

Onze onderwater actuator is geschikt om met kleine bootjes nauwkeurig te manoeuvreren. Hierbij is gebruik bij jetski’s surfboards en duikscooters, die duikers de diepte in trekken, denkbaar. Het systeem is ten opzichte van scheepsschroeven geruisarm en er kunnen geen vissen in komen”, benadrukt de onderzoeker de voordelen van het systeem, dat de eerste testen in het laboratorium met succes heeft doorstaan.

Industrierobot maakt productieproces korter
De experts kunnen de aandrijving in een productiegang met een 3D FDM (Fused Deposition Modeling) printer produceren. Fischer en zijn team gebruiken een thermoplastische kunststof zoals polyurethaan, omdat dit zeer flexibel is. De op deze manier geproduceerde onderwateraandrijving is bestand tegen extreme druk, zonder te breken. Zelfs na zware belasting komt de oorspronkelijke vorm terug.

Bovendien kunnen de onderzoekers de actuatoren diverse afmetingen geven, zelfs 2 m grote delen kunnen 3D worden geprint. 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven