Roboter, die Leben imitieren: Dresdner Forscher revolutionieren Materialien!

Roboter, die Leben imitieren: Dresdner Forscher revolutionieren Materialien!

Dresden, Deutschland - Scientists of the Excellence Cluster Physics of Life (Pol) at the Technical University of Dresden (TUD) and the University of California Santa Barbara (UCSB) have made groundbreaking progress in robotics by developing robot groups that behave like intelligent materials. These results were published on February 20, 2025 in the specialist magazine Science and aimed to imitate the ability of cells, arrange themselves independently and to form complex structures. Prof. Otger Campàs and Matthew Devlin, the main authors of the study, were inspired by biological processes to optimize the functions of these robots.

The new robots that have the look of small hockey pucks can adapt their shape and develop different material thicknesses. The researchers have integrated three central biological processes for this: active forces, biochemical signal transmission and cell cell liability. Magnetic elements in the robots ensure liability between the units and enable behavior that is comparable to rigid materials. Dynamic forces between the robot units support the transforming of the collective robot system.

technological innovations in detail

Ein herausragendes Merkmal dieser Robotergruppe sind die acht motorisierten Zahnräder an jedem Roboter, die für die Interaktion und Rekonfiguration verantwortlich sind. In addition, light sensors with polarization filters are used to precisely control the movements of the robots. The functioning group currently consists of twenty units, which can be scalable, but larger systems are also possible. Die potenziellen Anwendungen dieser Technologie sind vielfältig: von Robotermaterialien, die schwere Lasten tragen und Objekte manipulieren, bis hin zu selbstheilenden Materialien.

The underlying principles of this research are not only limited to robotic construction, but also span an arc on the current developments in materials science. So bringen Forschungsansätze die Bereiche Biologie und Technik zunehmend zusammen, wobei biologische Prozesse und Organismen direkt in innovative funktionelle Materialien integriert werden. Die Arbeiten am Fraunhofer-Institut zeigen, dass der Fokus auf der Entwicklung von biomimetischen Materialien liegt, die natürliche Funktionen der Natur im konstruktiven Bereich nachahmen.

Ein zentraler Forschungsaspekt besteht darin, biokompatible und bioaktive Materialien zu schaffen, die gezielte Wechselwirkungen mit menschlichem Gewebe ermöglichen. Advances in molecular biology, biotechnology and polymer chemistry support these efforts and, among other things, lead to new implant materials that promise improved integration into the human organism. Das Ziel ist, Irritationen zu minimieren und die Haltbarkeit medizintechnischer Produkte zu verlängern, was eine kostengünstige und patientengerechte Versorgung sicherstellt.

Das Zusammenspiel zwischen technischen und biologischen Systemen wird als entscheidend erachtet, insbesondere im Hinblick auf Anwendungen im Gesundheitssektor. The transfer of biological principles to materials science is an important part of the circular economy that pursues closed circulars of materials. These strategies include the substitution of fossil raw materials through renewable materials and the return of residues.

Die Entwicklungen im Bereich biointelligenter Materialien passen gut zu den Zielen der High-tech Strategie 2025 der Bundesregierung, die sich auf eine biobasierte Wirtschaft konzentriert. Researchers at the Fraunhofer Institute are based on using integrated, computer-aided material developments (ICME) in order to achieve future-oriented research goals. Die Zusammenarbeit zwischen den Institutionen verspricht somit vielversprechende Fortschritte in der Entwicklung intelligenter Materialien und Robotertechnologien.

The work was supported by the National Science Foundation (NSF) and the German Research Foundation (DFG), which underlines the importance of research and indicates that innovative approaches in robotics and materials science are still integral components of scientific development. Für weitere Informationen können Sie die Artikel von der Technischen Universität Dresden hier und vom Fraunhofer Institut view here