Origami-Roboter – Die Transformers werden Wirklichkeit

Als ehemaliger Filmvorführer habe ich eine besondere Beziehung zu Kinofilmen, insbesondere zur Transformers-Reihe. Die faszinierenden Verwandlungen und die geballte Action dieser Filme haben mich immer begeistert. Nun haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der North Carolina State University die Idee der Transformers in die reale Welt gebracht – der Origami-Roboter (Autonomous multigait robotic transformer, zu deutsch in etwa Autonomer mehrgängiger Robotertransformator). Diese Origami-Roboter können über 1.000 Formen annehmen (Li et al., 2024). Zum Glück haben sie dabei die Decepticons weggelassen – so hoffe ich zumindest 🙂 . Diese technologische Innovation eröffnet spannende neue Möglichkeiten. Lassen Sie uns einen gemeinsamen Blick darauf werfen.

Die Technologie hinter Origami-Roboter

Origami, die traditionelle japanische Kunst des Papierfaltens, hat die Wissenschaftler inspiriert, Roboter zu entwickeln, die ihre Form verändern können (tatsächlich aber noch nicht so fluid wie Odo bei Star Trek). Die Idee ist dabei ist denkbar einfach: Wie ein Blatt Papier, das durch geschicktes Falten in verschiedene Formen gebracht werden kann, nutzen Origami-Roboter spezielle Scharniere und motorisierte Antriebe, um ihre Struktur zu verändern. Dadurch wird Ihnen ermöglicht, sich an unterschiedliche Aufgaben und Umgebungen anzupassen.

1. Aufbau und Funktionsweise von Origami-Roboter

Die Origami-Roboter bestehen aus mehreren hohlen Kunststoffwürfeln, welche durch Scharniere verbunden sind. Das Team von der North Carolina State University (NCSU) hat gezeigt, dass ein solcher Roboter mit nur drei Motoren über 1.000 verschiedene Formen annehmen kann. Diese Transformationen reichen von einfachen flachen Oberflächen und Würfeln bis hin zu komplexen Strukturen wie Brücken und mehrstöckigen Gebäuden. Die Umwandlung zwischen diesen Formen dauert nur etwa zwei Minuten. Ingenieure von Princeton und der North Carolina State University haben die Origamitechnik mit moderner Materialwissenschaft kombiniert, um auch einen “weichen” Roboter zu schaffen, der sich mit Leichtigkeit durch Labyrinthe biegt und windet – wie eine “künstliche Raupe“.

2. Last- und Bewegungskapazitäten von Origami-Roboter

Die Origami-Roboter (nach eigenen Angaben auch Transformer-Bot genannt) sind nicht nur formveränderlich, sondern auch mobil. Sie können vorwärts, rückwärts und seitwärts laufen und sogar schräge Flächen überwinden. Zudem können sie Lasten tragen, die ihr Eigengewicht übersteigen, was sie besonders vielseitig macht. In Tests konnte ein Roboter ein Kilogramm tragen und sich dabei immer noch mit 22,5 Zentimetern pro Minute (1,35 km/h) bewegen.

Origami-Roboter in der Bau- und Immobilienwirtschaft

Obgleich das Team der NCSU nicht direkt für die Bau- und Immobilienwirtschaft entwickelt, können Origami-Roboter auch auf diesem Gebiet Auswirkungen haben.

1. Neuartige Bauprozesse

Ähnlich wie der 3D-Druck können die Origami-Roboter die Art und Weise, wie Gebäude entworfen und gebaut werden, wandeln. Durch ihre Flexibilität und Anpassungsfähigkeit könnten sie dazu beitragen, Bauprozesse effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Zudem könnten sie neue Designmöglichkeiten eröffnen, die bisher undenkbar waren.

2. Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz

Ein weiterer Aspekt ist die Nachhaltigkeit. Durch den Einsatz von Origami-Robotern könnten Ressourcen effizienter genutzt und durch die Wiederverwendbarkeit langfristig Abfälle reduziert werden. Die Fähigkeit, Strukturen nach Bedarf anzupassen und zu transformieren, könnte dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck der Bauwirtschaft weiter zu verringern (zur Reduzierung des Ökologischen Fußabdrucks in der Bauwirtschaft lesen Sie diesen Beitrag).

3. Neue Geschäftsmöglichkeiten

Für Unternehmen in der Bau- und Immobilienwirtschaft eröffnen sich durch Origami-Roboter auch neue Geschäftsmöglichkeiten. Von der Entwicklung modularer Wohnlösungen bis hin zu innovativen Bauprojekten – die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt. Unternehmen, die frühzeitig in diese Technologie investieren, könnten sich einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil sichern.

Anwendung von Origami-Roboter in der Bau- und Immobilienwirtschaft

Wenn ich von solchen Entwicklungen lese, bin ich immer fasziniert, wissbegierig und motiviert zugleich. Fasziniert darüber was alles möglich ist, wissbegierig zu verstehen wie es funktioniert und motiviert Wege zu ergründen, wie so etwas in der Bau- und Immobilienwirtschaft hilfreich sein kann. Schauen wir uns einmal ein paar Möglichkeiten an.

1. Flexibler Wohnraum

Eine der vielversprechenden Anwendungen der Origami-Roboter ist die Schaffung flexiblen Wohnraums. In der Bau- und Immobilienwirtschaft könnte diese Technologie genutzt werden, um modulare, anpassungsfähige Gebäude zu entwickeln, die sich je nach Bedarf verändern lassen. Das wäre besonders in städtischen Gebieten nützlich, wo der Platz begrenzt ist und die Anforderungen an den Wohnraum sich ständig ändern.

2. Temporäre Strukturen

Origami-Roboter könnten auch zur Errichtung temporärer Strukturen genutzt werden, beispielsweise bei Großveranstaltungen oder in Katastrophengebieten. Ähnlich wie der 3D-Druck bei Katastrophen (Beitrag dazu hier) können Origami-Roboter eine ebenso wertvolle Hilfe sein. (Lesen Sie auch den Beitrag Einfluss der Digitalisierung auf den Katastrophenschutz). Ihre Fähigkeit, schnell und effizient zwischen verschiedenen Formen zu wechseln, macht sie ideal für den Einsatz in Notfallsituationen, wo schnelle Lösungen gefragt sind.

3. Weltraumarchitektur

Ein besonders spannendes Einsatzgebiet für Origami-Roboter ist die Weltraumarchitektur. Das Entwicklerteam der North Carolina State University im Bereich Mechanical and Aerospace Engineering sieht gerade in diesem Bereich großes Potenzial in der Nutzung solcher Roboter. Origami-Roboter könnten beispielsweise Wohnraum für Astronautinnen und Astronauten stellen. Da sie modular und leicht zu transportieren sind, könnten sie im Weltraum zu einzelnen Unterkünften oder größeren Habitaten zusammengebaut und wieder abgebaut werden. Das würde die Flexibilität und Effizienz von Weltraummissionen erheblich verbessern.

Herausforderungen

Die ersten Tests zeigen zwar vielversprechende Entwicklungen und animieren zu kreativen Ideen. Bis die Origami-Roboter jedoch das Labor verlassen, ist noch einiges zu tun, damit sie in großem Maßstab eingesetzt werden können.

Eine zu überwindende Herausforderung ist die Robustheit der Struktur. Um in der Praxis wirklich nützlich zu sein, müssen die Roboter in der Lage sein, größere Lasten zu tragen und harschen Bedingungen standzuhalten. Das Entwicklerteam arbeitet daher an einer robusteren Struktur, welche diesen Anforderungen gerecht wird. Hier ist vor allem das Gebiet der Werkstoff- und Materialtechnologie gefragt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Energieeffizienz. Da die Roboter auf Motoren angewiesen sind, um ihre Form zu verändern, ist es wichtig, dass sie das mit möglichst geringem Energieaufwand tun können. Hier sind weitere Forschungen notwendig, um die Technologie so effizient wie möglich zu gestalten.

Und nun?

Die Einführung von Origami-Robotern in der Bau- und Immobilienwirtschaft ist mehr als nur eine technische Spielerei – sie könnte den Beginn einer neuen Ära markieren. Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der Gebäude nicht mehr statisch sind, sondern sich dynamisch an die Bedürfnisse ihrer Bewohnerinnen und Bewohner anpassen. Eine Zukunft, in der Wohnraum flexibel und nachhaltig gestaltet wird, um den Herausforderungen einer wachsenden und sich verändernden Welt gerecht zu werden.

Um diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen, ist es wichtig, dass wir offen für neue Entwicklungen sind und bereit, in Innovationen zu investieren. Die Bau- und Immobilienwirtschaft hat die Chance, durch den Einsatz von Origami-Robotern nicht nur effizienter und nachhaltiger zu werden, sondern auch völlig neue Möglichkeiten zu erschließen.

Ich lade Sie ein, sich aktiv mit den Möglichkeiten dieser Technologie auseinanderzusetzen und offen für Veränderungen zu sein. Innovation erfordert Mut und Bereitschaft, neue Wege zu gehen. Und auch wenn es Risiken gibt, die Belohnungen können enorm sein. Lassen Sie uns gemeinsam die Zukunft der Bau- und Immobilienwirtschaft neu definieren und die Potenziale von neuen Ideen wie den Origami-Robotern ausschöpfen.

In diesem Sinne: Bleiben Sie neugierig, bleiben Sie offen und gestalten Sie die Zukunft mit. Die digitale Transformation ist eine gemeinschaftliche Reise und Origami-Roboter sind (auch) ein spannender Schritt auf diesem Weg.

Quellenverzeichnis:

Y. Li, A. Di Lallo, J. Zhu, Y. Chi, H. Su & J. Yin (2024). Adaptive hierarchical origami-based metastructures. Nat Commun 15, 6247. online

Schlagwörter: Transformer-Bot, Origami-Roboter, Bauwirtschaft, Weltraum, Weltraumarchitektur, Flexible Architektur, Nachhaltigkeit, Zukunftstechnologie

Diesen Beitrag zitieren: Karl, C. [Christian K. Karl]. (2024). Origami-Roboter – Die Transformers werden Wirklichkeit [Blog-Beitrag]. 02.08.2024. BauVolution, ISSN 2942-9145. online verfügbar