Falttechnik von Ohrwürmern kopiert

Insekten nutzen komplizierte Falttechniken, um ihre filigranen Flügel möglichst platzsparend am Körper zu tragen. Gleichzeitig müssen die entfalteten Flügel stabil genug zum Fliegen sein. Forscher haben nun die spezielle Falttechnik von Ohrwürmern untersucht und ein Modell der Flügel erstellt. Wie das Team in der Fachzeitschrift „Science“ berichtet, ließe sich die ausgeklügelte Falttechnik womöglich in der Raumfahrt einsetzen.

Der Flügel eines Ohrwurms besteht aus zwei unterschiedlich steifen Materialien, fanden Jakob Faber von der ETH Zürich und seine Kollegen in ihren Experimenten heraus. Der Faltprozess basiert auf der speziellen Anordnung der beiden Materialien sowie der Form des Flügels. Der Mechanismus wird ausgelöst, indem der Ohrwurm etwas Druck auf einen bestimmten Punkt auf dem Flügel ausübt: Ohne weitere Muskelkraft entfaltet sich der Flügel selbstständig – ermöglicht alleine durch die unterschiedlichen Materialhärten. Durch erneutes Drücken des Punktes wird ein Federmechanismus ausgelöst und der Flügel faltet sich schnell und kompakt zusammen.

Aus zwei unterschiedlich harten Kunststoffen entwickelten Faber und seine Kollegen nun erstmals ein Modell des Ohrwurmflügels. Der weichere Kunststoff bildet dabei ein Netzwerk aus Gelenkstrukturen zwischen den steifen Platten des härteren Kunststoffs. Durch Druck auf einen bestimmten Punkt des künstlichen Flügels faltete sich die Struktur innerhalb von 80 Millisekunden selbstständig zusammen. Dabei ist das Modell dreimal kompakter als gefaltete Kunststoffe ohne Gelenkstruktur. Tests der Stabilität des geöffneten Flügels zeigten, dass das Modell auch unter Belastung mit verschiedenen Gewichten intakt und geöffnet blieb.

Das von Faber und seinen Kollegen entwickelte Flügelmodell eröffnet neue Einsichten in die Mechanismen von biologischen Strukturen. Die imitierte Falttechnik erlaubt stabile und gleichzeitig platzsparende Strukturen und könnte in vielen Bereichen eingesetzt werden. Das neue Design ließe sich beispielsweise für faltbare Displays oder Sonnensegel in der Raumfahrt nutzen.