Las alas están fabricadas con un compuesto de poliuretano termoplástico y partículas magnéticas microscópicas, moldeadas a través de impresión 3D.
Alas robóticas inspiradas en mariposas que vuelan sin baterías, solo con campos magnéticos
Un equipo de investigadores alemanes ha desarrollado unas alas robóticas innovadoras inspiradas en las alas de las mariposas. Este avance, logrado por la Universidad Técnica de Darmstadt y el Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf, representa un paso significativo en el diseño de dispositivos energéticamente eficientes, ya que estas alas no requieren baterías ni componentes electrónicos.
Aplicaciones prometedoras El diseño de estas alas tiene aplicaciones potenciales en áreas como la investigación ambiental, las operaciones de búsqueda y rescate y las ciencias médicas. Inspirados en las mariposas monarcas, conocidas por su extraordinaria resistencia y eficiencia en vuelo, los investigadores han recreado algunas de las características más destacadas de estas criaturas para integrarlas en dispositivos robóticos.
Cada otoño, millones de mariposas monarcas emprenden una migración de aproximadamente 4.828 km desde sus áreas de reproducción en Norteamérica hasta el clima más cálido del suroeste de México. Este viaje requiere una eficiencia energética y mecánica que ha servido de inspiración para este proyecto.
La tecnología detrás de las alas
Estas alas robóticas logran un vuelo eficiente al combinar movimiento con un sistema de flexión pasiva. Este logro es único y rara vez ha sido replicado fuera del mundo natural. El equipo, liderado por el profesor Oliver Gutfleisch y el Dr. Denys Makarov, utilizó una mezcla de plástico flexible y partículas magnéticas microscópicas para fabricar las alas. El material principal es un compuesto de poliuretano termoplástico y polvo magnético de tamaño micrométrico.
Para dar forma a las alas, los investigadores emplearon impresión 3D mediante fusión en lecho de polvo (PBF, por sus siglas en inglés). Este método permitió diseñar estructuras extremadamente delgadas y flexibles que, al exponerse a campos magnéticos externos, imitan el movimiento de las alas de las mariposas.
El proceso de diseño Tras estudiar la morfología de las mariposas, la rigidez de sus alas, su mecánica de vuelo y su comportamiento migratorio, el equipo desarrolló más de 12 iteraciones de diseño antes de lograr alas robóticas funcionales y parecidas a las naturales. Descubrieron que las alas más grandes, con patrones similares a las venas de las mariposas, eran más fáciles de doblar y más adaptables a diversas condiciones.
Según Kilian Schäfer, uno de los autores principales del estudio, «el mayor desafío fue imprimir estructuras ultradelgadas y flexibles que también pudieran soportar tensiones». Este desafío fue superado al optimizar los materiales y el proceso de impresión.
Futuras aplicaciones
Estas alas robóticas podrían transformar varias áreas de la ciencia y la tecnología. En el ámbito de la investigación ambiental, podrían usarse para monitorizar poblaciones de polinizadores o medir la calidad del aire en entornos naturales. Este avance ayudaría a abordar problemas críticos relacionados con la pérdida de biodiversidad y el cambio climático.
En situaciones de desastre, como terremotos o incendios forestales, las alas robóticas podrían ser parte de robots que exploren zonas peligrosas para llevar a cabo misiones de búsqueda y rescate. Su diseño ligero y eficiente permite que estos dispositivos naveguen por terrenos inaccesibles para los humanos o para equipos robóticos convencionales.
En el campo de las ciencias médicas, estas alas podrían adaptarse para desarrollar dispositivos de microcirugía o tecnologías biomédicas avanzadas, gracias a su capacidad para moverse con precisión en espacios reducidos.
Hacia un futuro más sostenible
Este desarrollo no solo representa un avance tecnológico, sino que también destaca la importancia de inspirarse en la naturaleza para diseñar soluciones sostenibles. Las mariposas han evolucionado para realizar vuelos de larga distancia con un gasto energético mínimo, y estas alas robóticas intentan replicar esta eficiencia con tecnología moderna.
El uso de materiales reciclables y el hecho de que no requieren baterías las convierte en una opción más amigable con el medio ambiente, alineándose con los objetivos globales de sostenibilidad y reducción del impacto ecológico.
Este proyecto demuestra cómo la integración de la biomimética y la ingeniería puede ofrecer soluciones innovadoras para los desafíos del futuro, beneficiando tanto a la tecnología como al medio ambiente.
Más información: www.tu-darmstadt.de
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