Lessen van de octopus
Zo lang hij zich kan herinneren, kijkt Paul Breedveld (3mE) met veel belangstelling naar natuur, anatomie en techniek. Hoe werkt het? Waarom werkt het zo? Kan het beter?
De kamer van prof.dr.ir. Paul Breedveld lijkt op een vreemdsoortig museum. Waar anders vind je een open gezaagd differentieel tussen een anatomisch model van een hoofd en een mechanische rekenmachine?
Octopus, slang en sluipwesp stonden model voor veel vindingen van de sectie minimaal invasieve chirurgie en bio-geïnspireerde technologie (faculteit 3mE). Zo stond de legboor van de sluipwesp model voor de ontwikkeling van ’s werelds dunste zichzelf voortbeweegbare naald (van nog geen halve millimeter dik). En de beweeglijke arm van de octopus leidde tot een naar alle kanten beweegbare tip bij sleutelgatoperaties.
Inspiratie is geen imitatie, zegt Breedveld. Experimenteel zoöloog Johan van Leeuwen (Wageningen Universiteit & Research) toonde hem de anatomie van inktvistentakels.
“Zo’n tentakel is bijzonder, omdat er geen botten in zitten”, vertelt Breedveld. “Hij bestaat uit alleen maar spieren die in allemaal verschillende richtingen lopen. Als de kringspieren rondom worden aangespannen, dan wordt de tentakel dunner en langer. Als de spieren in de lengterichting worden aangespannen, dan wordt de tentakel korter en dikker. Door de juiste combinatie van aanspannen en ontspannen, kan de tentakel allerlei vormen aannemen of verstijven.’’
De vertaling in een mechanisch apparaat met een krans van kabels omgeven door twee veren was een Eureka-moment. Wel duurde het nog een jaar voordat hij een werkend prototype had met 20 kabels binnen een dikte van 5 millimeter. Ingenieurs streven naar minimalisatie van het aantal onderdelen, maar de octopus leerde hem het aantal onderdelen juist te maximaliseren.
Bio-geïnspireerde technologie is geen eenmansbeweging, benadrukt Breedveld, die een groep leidt van drie onderzoekers (Dimitra Dodou, Gerwin Smit en Aimée Sakes), negen promovendi en twee fijnmechanici. Toen Breedveld de eerste bestuurbare tip ontwikkelde, was het aantal onderdelen nog bezwaarlijk. De opkomst van 3D-printtechniek heeft die bezwaren opgelost. Zo werd het mogelijk om niet één beweegbaar segment te maken, maar een serie van vijftien segmenten die elkaars stand overnemen als een treintje over een bochtig spoor.
Meer op: bitegroup.nl