Transportlösung der Zukunft 10.01.2015, 06:55 Uhr

Gegenstände schweben auf Schallwellen durch den Raum

In der Industrie könnten Produkte zukünftig auf Schallwellen durch Produktionsräume schweben. An dieser Transportlösung tüfteln brasilianische Ingenieure. Ihr Levitator erzeugt eine stehende Schallwelle, auf der Gegenstände surfen.  

Bislang können nur Styroporkügelchen auf der stehenden Welle schweben. Die Ingenieure wollen ihren Levitator aber für schwerere Gegenstände fit machen. Dann könnte er zur Transportlösung für die Industrie werden. 

Bislang können nur Styroporkügelchen auf der stehenden Welle schweben. Die Ingenieure wollen ihren Levitator aber für schwerere Gegenstände fit machen. Dann könnte er zur Transportlösung für die Industrie werden. 

Foto: M. Andrade/ University of São Paulo

Es ist wie im Märchen: Die frisch gepressten Kopfschmerztabletten schweben wie von Zauberhand getragen durch die Luft zum Verpackungsautomaten, der sie in die Blisterverpackung sperrt. Als Transportmittel dient Ultraschall. Er bildet, wenn man es richtig macht, eine stehende Welle, auf der die Pillen ruhen wie auf einem Löffel.

Unmöglich? Derzeit noch, weil Pillen zu schwer und zu groß sind. Mit kleinen Styroporkügelchen funktioniert das Zauberkunststück allerdings schon. Das haben Marco Andrade von der Universität Sao Paulo und seine Kollegen bewiesen. Die sogenannten Levitatoren benötigten eine Schallquelle und einen Resonator – das ist ein System, das, angeregt durch die Schallwellen, mit gleicher Frequenz schwingt. Dadurch entsteht eine stehende Welle, auf der kleine Partikel schweben. Die Brasilianer haben eine solche stehende Welle mit geringem technischem Aufwand erzeugt. „Wir überlagern die emittierte und die erste reflektierte Welle“, erklärt Andrade. Als Reflektor dient ein hartes Material, das Schallwellen nicht verschluckt, sondern zurückwirft.

Gebogene Kette aus schwebenden Kügelchen

Die Forscher ließen mit Hilfe ihres Levitators eine ganze Reihe von Kügelchen schweben. Sie blieben im Kraftfeld gefangen, auch wenn sich der Reflektor bewegte. Selbst eine gebogene Kette aus schwebenden Kügelchen sei machbar, sagen die Forscher. Ihrer Ansicht nach könnte diese Methode ein wichtiger Schritt hin zu konkreten Anwendungen sein: „Moderne Fabriken nutzen Hunderte von Robotern, um Teile von einem Ort zum anderen zu bringen“, so Andrade. Mit einem akustischen Levitator wäre das berührungslos möglich.

Ein Levitator benötigt eine Schallquelle (oben) und einen Resonator (unten), der, angeregt durch die Schallwellen, mit gleicher Frequenz schwingt. Dadurch entsteht eine stehende Welle, auf der kleine Styroporkügelchen schweben können.  

Ein Levitator benötigt eine Schallquelle (oben) und einen Resonator (unten), der, angeregt durch die Schallwellen, mit gleicher Frequenz schwingt. Dadurch entsteht eine stehende Welle, auf der kleine Styroporkügelchen schweben können.  

Foto: M. Andrade/ University of São Paulo

Nützlich könnte dies beispielsweise in der Pharmaindustrie sein, um chemisch sensible oder sterile Stoffe zu bewegen, oder in der Chemie, um gefährliche Substanzen gefahrlos zu transportieren.

Auch Schwergewichte sollen Schweben lernen

Bisher schafft der Levitator allerdings nur Leichtgewichte: Styroporkügelchen, die einen Durchmesser von höchstens drei Millimetern haben. „Der nächste Schritt ist es nun, das Gerät so zu verbessern, dass es auch schwerere Materialien in der Schwebe halten kann“, so der Forscher. Hunde, Fledermäuse und andere Tiere, die Ultraschall hören, sollten dann aber zuverlässig ferngehalten werden.

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