Winzige neuartige Drohnen fliegen jetzt ohne einen Motor im eigentlichen Sinn. Sondern vom Boden ausgehender Schall einer bestimmten Frequenz hält sie in der Luft, lenkt und treibt sie vorwärts. Die Entwickler von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) nutzen dafür ein Phänomen, das als Helmholtz-Resonanz bezeichnet wird: Diese tritt auf, wenn ein über eine Öffnung strömender Luftstrom die in einem Hohlraum eingeschlossene Luft dazu bringt, hin und her zu schwingen. Bei bestimmten Frequenzen werden diese Schwingungen deutlich stärker und erzeugen einen Ton einer bestimmten Frequenz.
Als die Ingenieure diesen Prozess genauer untersuchten, fanden sie heraus, dass es auch umgekehrt funktioniert. Von aussen erzeugter Schall kann eingeschlossene Luft in Bewegung versetzen, sodass sie über eine Öffnung fokussiert entweicht. Diesen Mangel gleicht Luft aus, die von aussen in den Hohlraum strömt, allerdings diffus. Es entsteht ein Schub, weil ein diffuser Luftstrom weniger Kraft hat als ein konzentrierter. Auf die EPFL-Drohnen übertragen, entwickelt sich daraus Antriebsenergie. Das ist möglich, wenn der Hohlraum, in dem die Luft durch Schall aktiviert wird, eine ganz bestimmte Form hat.
Die Drohnen mit den "luftigen Motoren" werden per 3D-Druck aus Kunststoff, Glas oder gummiartigen Polymeren hergestellt. So entstanden Boote und flugfähige Drohnen. Die winzigen Flieger treiben die EPFL-Ingenieure mit Ultraschall an, die Boote mit hörbaren akustischen Wellen. Die Motoren bestehen aus je drei Hohlräumen, die in die Struktur der Geräte integriert sind. Die Hohlräume sind auf je eine Frequenz abgestimmt, können also selektiv angesteuert werden. Dadurch lassen sich die Geräte lenken.
Von den fliegenden Drohnen bauten die Ingenieure mehrere Varianten, darunter ein nur 150 Mikrogramm schweres Modell, das seine Hohlräume zur Erzeugung von direktem Schub nutzt, sodass es wie eine Rakete startet. Eine andere Drohne ist mit Flügeln ausgestattet, die von der durch Schall mobilisierten Luft angetrieben werden. Sie erreichen bis zu 13.000 Umdrehungen pro Minute, um einen stabilen, helikopterähnlichen Flug zu ermöglichen. Die Innovation der EFPL-Forscher wurde vor Kurzem im Fachjournal "Science Advances" publiziert.
In Zukunft sollen weitere auf Schall reagierende Hohlräume in ein flexibles Gerät eingebaut werden, von denen jeder auf eine andere Schallfrequenz reagiert. "Dadurch könnten sich bestimmte Teile des Geräts bewegen, verbiegen oder vibrieren, was zu aerodynamischen Robotergeräten führen könnte, die als Reaktion auf Schall ihre Form ändern", so Selman Sakar, der das EPFL-Labor Microbiorobotic Systems (Microbs) leitet, abschliessend.
