Zubi štakora su uzor za ideju noža koji se sam oštri

U rasponu između čovjeka, prirode i tehnike je bionika već donijela mnoštvo fascinirajućih proizvoda visoke tehnologije gdje joj je primjer bila priroda. Bionika je mlada znanstvena disciplina koja se bavi otkrivanjem rješenja koje je stvorila priroda i koju onda prevodi u tehničke koncepte. Na nedavnom industrijskom sajmu u Hannoveru je također bio izložen jedan primjer bioničkog istraživanja o kojem nam je izvještaj poslao Klaus Feldkeller:

Istraživači su nakon nekoliko piva došli do zanimljivog pitanja: zašto glodavci mogu tako oštro rezati mnoge materijale? Inženjer Marcus Rechberger:

"Kod - na primjer - sjekutića štakora vidimo kako mekana zubna jezgra nije obložena čvrstom caklinom nego se u tijeku evolucije caklina svela na tanku lamelu a mekana jezgra je izložena trošenju. Kada dolazi do opterećenja, meka jezgra se brže troši tako da rezna površina uvijek ostaje oštra. U načelu je sve to veoma jednostavno, ali u mikrostrukturi je to veoma kompleksno."

Štakori su majstori preživljavanja i poznato je da su sposobni zubima se probiti gotovo svugdje. Zato su inženjeri potražili savjet kod drugih stručnjaka:

"Prvo smo potražili stručan savjet stomatologa a surađujemo sa sveučilištom Witten/Herdecke i paleontologijom sveučilišta Bonn. Mi smo istraživali kakva opterećenja i zahtjeve postavlja industrija a sveučilišta su istraživala, koja je to struktura kod glodavaca. Ubrzo smo primjetili da postoje paralele a to načelo oštrice koja se sama oštri kod dabra ili štakora je veoma jednostavno."

Novo otkriće je došlo nakon što su malo bolje pogledali, kako štakor zapravo grize i njegove zube koji stalno rastu: staro pravilo kako samo tvrdi materijal može dobro rezati je pao u vodu. Mašine za rezanje i usitnjavanje će biti mnogo oštrije ako su sačinjeni od više slojeva različite tvrdoće:

"Mi zapravo iskorištavamo trošenje ali ga želimo pozitivno usmjeriti kako bi se noževi tijekom rezanja sami oštrili. Zato moramo prije svega razumjeti, kako do trošenja dolazi. Ako želimo stvoriti složeni materijal i ako želimo da se on troši tako da uvijek ostane oštar, onda je to trenutno najveći izazov kako bi pronašli pravu oštricu za svaku primjenu."

Marcus Rechberger i njegove kolege imaju još mnogo posla. Štakori bez problema grizu i plastiku i ciglu - ali materijal oštrice se u jednom i u drugom slučaju potpuno drugačije troši što inženjeri ispituju simulirajući proces u računalu. Ali načelo je isto:

"To si možete zamisliti kao da na oštricu tupog kuhinjskog noža pričvrstite žilet. Pravi nož tako postaje samo držač oštrice koja doista reže i što se nož više troši, oslobađa novu oštricu koja zapravo reže. To zapravo znači da želimo da se nož troši - što bi do sada značilo da postaje tuplji i da više ne pokušavamo učiniti ga tvrđim nego da trošenje upotrijebimo na koristan način. To je novi koncept."

Takve nove mašine za rezanje osobito zanima industriju plastičnih masa - kao što su mnogi od nas iskusili, što izgleda omiljena kao poslastica štakora. Ali u industriji se moraju rezati i usitnjavati ogromne količine materijala u granulat ili prah i dosadašnje mašine se treba svako malo zaustavljati i oštriti im noževe. Kod plastike tome nema alternative: tupi noževi sve više griju materijal i on se u jednom trenutku može početi taliti i lijepiti za oštrice. Rezultat onda više nije granulat, nego znatan trošak čišćenja stroja - dok on, naravno, stoji. A u starim mašinama su noževi postajali tupi i neupotrebljivi već za nekoliko sati.