De snavel als inspiratiebron voor industriële grijpers


Foto: De natuur als uitvinder

Snavels zijn een sterk staaltje technisch vernuft uit de natuur. Voor vogels is hun snavel een belangrijk stuk gereedschap om aan voedsel te komen. Hierbij eet ieder vogeltje zoals het gebekt is. Dit zag ook de ‘godfather’ van de evolutietheorie, Charles Darwin, tijdens zijn bezoek aan de Galápagoseilanden. Daar trof hij de later naar hem vernoemde Darwinvinken aan. Deze vinken stammen allemaal af van enkele vinken die ooit vanuit het vasteland van Zuid-Amerika op de afgelegen eilanden terecht zijn gekomen.

Deze kolonisten vonden op de eilanden verschillende voedselbronnen. In de loop van de evolutie ontwikkelden zich uit dit kleine groepje ‘vasteland-vinken’ verschillende typen ‘eiland-vinken’. Elk type Darwinvink heeft een speciale snavelvorm, geschikt voor specifieke soorten voedsel. Er ontstond als het ware een gereedschapskist van de Galápagos: bekken die kunnen klemmen, breken, knippen, plukken, knabbelen en strippen. Al deze vogelbekken doen niet onder voor de tangen die wij tussen onze eigen gereedschap aantreffen. De bek van een tang heet dan ook niet voor niets een bek.

Naast snavels die op tangen lijken zijn er nog vele andere gereedschappen te ontwaren. Denk aan de zeef van de flamingo, het schepnet van de pelikaan, de beitel van de specht, het pincet van het roodborstje, het rietje van de kolibrie en de speer van de reiger.

Snavels zijn niet alleen voor de voedselvoorziening, maar zijn vaak multifunctioneel. Zo wordt een snavel ook gebruikt om het verenkleed te verzorgen, de jongen te voeren, objecten te manipuleren, te vechten of om er ‘sexy’ uit te zien met een heel opvallende snavel. Ooievaars gebruiken hun snavel om te klepperen, het enige geluid dat ze kunnen maken.

De toekan is een vruchteneter met een grote bek. Met zijn lange snavel kan hij ver reiken en hoeft hij niet van plaats te veranderen om bij het fruit te komen. De XXL vogelbek dient echter niet alleen de luiheid, maar wordt ook als koelsysteem gebruikt. Door het grote oppervlak van de snavel kan de tropische toekan veel warmte aan de omgeving afgeven, net als de Afrikaanse olifant dat met zijn grote oren doet.

Ondanks de enorme toeter is de toekan niet topzwaar en valt dus niet continu op zijn snufferd. Snavels zijn lichtgewichtconstructies die voornamelijk uit lucht bestaan, met stutten van bot voor voldoende stevigheid. Hoewel de voorouders van vogels, de dinosaurussen, een bek vol tanden hadden, zijn snavels tandeloos. Tanden zijn zwaar en dat is voor een vliegend dier niet handig.

Pantograaf
Met al dit vernuft kon het niet uitblijven dat snavels de inspiratiebron werden voor slimme techniek. Een voorbeeld is een innovatieve industriële grijper. De grijper is net als een snavel licht van gewicht door een ‘luchtige’ constructie die wordt vervaardigd via een 3D-printtechniek van een titaniumlegering. De gunstige verhouding tussen kracht en gewicht maakt dat de powergrijper energiezuinig is.

In tegenstelling tot traditionele grijpers kan de powergrijper zijn bek, bestaande uit twee ‘vingers’, ver openen, zonder zelf groot te zijn. Deze compacte bouw is gebaseerd op de mechanica van het openen en sluiten van snavels, een complex systeem van botten en spieren. In de grijper werd dat geïmiteerd met een constructie die deels aan een pantograaf doet denken, een ouderwets, maar effectief hulpmiddel om afbeeldingen vergroot na te tekenen.

In tegenstelling tot vogels kan de powergrijper zijn bek vervangen door andere soorten vingers. En doordat de grijper zijn bek ver open kan trekken, kunnen objecten van verschillende groottes en vormen worden gehanteerd.


Foto: Festo Powergripper

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 28 oktober 2016

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84