Emily Suzuki
Elevate your design and manufacturing processes with Autodesk Fusion
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Wegen des Klimawandels sind viele Korallenriffe der Erde von Korallenbleichen betroffen. Coral Maker geht dieses Problem mit dem Anpflanzen von Millionen Korallen im Jahr direkt an und verwendet dazu Fusion 360.
Viele Menschen stellen sich unter einem „Korallenriff“ ein buntes Ökosystem biologischer Arten vor, die auf dem Meeresboden zusammen existieren. Sie denken an Schnorchelparadiese für den Urlaub und vielleicht sogar an den hoffnungsvollen Film Findet Nemo. Doch die bittere Realität sieht anders aus: Wegen des Klimawandels sehen viele der Riffe auf der Erde eher wie unbewohnte Geisterstädte aus. Der Grund: Ein Prozess, der als Korallenbleiche bezeichnet wird. Zur Korallenbleiche kommt es, wenn die Temperaturen des Ozeans so stark ansteigen, dass sie sich auf die Biologie der Korallen auswirken. Die Korallen geraten dadurch in einen starken Stresszustand, werden weiß, und viele sterben ab.
Dieses einfarbige Aussehen ist sicherlich von einer ganz eigenen, gespenstischen Schönheit, doch es ist definitiv nicht gesund für unseren Planeten. „In Korallenriffen lebt eine unglaubliche Artenvielfalt, und sie haben eine wichtige ökologische Funktion“, erklärt Dr. Taryn Foster, Gründerin von Coral Maker. „Ihre Struktur schützt außerdem unsere Küsten, denn sie bietet eine Barriere gegen Sturmfluten und Küstenerosion.“
Coral Maker ist ein australisches Unternehmen, das Korallenriffe mit einem innovativen, schnell wirkenden Ansatz wiederherstellen möchte. Foster ist selbst Korallenbiologin und begeisterte Taucherin. Sie suchte nach Möglichkeiten, ihre wissenschaftliche Erfahrung mit ihrem Familienunternehmen zu verbinden. So begann sie, darüber nachzudenken, wie sie ihren Hintergrund als Wissenschaftlerin nutzen konnte, um Korallenriffe aktiv wiederherzustellen. Ihre Familie ist in der Mauerwerkfertigungsbranche tätig und stellt Kalksteinblöcke und andere Produkte für die Baubranche mit eigenen Maschinen her. Dann kam der Geistesblitz: Wie wäre es, wenn diese Maschinen zur schnellen Fertigung von Skeletten für Korallen eingesetzt würden?
Beim üblichen Korallenwiederherstellungsprozess wird ein kleines Fragment von einer lebenden Koralle aus einer bestehenden Kolonie herausgeschnitten. Aus diesem Fragment wächst ein eigenes Skelett, das sich irgendwann zu einer größeren Kolonie entwickelt. Doch dieser Prozess hat ein Problem: Er dauert zu lange. Das natürliche Wachstum von Korallen vollzieht sich sehr langsam. (Es dauert etwa drei bis zehn Jahre, bis aus einem Fragment ein eigenes, erwachsenes Skelett heranwächst.) Coral Maker will diesen Prozess beschleunigen und versorgt dazu diese winzigen Korallenfragmente mit vorgefertigten Skeletten.
Um wirklich etwas zu bewirken, müssen jedes Jahr Millionen Korallen gepflanzt werden. Genau das hat Coral Maker vor.
Suche nach einer Lösung zur Beschleunigung des Korallenwachstums
Coral Maker entstand vor einigen Jahren. Über ein Fulbright-Stipendium an der California Academy of Sciences zog Foster 2019 nach San Francisco. In der Hoffnung, ihr Konzept weiterentwickeln zu können, bewarb sie sich anschließend für das Outsight Network von Autodesk Research, ein globales Weiterbildungsprogramm am Autodesk Technology Center in San Francisco. Foster wurde angenommen und legte los: Im Rahmen des Pro-Bono-Programms der Autodesk Foundation nahm sie die Arbeit mit einem Team aus Autodesk-Fachkräften unterschiedlicher Fachrichtungen (z. B. Robotik, Fertigung, Ingenieurwesen und Marketing) auf. Über das Technology Impact Program von Autodesk hatten Foster und ihr Team auch Zugriff auf Autodesk-Software.
Während der Pandemie zog Foster wieder nach Australien. Das Team arbeitete jedoch weiterhin gemeinsam an der Entwicklung und Prototyperstellung von Gussformen in Fusion 360 für die Massenfertigung von Korallenskeletten. Außerdem testete es Robotersysteme für das Anpflanzen von Korallenstecklingen. In ihrem Familienbetrieb konnten die Gussformen auch in einer Fabrikumgebung getestet werden. Außerdem ist es Foster gelungen, verschiedene Versionen der Prototypen an lebenden Korallen bei den Abrolhos-Inseln in Höhe der Küstenstadt Geraldton (Westaustralien) im Ozean zu testen.
„Die Zusammenarbeit in Fusion 360 ist für unsere Arbeit bei Coral Maker entscheidend. Ich sitze im englischen Birmingham, dann haben wir das Team in San Francisco, und Taryn ist in Westaustralien. Jeder von uns kann das Modell in seiner jeweiligen Zeitzone aktualisieren, und alle Änderungen sind sofort für alle Projektbeteiligten weltweit verfügbar.“
– Tom Hemans, Manufacturing Specialist, Autodesk
Die additive Fertigung ist auch hilfreich bei der Entwicklung der endgültigen Skelett-Konstruktionen. Foster muss die Prototypen testen, um sicherzustellen, dass sie die richtige Form haben und im Wasser trotz Taucherausrüstung einfach zu handhaben sind.
„Taryn kann ein Fragment aus dem Fusion 360-Modell mit 3D-Druck anfertigen“, erklärt Tom Hemans, Manufacturing Specialist bei Autodesk. „Anhand einer physischen Kopie kann sie uns zusätzliches Feedback geben, beispielsweise darüber, an welcher Stelle das Modell leichter zu greifen ist. Anhand dieser Anregungen können wir dann weitere Iterationen erstellen.“
Für die Herstellung der Gussformwerkzeuge aus Metall verwendet das Team außerdem CNC-Maschinen. Die Gussformwerkzeuge benötigt das Team später für die Massenproduktion der Korallenskelette.
Fortschritte bei der Rettung von Korallenriffen
Die Fertigung der Skelette aus recyceltem Verbundstein bietet die Möglichkeit, täglich 10.000 Skelette mit Platz für jeweils sechs bis acht Korallenfragmente zu produzieren. Doch das Anpflanzen der Fragmente ist schwierig. Bei diesem Prozess spielt die Robotik eine entscheidende Rolle. Den perfekten Greifer zu finden, der die Koralle aufnehmen kann, ohne sie zu beschädigen, ist schwierig. Das Team experimentiert mit Fusion 360 und den darin enthaltenen Elektronikentwurfsfunktionen, um neue Lösungen zu finden.
„Es gibt einen pneumatischen Greifer, den wir vielleicht verwenden werden. Allerdings bietet er nicht den Radius, den wir brauchen“, erklärt Nic Carey, Senior Principal Research Scientist & Engineer bei Autodesk. „Mit Fusion 360 fügen wir dem Greifer weiche Verlängerungen mit Silikon hinzu, die ebenfalls problemlos per Massenproduktion hergestellt werden können.“
Coral Maker wirbt derzeit Spenden für eine Pflanzphase ein, um die Forschungs- und Entwicklungsphase abzuschließen und die Lösungen auf den Markt zu bringen. Als nächste Schritte sind Tests des Robotersystems im Feld und umfangreichere Versuche an Korallen im Meer vorgesehen. Anschließend soll ein großes Pilotprojekt zur Erprobung des gesamten Prozesses in der Praxis stattfinden.
„Die Umsiedlung von Korallen bzw. die unterstützte Migration fasziniert mich. Genau dabei kann Coral Maker meines Erachtens viel bewirken“, so Foster. „Ich möchte, dass sich etwas ändert, und ich möchte, dass unsere Korallenriffe die nötige Unterstützung erhalten.“
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