Bionic Manufacturing: Teile nach Vorbild der Natur
Forscher arbeiten an idealer Innenstruktur von Baumaterialien
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Leichtbaukonstruktion: Aus Polyamid und als Simulation (Foto: Fraunhofer IWM) |
Freiburg (pte025/07.09.2011/13:55) Was die Natur in mehreren Generationen geschafft hat, versuchen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechnik IWM http://iwm.fraunhofer.de wesentlich schneller zu erarbeiten. Sie basteln an Bauteilen, die nicht mehr wiegen als nötig und dabei trotzdem mechanisch zuverlässig funktionieren. Biologische Konstrukte mit hoher Belastbarkeit dienen dabei als Vorbild.
Keine Verschwendung erlaubt
Tobias Ziegler, Mitarbeiter am Institut für Multiskalenmodellierung und Tribosimulation des IWM, erklärt pressetext, warum biologische Vorlagen so interessant sind: "Die Natur hat an vielen Stellen einfach die optimalen Lösungen für mechanische Anforderungen gefunden. Dabei achtet sie immer auf Leichtbau und eine effiziente Ausnutzung des vorhandenen Materials. Die Natur kann sich keine Verschwendung erlauben." Doch nicht nur die Mechanik ist bei der Herstellung wichtig, auch ästhetische Gebrauchsgegenstände wie ein Designerstuhl lassen sich mit dem Material herstellen. "Wir empfinden viele der natürlichen Lösungen automatisch als ästhetisch, da sie optimal an die Anforderungen angepasst sind", erklärt Ziegler.
Die Werkstücke entstehen zunächst am PC, wo die quaderförmigen Elementarzellen zunächst als Simulation gefertigt werden. Nach der Bewertung und optimalen Anpassung der Zellinnenstruktur werden einzelne Stücke "real" gefertigt, um die Strukturen mechanisch zu testen. Am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT http://www.umsicht.fraunhofer.de werden die Werkstücke aus Kunststoff Schicht um Schicht mit einem dünnen Laserstrahl in Form geschmolzen. Heraus kommen Bauteile mit ähnlich optimalen Strukturen, wie man sie in der Natur beobachten kann.
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