Home | english  | Impressum | Sitemap | Intranet | KIT

Wirbel als Räder der Natur

Nach dem Vorbild von Bäumen überträgt Biomechaniker Claus Mattheck vom KIT Universalformen auf technische Bauteile. Verformung über Wirbel könnte zur Entwicklung leichter, langlebiger Bauteile beitragen.
Wirbel unter der Borke (Abbildung: Claus Mattheck/KIT)
Wirbel unter der Borke: Durch Wirbelbildung können Bäume Schubverformungen begrenzen und sich damit selbst stabilisieren. (Abbildung: Claus Mattheck/KIT)

Nach dem Vorbild der Natur lassen sich technische Bauteile optimal gestalten. Der Biomechaniker Claus Mattheck hat am KIT computergestützte Methoden sowie grafische Werkzeuge entwickelt, um leichte und langlebige Bauteile zu formen. Dabei hat der Forscher eine Universalform in der Natur entdeckt, die sich mit einfachen geometrischen Methoden nachbilden lässt. Eine Verformung über Wirbel, die Mattheck „die Räder der Natur“ nennt, sorgt für die innere Optimierung.

Der Biomechaniker Claus Mattheck untersuchte in der Abteilung Werkstoff- und Biomechanik am Institut für Angewandte Materialien (IAM-WBM) des KIT unter anderem, wie Bäume sich entwickeln und durch lastgesteuert angebautes Holz an mechanischen Schwachstellen selbst reparieren. Als er daraus Prinzipien zur Optimierung von Bauteilen ableitete, stellte er fest, dass es in der Natur eine Universalform gibt. Sie taucht in Gebirgen ebenso auf, wie in Bäumen oder Knochen.

Die äußere Gestaltung der Form zielt auf eine gleichmäßige Verteilung der Zug- bzw. Druckspannungen auf der Oberfläche ab. Die innere Verformung durch die Bildung von Wirbeln dient dazu, Gleitungen benachbarter, miteinander verbundener Flächen zu begrenzen und somit ein Abscheren zu verzögern. „Diese Wirbel sind sozusagen die Räder der Natur“, sagt Professor Mattheck. In festen Körpern machen die Wirbel nur kleine Rollbewegungen, sind aber besonders gut im toten Holz entrindeter Bäume zu erkennen. Die Universalform hat Eingang in die Industrie gefunden und ist Bestandteil der Norm DIN ISO 18459 (Bionik – Bionische Strukturoptimierung).

Ausführliche Informationen in der Presseinformation 040/2017.



or, 28.03.2017