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Durchbruch in der Bauteiloptimierung

05.09.2006 - (idw) Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft

Formoptimierung und Designfindung nach der Natur ganz ohne Computer erläutert das neueste Buch von Claus Mattheck

Was früher ganze Entwicklungsabteilungen beschäftigte, kann nun auch von interessierten Laien in kurzer Zeit bewältigt werden: Ganz ohne Computer und mit wenigen Gestaltungsanleitungen gelingen Konstruktionen nach dem Vorbild der Natur. Möglich macht dies die Entdeckung des 45-Grad-Winkels als heimlicher Naturkonstante. Auf Basis seiner "Methode der Zugdreiecke" beschreibt Claus Mattheck in seinem neuesten Buch "Verborgene Gestaltgesetze der Natur" die Bedeutung einer mit einfachsten Methoden konstruierbaren "Universalkerbkontur" und den Aufbau steifer Strukturen aus weichen Materialien. Professor Dr. Claus Mattheck, Leiter der Abteilung Biomechanik am Institut für Materialforschung II des Forschungszentrums Karlsruhe, hat in den letzten 15 Jahren Computermethoden zur Simulation biologischen Wachstums entwickelt, mit denen in der Industrie seit langem mechanische Bauteile optimiert werden. Viele Autos enthalten solche Komponenten; selbst das "Skelett" des Bionik-Car von Daimler Chrysler wurde mit Matthecks Methoden nach dem Vorbild der Knochen optimiert.

"Jetzt ist uns eine deutliche Vereinfachung gelungen. Mit einem Geodreieck, mit etwas Übung sogar frei Hand, gelingen in wenigen Minuten Optimierungen, für die ein Profi früher mehrere Tage und eine teure Ausrüstung brauchte", beschreibt Claus Mattheck die Stärken seiner Methode der Zugdreiecke. "Das Ergebnis ist eine Volksmechanik zur Schadensprävention, die ganz ohne Formeln auskommt."

In seinem neuen Buch "Verborgene Gestaltgesetze der Natur" zeigt Mattheck, dass der so gefundenen Form praktisch die Bedeutung einer "Universalkerbkontur" zukommt. Ob Baumgabel, Rosenstachel, Rückenwirbel von Schaf oder Fisch, ob Bärenkralle oder -zahn, alle Formen findet er mit seinem Geodreieck in wenigen Minuten. Das Ergebnis ist immer dieselbe Form, die nur gestaltähnlich vergrößert oder verkleinert wird, eben eine Art "Universalkerbkontur" der Natur.

Der zweite Teil des Buches zeigt Leichtbau nach dem Vorbild der nichtholzigen Pflanzen, die es fertig bringen, aus weichen Materialien steife Strukturen zu bauen.

"Wer diesen zweiten Teil des Buches gelesen hat, sieht in der Natur nur noch Schubkiller: Gleitungen unterdrückende Zugseile im 45-Grad-Winkel zur Gleitlinie stecken in Blattadern, Vogelfedern, Entenfüßen, Vogelspuren, Fischgräten und vielem mehr", sagt Mattheck. "Man lernt, in Seilen zu denken. Denn Seile sind die Krone des Leichtbaus: nicht umsonst haben wir etwa dreimal so viele Muskeln wie Knochen in unserem Skelett."

Das Buch soll helfen, die Brücke zwischen Technik und Natur zu schlagen: Mit Minimalaufwand entstehen Bauteile, die zwar von Menschenhand gemacht sind, aber doch den Designregeln der Natur genügen.

Das Buch "Verborgene Gestaltgesetze der Natur" kann zum Preis von 25,-- Euro bei der Buchhandlung Mende in Karlsruhe (Telefon 0721 981610, Fax 0721 815343, E-Mail: info@mende.de) bezogen werden.

Medienvertreter können ein Rezensionsexemplar beim Forschungszentrum Karlsruhe anfordern, Telefon 07247 82-2861.


Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Joachim Hoffmann 4. September 2006

Die Farbfotos senden wir Ihnen auf Wunsch gerne zu (Telefon 07247 82-2861).

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