Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

EuroMold 2014: Struktur aus der Natur

19.11.2014

Knochen, Zähne oder Krallen sind leicht und dennoch extrem belastbar. Möglich machen das eine komplexe innere Struktur und raffinierte Materialien. Auf der Messe EuroMold vom 25. bis 28. November in Frankfurt zeigen Fraunhofer-Forscher an einem Designerstuhl, wie sich Vorbilder aus der Natur auf neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren übertragen lassen.

Im Laufe der Jahrtausende entwickelten Knochen, Dornen oder Krallen komplexe Formen und Strukturen, um ihre Funktionen optimal erfüllen zu können. Knochenmaterial befindet sich beispielsweise nur dort, wo es wirklich nötig ist und bietet ein perfektes Verhältnis von Gewichtseinsparung und Festigkeit.


Forscher haben die Tragfähigkeit des Designerstuhls »Cellular Loop« verbessert. Dabei diente die Struktur von Knochen und Kieselalgen als Vorbild.

© Anke Bernotat, Folkwang Universität der Künste

Solche Strukturen aus der Natur möchten Forscher mit modernsten Fertigungsverfahren wie das selektive Lasersintern herstellen. Dabei wächst das Werkstück Schicht um Schicht aus einem feinen Polyamidpulver, das von einem dünnen Laserstrahl in Form geschmolzen wird. So entstehen komplexe innere Strukturen, die ähnlich robust sind wie in der Natur.

Im Projekt »Bionic Manufacturing« arbeiten die Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und der Folkwang Universität der Künste in Essen an einem Prototyp, dem Designerstuhl »Cellular Loop«.

Der innere Aufbau dieses Freischwingers wurde von IWM-Wissenschaftlern in Freiburg entwickelt. Der Stuhl ist auf der Messe EuroMold am Stand der Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung C66 in Halle 11.0 zu sehen.


Die Festigkeit des Designerstuhls haben die Forscher verdreifacht

»Wir wollen von der Natur lernen, wie man optimal konstruiert«, erklärt Dr. Raimund Jaeger, Leiter der Abteilung Biomedizinische Materialien und Implantate am IWM. »Unser Part in diesem Projekt war es, mithilfe komplexer Rechenverfahren Strukturen nach dem Vorbild der Natur zu erzeugen, mit denen sich Produkte leicht und dennoch stabil gestalten lassen.« Dazu haben die Materialexperten das komplette Bauteil – in diesem Fall den Freischwinger – am PC entlang seiner Konturen zunächst aus nahezu identischen, quaderförmigen Zellen aufgebaut.

Mit numerischer Simulation testeten sie dann die mechanischen Eigenschaften. Anschließend passten sie die Zellwände an die auf sie wirkende Last an: Je nach Belastung gestalteten sie die Wände dicker oder dünner. »Um die Rechenleistung gering zu halten, führten wir parallel zur Simulation reale Versuche durch, in denen wir die Werkstücke mechanisch prüften«, erläutert Jaeger.

»Uns ist es gelungen, die Festigkeit des Stuhls nahezu zu verdreifachen, ohne mehr Material zu verwenden.« Prof. Anke Bernotat von der Folkwang Universität hat den »Cellular Loop« entworfen. An ihm konnten die Experten zeigen, dass ihr Verfahren funktioniert. Gefertigt wurde das Designobjekt bei einem Industriepartner im Lasersinterverfahren. Das Projekt »Bionic Manufacturing« wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert.

Mithilfe der Zellstruktur können die Forscher die mechanischen Eigenschaften bei allen Werkstücken berechnen, anpassen und optimieren. Das macht das Verfahren interessant für vielfältige Anwendungen. »In unserem nächsten Projekt wollen wir zusammen mit Partnern aus der Industrie und den Kollegen von UMSICHT untersuchen, wie generative Verfahren für die Fertigung von Orthopädieschuhen eingesetzt werden können«, ergänzt Jaeger.

Thomas Götz | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/November/Struktur-aus-der-Natur.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Modulare OLED-Leuchtstreifen
17.09.2019 | Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

nachricht IT-Sicherheit „Made in Germany“ für Edge- und Cloud-Infrastrukturen
16.09.2019 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Modulare OLED-Leuchtstreifen

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, ein Anbieter von Forschung und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik, stellt auf dem International Symposium on Automotive Lighting 2019 (ISAL), vom 23. bis 25. September 2019, in Darmstadt, am Stand Nr. 37 erstmals OLED-Leuchtstreifen beliebiger Länge mit Zusatzfunktionalitäten vor.

Leuchtstreifen für das Innenraumdesign kennt inzwischen nahezu jeder. LED-Streifen sind als Meterware im Baumarkt um die Ecke erhältlich und ebenso oft als...

Im Focus: Modular OLED light strips

At the International Symposium on Automotive Lighting 2019 (ISAL) in Darmstadt from September 23 to 25, 2019, the Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP, a provider of research and development services in the field of organic electronics, will present OLED light strips of any length with additional functionalities for the first time at booth no. 37.

Almost everyone is familiar with light strips for interior design. LED strips are available by the metre in DIY stores around the corner and are just as often...

Im Focus: Womit werden wir morgen kühlen?

Wissenschaftler bewerten das Potenzial von Werkstoffen für die magnetische Kühlung

Für das Jahr 2060 erwarten Zukunftsforscher einen Paradigmenwechsel beim globalen Energiekonsum: Erstmals wird die Menschheit mehr Energie zum Kühlen aufwenden...

Im Focus: Tomorrow´s coolants of choice

Scientists assess the potential of magnetic-cooling materials

Later during this century, around 2060, a paradigm shift in global energy consumption is expected: we will spend more energy for cooling than for heating....

Im Focus: The working of a molecular string phone

Researchers from the Department of Atomically Resolved Dynamics of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, the University of Potsdam (both in Germany) and the University of Toronto (Canada) have pieced together a detailed time-lapse movie revealing all the major steps during the catalytic cycle of an enzyme. Surprisingly, the communication between the protein units is accomplished via a water-network akin to a string telephone. This communication is aligned with a ‘breathing’ motion, that is the expansion and contraction of the protein.

This time-lapse sequence of structures reveals dynamic motions as a fundamental element in the molecular foundations of biology.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Technomer 2019 - Kunststofftechniker treffen sich in Chemnitz

16.09.2019 | Veranstaltungen

„Highlights der Physik“ eröffnet

16.09.2019 | Veranstaltungen

Die Digitalisierung verändert die Medizin

13.09.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Modulare OLED-Leuchtstreifen

17.09.2019 | Messenachrichten

Geochemiker messen neue Zusammensetzung des Erdmantels

17.09.2019 | Geowissenschaften

Zuviel des Guten: Überaktive Immunzellen lösen Entzündungen aus

17.09.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics