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Von Bäumen kann man eine Menge

Von Bäumen kann man eine Menge lernen, sagt Prof. Claus Mattheck vom Forschungszentrum Karlsruhe. Durch systematische Messungen und Statik-Berechnungen fand die Arbeitsgruppe des Physikers und Materialforschers: Bäume wachsen immer so, dass sie jegliche Spannungsspitzen an ihrer Oberfläche vermeiden. Daraus leiteten die Karlsruher ein Computerprogramm namens Computer Aided Optimization (CAO) ab. Mit ihm können Ingenieure in den Entwicklungsabteilungen der Industrie Bauteile entwerfen, die an der Oberfläche ebenso spannungsoptimiert sind wie Bäume: An Kerben lässt die CAO-Software etwas Material hinzu-„wachsen“, an unterbelasteten Stellen lässt sie das Bauteil schrumpfen. Rund 100 Optimierungs-Lizenzen hat das Forschungszentrum Karlsruhe bislang an Industriekunden verkauft.

Natürliche Leichtbaukonstruktionen wie Hühnerknochen und Bärenschädel standen bei der zweiten Anwendungssoftware Pate, die Matthecks Team entwickelt hat: Soft Kill Option (SKO) – zu Deutsch sinngemäß „Sanfte Entfernung“. Sehr behutsam, in minimalen Schritten, baut das SKO-Programm an einem Bauteil überall dort Material ab, wo es zur Aufnahme von Druck- oder Zugkräften nicht zwingend nötig ist. Das Ergebnis: Ein zuvor klobiger Klotz von Bauteil verwandelt sich in eine luftige Struktur aus gerundeten Stegen, die an das Innere eines Knochens erinnert – Leichtbau nach bionischen Prinzipien. Das spart Gewicht und verringert den Energieaufwand, um solche Maschinenteile zu bewegen (bild der wissenschaft 11/2000, „Mutter Natur fährt mit“).

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