Signet

BIOKON - Das Bionik-Kompetenznetz

Woelbstruktur_Blech_und_Dose

Bild: © Dr. Mirtsch Wölbstrukturierung GmbH

Forschung // 02. Januar 2017

„Bionische Wölbstrukturen“ − Die Natur als Vorbild für Ressourceneffizienz

Die Dr. Mirtsch Wölbstrukturierung GmbH in Berlin hat ein innovatives Verfahren zur Herstellung von wölbstrukturierten Materialien entwickelt. Nach dem Vorbild der Natur entwickelt und produziert die Dr. Mirtsch Wölbstrukturierung GmbH Leichtbaustrukturen aus dünnwandigen Materialien für innovative Anwendungen. Die patentierte Wölbstrukturierungstechnik arbeitet auf Grundlage eines einzigartigen, bionischen Selbstorganisationsprinzips und ist damit besonders material- und oberflächenschonend. Durch die Wölbstrukturen PowerStruct® können Bauteile bis zu 40 Prozent leichter ausgeführt werden. Eine vorveredelte Oberfläche bleibt während des Umformprozesses quasi unverändert. Es können vielfältige Synergieeffekte für innovative Lösungen genutzt werden, die den Kundennutzen von Produkten erhöhen und gleichzeitig die Umwelt schonen. Wölbstrukturierte Materialien weisen neben Material- und Energieeffizienz weitere technische Vorteile auf, weshalb sie bei unterschiedlichsten Produkten, wie Katalysatoren, Waschmaschinen oder in der Architektur bereits zum Einsatz kommen.  

 

Die Gestamp Umformtechnik GmbH nutzt beispielsweise diesen Vorteil bei der Produktion von Bauteilen für die Automobilindustrie. Die steife Struktur des wölbstrukturierten Bleches ermöglicht die Verwendung von dünnem Aluminium, wodurch erhebliche Gewichteinsparungen erzielt werden können. Darüber hinaus lässt sich durch den Einsatz des strukturierten Materials das sonst auftretende, störende Dröhnen von dünnwandigen Bauteilen vermeiden.  

 

Die Siteco Beleuchtungstechnik GmbH verwendet wölbstrukturiertes Aluminium bei der Produktion der Hexal®-Leuchte. Da das Licht der LEDs durch die Struktur optimal reflektiert wird, kann eine hohe Lichtqualität erzielt werden. Das Material dient gleichzeitig als Gehäuse und Reflektor der Lampe. Dadurch ergibt sich eine Materialersparnis von insgesamt 80 Prozent. Zudem treten bei den strukturierten Blechen weniger Verspannungen bei höheren Temperaturen auf.  

 

Das Video vom VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE) entstand im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit.

ImpulsB_Cover-Ausschnitt
3,8 Milliarden Jahre Innovationsvorsprung auf 24 Seiten - IMPULS B

Presse // 21. Dezember 2017

IMPULS B – Bionik Business Cases aus der Natur

Neu: das erste Unternehmensmagazin für Innovatoren, die auf 3,8 Milliarden Jahre Evolutionserfahrung bauen 

 

Vorsprung durch Bionik: Technische Innovationen und Best Practices nach dem Vorbild der Natur stehen im Mittelpunkt von IMPULS B, dem neuen Unternehmensmagazin von BIOKON, der Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e. V.

 

Auf 24 Seiten dreht sich alles um die intelligente Verbindung von Natur und Technik, mit der es forschenden Unternehmen gelingt, im engen Schulterschluss mit der Wissenschaft ihre Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit so voranzubringen, dass sie auf ihren Kernmärkten nachhaltig erfolgreich sind und mittel- und langfristig den Wert ihrer Marke bei Kunden und Mitarbeitenden steigern.

 

Bionisch inspirierte Leichtbaustrukturen im Flugzeug- und Fahrzeugbau setzen dabei genauso neue Bestmarken wie eine vollkommen neue Formen- und Materialsprache in der Architektur oder bisher nicht für möglich gehaltene Ausprägungen der Mensch-Maschinen-Kooperation. „Die gezeigten Beispiele aus der Bionik überraschen, begeistern und laden Innovatorinnen und Innovatoren zum Dialog mit BIOKON und dem Unternehmensforum des Bionik-Kompetenznetzes ein“, erklärt BIOKON-Geschäftsführer Dr. Rainer Erb.

 

Den „roten Faden“ von IMPULS B bilden Megatrends und sich verändernde Lebenswelten, die Unternehmen im 21. Jahrhundert besonders herausfordern: Mobilität & Logistik, Energie- & Ressourceneffizienz, Forschung & Entwicklung, Vernetzung & Digitalisierung sowie Leben & Arbeiten. Kleine Features, Portraits und Experten-Interviews vermitteln dazu ein überaus lebendiges Bild von der Bionik als Impulsgeber für echte Innovationssprünge.

 

„Bionik ist Hightech-Forschung und heute gefragt wie nie. Denn sie spielt mit Hilfe der Natur und mit allen erdenklichen Algorithmen auf Basis der Benchmarks von 3,8 Milliarden Jahren Evolutions-Optimierung die gesamte Innovationsklaviatur“, erklärt Erb. Viele Unternehmen nutzten diesen Vorsprung bereits für ihre eigene technologische Forschung und Entwicklung. IMPULS B zeige exemplarisch, wie Akteure aus den unterschiedlichsten Branchen im engen Verbund mit der Wissenschaft herausragende, zum Teil revolutionäre Innovationen in Gestalt von neuen Produkten und Organisationsstrukturen auflegten. „Diese Impulse aus der Bionik haben oft das Zeug, Branchen und Märkten ganz neue Richtungen zu weisen“, so der BIOKON-Geschäftsführer. „IMPULS B bringt dies auf den Punkt und macht Lust auf Zukunft.“

 

IMPULS B gibt es hier als PDF >> 

Materialica_Gold_Award_„Surface_and_Technology“_
Das Preisträger-Team um Christoph Neinhuis (2 v.r.).
(c) TU Dresden

Aktuelles // 22. November 2017

Materialica Gold Award 2017 für neuartige Oberflächen

Forscher vom Institut für Botanik der TU Dresden wurden am 17. Oktober 2017 in München mit dem Materialica Gold Award im Bereich „Surface and Technology“ ausgezeichnet. BIOKON-Mitglied Professor Dr. Christoph Neinhuis und sein Mitarbeiter Dr. Wilfried Konrad entwickelten zusammen mit Dr. Jörg Adam vom VDEh-Betriebsforschungsinstitut in Düsseldorf, sowie Siegfried Konietzko von der Firma Hundt & Weber (Lebronce-Alloys) in Siegen eine neuartige Oberfläche für Bauteile im Hochtemperaturbereich.

 

Ziel der Entwicklung war die Verbesserung der Standfestigkeit von Blasformen im Hochofen, wodurch sich ein enormes Potenzial für die Einsparung von Rohstoffen und Energie ergibt. Durch die Blasformen wird heiße Luft mit etwa 1200 Grad Celsius in den Hochofen gepresst, während sich in unmittelbarer Umgebung flüssiges Eisen mit bis zu 2300 Grad Celsius befindet. Daher müssen die aus Kupfer bestehenden Blasformen ständig aufwändig gekühlt werden. Trifft flüssiges Roheisen auf die Oberfläche der Form, kann diese zusätzliche Hitze oft nicht abgeführt werden und die Blasform wird beschädigt oder brennt im Extremfall durch.

 

Durch die neuartige Oberfläche, die sich an den wasserabstoßenden Eigenschaften zahlreicher biologischer Oberflächen orientiert, perlt flüssiges Roheisen von der Blasform ab, die sich daher kaum aufheizt, wodurch die Gefahr der Beschädigung und des Durchbrennens deutlich verringert wird. Damit reduzieren sich auch Stillstandszeiten am Hochofen und nachfolgend im Stahl- oder Walzwerk.

 

Die Auszeichnung wurde im Rahmen der Messe eMove 360 in München verliehen. Das Kooperationsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Quelle: Internetauftritt der TU Dresden, Anne Göhre

AVK-Preis
Das Preisträger Team erhielt den Bronze-AVK-Innovationspreises 2017 für die bionische Fassadenverschattung Flectofold.

Aktuelles // 02. Oktober 2017

Fleischfressende Pflanze inspiriert Architektur

Für die Entwicklung der bionischen, gelenkfreien Fassadenverschattung „Flectofold“ nach dem Vorbild der fleischfressenden Wasserfalle (Aldrovanda vesiculosa) sowie der Streifenwanze (Graphosoma italicum) ist ein Konsortium verschiedener Arbeitsgruppen aus Stuttgart, Freiburg, Denkendorf und Tübingen am 18. September 2017 mit dem dritten Platz des AVK-Innovationspreises 2017 in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“ ausgezeichnet worden. Die AVK (Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. und AVK-TV GmbH) prämiert im Rahmen des „International Composites Congress“ in Stuttgart alljährlich herausragende Innovationen im Bereich Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) / Composites. Besonderer Wert wird dabei auf das Thema Nachhaltigkeit gelegt.

 

Der Flectofold ist eine hinsichtlich Bewegungsprinzip und Materialstruktur biologisch inspirierte gelenklose Fassadenverschattung für doppelt gekrümmte, komplexe Außenfassaden. Als biologische Ideengeber wurden die fleischfressende Wasserfalle (Aldrovanda vesiculosa) und die Streifenwanze (Graphosoma italicum) herangezogen. Inspiration für den gelenkfreien und effizienten Bewegungsmechanismus des Flectofolds war die schnelle Fangbewegung von Aldrovanda, welche anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen analysiert wurde. Die Bewegung wurde in mehreren Schritten abstrahiert und als „curved-line-folding“-Prinzip in die Technik übertragen. Hier sind zwei steife Flügel und eine steife, elliptisch geformte Mittelrippe durch eine Biegezone mit geringerer Steifigkeit verbunden. Die Durchbiegung der Mittelrippe initiiert das Auf- und Zuklappen der Flügel. Mittels computergestützten Simulationen konnte gezeigt werden, dass der Radius der Mittelrippe die für die Bewegung notwendige Aktuierungsenergie und gleichzeitig die Stabilität unter Wind- und Schneelasten bestimmt. Beim Flectofold wurde diesbezüglich auf ein ausgewogenes Verhältnis geachtet. Die funktionelle Morphologie des Wanzenflügels, welche ein gelenkloses Falten ermöglicht, wurde mittels verschiedener mikroskopischer Methoden untersucht. Die Resultate gaben Aufschluss über mögliche Gestaltungsrichtlinien für den Laminataufbau von faltbaren Faserverbundkunststoffen.

 

Der Flectofold wurde ursprünglich als Fassadenverschattungssystem insbesondere für doppelt gekrümmte Außenfassaden konzipiert. Das Funktionsprinzip lässt sich prinzipiell aber überall in der Technik einsetzen, wo bewegliche und wartungsarme Klapplamellen oder Regler benötigt werden, wie sie etwa in Lüftungsklappen, Öffnungs- oder Schließklappen oder adaptiven Klappmechanismen für Luft- und Raumfahrttechnik vorkommen. In diesem Zusammenhang ist vor allem die Bewegungsverstärkung basierend auf dem „curved-line-folding“ interessant, bei der eine relativ geringe Verformung der Mittelrippe zu einer großen Bewegung der Flügel führt. Der Flectofold wird mit einem pneumatischen, textilen Kissen, das hinter der Mittelrippe liegt, aktuiert. Durch Aufbau von lediglich 0,3 bar Luftdruck im Kissen werden im Flectofold große Bewegungen realisiert, die mit keinem anderen heutigen technischen System erreicht werden können. Herkömmliche Verschattungssysteme bestehen im Gegensatz zum Flectofold aus mehreren Einzelteilen, die über mechanische Gelenke miteinander verbunden sind. Je komplexer die Krümmungen der Außenfassaden, desto mehr Verbindungselemente sind erforderlich. Die häufigste Versagensursache solcher Systeme ist mechanischer Abrieb in den Gelenken, wodurch die Dauerfestigkeit der Systeme herabgesetzt und Wartungen notwendig sind. Der Flectofold kommt ohne Gelenke aus, so dass das gesamte System störungs- und wartungsarm betrieben werden kann.

 

Das Preisträger-Team :
Prof. Dr. Thomas Speck, Dr. Simon Poppinga & M.Sc. Anna Westermeier (Plant Biomechanics Group Freiburg/Botanischer Garten der Universität Freiburg), M.Sc. Larissa Born (ITFT Universität Stuttgart), Prof. Dr. Götz Gresser & Prof. Dr. Markus Milwich (Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) Denkendorf), Prof. Dr. Manfred Bischoff & M.Sc. Renate Sachse & (IBB Universität Stuttgart), Prof. Dr. Jan Knippers, M.Sc. Axel Körner, M.Sc. Anja Mader, M.Sc. Saman Saffarian & Dipl.-Ing. Gundula Schieber & (ITKE Universität Stuttgart) und Prof. Dr. Oliver Betz & M.Sc. Paavo Bergmann (Universität Tübingen).

Statuette_Bionic-Award_03
Die Bionic-Award-Statuette ist eine stilisierte Diatomee und soll als Symbol für den reichen Schatz, den die Natur als Vorbild für Übertragungsmöglichkeiten in die Technik bietet dienen. Design: Pohl Architekten.

Aktuelles // 21. September 2017

Bewerbungsstart Bionic Award 2018

Zum sechsten Mal wird im Oktober 2018 der internationale Bionic-Award verliehen. Der mit 10.000 Euro dotierte Preis richtet sich an Nachwuchswissenschaftler aus der ganzen Welt. Bis zum 29. Februar 2018 können Bewerbungen eingereicht werden.

 

Mit dem internationalen Bionic-Award wird eine herausragende Arbeit beispielsweise in Form einer bionischen Produktentwicklung, einer Bachelorarbeit oder einer Dissertation/Habilitation, ausgezeichnet, die innerhalb der letzten zwei Jahren vor dem Einreichungstermin fertiggestellt wurde. Teilnehmen können sowohl Einzelpersonen als auch Teams. Eine internationale, aus hochrangigen Bionik-Fachleuten zusammengesetzte Jury ermittelt den oder die Preisträger.

 

Informationen zu den Bewerbungsvoraussetzungen und den in englischer Sprache einzureichenden Unterlagen können Sie hier herunterladen >> 

Dr. Rainer Erb und Jessica Rudolph

Kontakt

Geschäftsstelle

BIOKON - Bionik-Kompetenznetz

 

Dr. Rainer Erb | Geschäftsführer

Jessica Rudolph | Assistentin des Geschäftsführers

 

 

Ackerstraße 76

13355 Berlin 

Tel. +49.(0)30.46 06 84 84

E-Mail: kontakt@biokon.de