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Fauna und Flora als Ideen Fundus

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Fauna und Flora als Ideen Fundus Powered By Docstoc
					    08/2006             Neue Technologien                  Bionik
                                                                                  ▲

                                                           Hintergrundbericht



                                                                                                                           Vogelflug und Flugzeug: Schon Leonardo
                                                                                                                           da Vinci beobachtete um 1500 die Natur –
                                                                                                                           und entwarf erste Flugapparate.




                                                                                                                             Mann+Hummel
                                                                                                                             Die Mann+Hummel Gruppe ist ein weltweit tä-
                                                                                                                             tiger Konzern. 2005 betrug der Umsatz ca.
                                                                                                                             1,35 Milliarden Euro. Die Gruppe beschäftigt
                                                                                                                             rund 9.300 Mitarbeiter an über 40 internatio-
                                                                                                                             nalen Standorten. Das Unternehmen entwick-
                                                                                                                             elt, produziert und vertreibt technisch an-
                                                                                                                             spruchsvolle Kfz-Komponenten wie Luftfilter-
                                                                                                                             systeme, Saugsysteme, Flüssigkeitsfiltersy-
                                                                                                                             steme und Innenraumfilter für die Automobilin-
                                                                                                                             dustrie sowie Filterelemente für die Wartung
                                                                                                                             und Reparatur von Kraftfahrzeugen.



                                                                                                                           Optimierungsstrategien auf technische Pro-

                      Fauna und Flora                                                                                      blemstellungen. Die Evolution habe, so Te-
                                                                                                                           schner, gezeigt, dass sie in der Lage ist, für Auf-
                                                                                                                           gaben in der Regel eine optimale Lösung zu
                                                                                                                           finden – sei es die hoch belastbare Tigerkralle

                      als Ideen-Fundus                                                                                     oder das isolierende Eisbärenfell. Der Entwik-
                                                                                                                           klungsweg zu solchen Lösungen lässt sich heu-
                                                                                                                           te am Computer simulieren – und damit die
                                                                                                                           Optimierung von Bauteilen vorantreiben. Da-
                                                                                                                           bei wird nicht einfach die Natur selbst kopiert
                       Wie ein Filterhersteller die Bionik in seine Produktentwicklung integriert                          wie beim Bionik-Klassiker Klettverschluss, son-
                                                                                                                           dern Entwickler wenden Methoden der Natur
                       Beim Flugzeug, Klettverschluss oder widerstandsminimierten Speedo-                                  an, um zu besseren Produkten zu kommen.
                       Schwimmanzug und anderen technischen Lösungen stand die Natur Pate.                                 Das hat den großen Vorteil, dass der zugrunde
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                                                                                                                           liegende Mechanismus auf alle möglichen
können Sie sich        Auch bei Mann+Hummel fließen seit einigen Jahren Erkenntnisse aus der Bio-
im Internet unter                                                                                                          Bauteile angewendet werden kann.
www.konstruktion.de    logie in technische Anwendungen ein.                                                                   Diese Bauteiloptimierung nach dem Mu-
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                                                                                                                           ster der Evolution bietet eine Reihe von Vor-
                                                                                                                           zügen. Das Beispiel Saugrohr macht deutlich:
                      ▲
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                              Der     „leitende     Bioniker“     bei    Natur einige Beispiele für Filtration, die noch   Es gibt wenige Bereiche, die lokal sehr hoch
                      Mann+Hummel ist Dr. Ing. Matthias Te-              nicht erforscht sind. Wir haben die Barben ei-    beansprucht sind, während die meisten Berei-
                      schner. Doch wo liegt der Nutzen der Bionik        nes Wales, Seepocken, verschiedene Korallen       che niedrig belastet werden. Dabei ist klar, die
                      für sein Unternehmen – kann Teschner darauf        und Schwämme oder auch Muscheln und               Bauteile werden immer in solchen Bereichen
                      hoffen, dass ihm die Natur auf dem Gebiet der      Austern. Das alles sind Filter, und es wäre       zuerst verschleißen, in denen die Spannun-
                      Filtertechnik einmal so etwas Geniales wie         interessant zu untersuchen, wie sie funktio-      gen extrem hoch sind. Anders herum heißt
                      den Klettverschluss frei Haus liefert?             nieren. Man findet hier schon gewisse Ansät-      das: Wenn es gelingt, diese Bereiche zu ver-
                         Aus Sicht des Ingenieurs wäre so etwas          ze, die man aber aufbereiten muss, wenn man       bessern, lässt sich die gesamte Lebensdauer
                      „natürlich ein Glücksfall, der sich nicht ernst-   sie nutzen möchte.“ Die größte Bedeutung          eines Bauteiles deutlich erhöhen. Teschner:
                      haft einplanen lässt. Es gibt allerdings in der    hat für Mann+Hummel die Übertragung von           „Ich muss nur an gewissen Stellen Material



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                                                                                                        Bionik      Neue Technologien                     08/2006




Die Krallen eines
   Tigers sind als
 logarythmische
 Spirale geformt,
 die auch bei ho-
   her Belastung
 nicht bricht. Für
   BMW war dies
   Vorbild für die
  optimale Spei-
chenstruktur des
Motorrads K 1200.
                                                                                                    „Ohne Innovation können wir
                                                                                                    nicht mehr existieren. Unsere
                                                                                                    Chance ist die Flucht nach vorne.
                                                                                                    Deutschland hat in der Bionik
                                                                                                    eine Vorreiterrolle.“
                                                                                                                            Dr.-Ing. Matthias Teschner,
                                                                                                                  Leiter Simulation bei Mann+Hummel

anlagern und kann mit einem möglichst ge-        Fertigungskosten verursacht.“ Der Mann+            al, wie wir letztendlich einmal die Bionik als
ringen Zuwachs an Bauteilmasse die Lebens-       Hummel-Ingenieur betont: „Wenn wir die lo-         Ideenkasten oder Ideengeber für die Kon-
dauer ernorm verlängern.“                        kalen Schwachstellen herausfinden, ist gera-       strukteure verwenden können.“
   Für Unternehmen wie Mann+Hummel               de das Schöne daran, dass wir in der Regel            Auf die Frage, ob er denn heute schon sei-
sind solche Optimierungen mittlerweile sehr      mit sehr kleinen Änderungen auskommen              nen Kollegen aus der Konstruktion Hilfen für
wichtig geworden. Mithilfe der Methode der       und sehr dünnwandig konstruieren können.           neue Lösungen anbieten könne, antwortet
Computer Aided Optimization (CAO) gelingt        Denn je mehr Dickstellen ein Bauteil hat, um-      Matthias Teschner: „Wir haben Stand heute
es, lokale Schwachstellen an Bauteilen durch     so langsamer kühlt das Material ab, umso län-      nicht so etwas wie einen Katalog, in den Kon-
optimale Formgebung zu beseitigen, um eine       ger wird die Zykluszeit. Deshalb ist es enorm      strukteure hineinschauen und sich Anregun-
hohe statische und dynamische Lebensdauer        wichtig, dass wir herausfinden, wo die Bau-        gen holen könnten, wenn sie etwas Neues vor-
zu erzielen. Bionik-Experte Teschner: „Das       teile ihre Knackpunkte haben und diese dann        haben. Nicht alles, was in der Natur vor-
verstehen wir unter kunststoffgerechtem Kon-     mit möglichst wenig Materialeinsatz verbes-        kommt, haben wir verstanden oder dokumen-
struieren. Wir setzen den Kunststoff dort ein,   sern. Das zieht sich wie ein roter Faden von       tiert. Es geht zunächst einmal darum, solche
wo ich ihn brauche, und lassen ihn dort weg,     der Entwicklung über den Versuch bis hin zur       Dinge aufzuarbeiten und nutzbar zu machen.
wo er nur als Ballast wirkt.“ Das führe letz-    Fertigung durch, wenn man diese Prinzipien         Aber ich sehe das – über die Optimierung hin-
tendlich dazu, dass weniger Rohstoff einge-      konsequent einsetzt.“                              aus – als einzige Möglichkeit. Wenn man in
                                                                                                    dieser Richtung weitermachen will, müsste
                                                                                                    man jetzt in die Grundlagenarbeit investieren,
„Wenn wir die lokalen Schwachstellen herausfinden,                                                  damit man später die Ernte einfahren kann.“
kommen wir meist mit kleinen Änderungen aus.“                                                          Ob die Bionik das Gebiet ist, mit dem der
                                                                                                    deutsche Wirtschaftsstandort im internatio-
kauft werden muss; die Bauteile werden              Noch interessanter ist die Frage, ob die Bio-   nalen Vergleich Punkte sammeln kann, wird
leichter. Die Herstellungskosten sinken, und     nik über das Kopieren und Optimieren hinaus        sich zeigen. Dr. Teschner analysiert: „Ohne
der Kunde hat leichtere Bauteile, was dem Ge-    für die Zukunft weiteres Potenzial hat. Te-        Innovation können wir nicht mehr existieren,
samtfahrzeug und auch dem Kraftstoffver-         schner sieht das so: „Über die Optimierungs-       denn günstig produzieren können andere
brauch zugute kommt.                             strategien der Bionik hinaus sehe ich als weite-   Länder viel besser als wir. Unsere Chance ist
   Warum aber treibt das Unternehmen einen       ren spannenden Punkt, wie es uns gelingt, im       die Flucht nach vorne. Deutschland hat in der
so hohen Aufwand, um Schwachstellen an           eigentlichen Konstruktionsprozess Ideen und        Bionik eine Vorreiterrolle, so dass wir uns hier
Komponenten zu beseitigen? Es könnte doch        Anregungen der Bionik einfließen zu lassen.        einen gewissen Wettbewerbsvorsprung erar-
einfach auch die Wandstärke erhöhen?             Ein gezieltes Abscannen der Natur könnte uns       beiten könnten. Möglicherweise können auch
   Teschner hat eine andere Vision: „Wir         zweifellos viele Impulse geben, man muss nur       wir von diesem Netzwerk profitieren.“
könnten sicherlich hergehen und bei unseren      verstehen sie zu lesen und zu nutzen. Womit
Bauteilen die Wanddicke von 2,5 auf 3,5          wir uns jetzt beschäftigt haben, war eigentlich             Webguide
Millimeter erhöhen. Das hätte sicherlich ein     im Wesentlichen eine Verbesserung und Opti-
ähnliches Ergebnis für die mechanische Be-       mierung von bestehenden Lösungen hin zum            www.mann-hummel.com
lastbarkeit. Auf der anderen Seite hätten wir    Verbessern von Eigenschaften. Aber etwas            Mann + Hummel
                                                                                                     Direkter Zugriff unter www.konstruktion.de
aber mehr Material eingesetzt und in der Pro-    komplett Neues zu entwickeln, ist es nicht ge-
                                                                                                     Code eintragen und go drücken          ke5014
duktion eine höhere Zykluszeit, sprich höhere    wesen. Hier sehe ich noch ein großes Potenzi-
                                                                                                                                                ▲
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posted:9/9/2010
language:German
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Description: Fauna und Flora als Ideen Fundus