So leicht und stabil wie die Natur

Mit ELiSE die Baupläne der Natur entschlüsseln

ELiSE steht für Evolutionary Light Structure Engineering. Es ist eine Methode aus der Bionik, mit der hocheffiziente und stabile Leichtbaukonstruktionen entwickelt werden – Produkte vom Auto bis zum Stabsauger profitieren davon. Der Protagonist unserer neuen Ingenieurgeschichte arbeitet mit dem EliSE-Verfahren. Was sich genau dahinter verbringt, zeigen wir Euch jetzt.

Bild: N. Niebuhr, R. von der Hellen, AWI Bremerhaven1b Radiolarie

CAD-Animation der Radiolarie „Clathrocorys teuscheri“ © Alfred-Wegener-Insti¬tut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Das Vorbild aus der Natur
An der Meeresoberfläche leben Kieselalgen (Diatomen) und Strahlentierchen (Radiolarien), die mit strukturoptimierten Schalen gepanzert sind. Diese Schalen haben sich im Laufe eines evolutionären Wettrüstens als Schutz gegen Fressfeinde entwickelt und sind deshalb besonders leicht und stabil aufgebaut.

Das ELiSE-Verfahren
Die Schalenstrukturen dieser verschiedenen marinen Kleinstlebewesen werden experimentell und mit Finite-Elemente-Analysen hinsichtlich ihrer Leichtbaueigenschaften bewertet und in einer Datenbank erfasst. Mit Hilfe genetischer Algorithmen können diese Strukturen an technische Vorgaben für unterschiedlichste Bauteile angepasst werden.

Wie genau das EliSE-Verfahren funktioniert, erklärt diese Video sehr anschaulich.

Die Vorteile von ELiSE
Mit ELiSE (Evolutionary Light Structure Engineering) können Gewichtseinsparungen von bis zu 50 % im Vergleich zu klassischen Bauweisen erzielt werden, weil mit dem ELiSE-Verfahren Spannungen im Material sehr homogen verteilt werden können. Zusätzlich ist es möglich, mit ELiSE verschiedene Lösungen für ein technisches Problem zu entwickeln. Ein super Beispiel ist das Bionic Bike, das in unserer neuen Ingenieurgeschichte vorgestellt wird.

Was gibt es schon?
Das ELiSE-Verfahren wurde bei Offshore-Gründungsstrukturen von Windkraftanlagen angewendet. Das entwickelte Modell (400 t) ist um 370 t leichter als der konventionelle Tripod (770 t). Außerdem findet das Verfahren bei Hochleistungsyachten, Autofelgen, Haushaltsgeräten, medizinischen Stützverbänden oder auch im Bereich der Architektur Verwendung.

Bild: N. Niebuhr, R. von der Hellen, AWI Bremerhaven1a Gruendungsstruktur

CAD-Entwurf einer Offshore-Gründungsstruktur entworfen nach dem Vorbild von Radiolarien (Bild: N. Niebuhr, R. von der Hellen, AWI Bremerhaven)

Wer hat‘s erfunden?
Hinter ELiSE steht das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), das im Leichtbau mit dem Institut für marine Ressourcen (IMARE GmbH) in Bremerhaven kooperiert.

Was macht der VDI mit ELiSE?
Bild: Fabian StürtzVDI-Ingenieurgeschichten_Moeller_500x500In unserer neuen Ingenieurgeschichte zeigen wir, wie das EliSE-Verfahren genutzt wird, um im Leichtbau effizientere Produkte zu entwickeln – vom Auto bis zum Staubsauger. Im Vorfeld haben wir uns schon einmal angesehen, wie die Natur der Technik als Vorbild dient und was genau Bionik ist. Ihr Ihr könnt mit dem Thema Ingenieurgeschichten nicht so recht etwas anfangen? Kein Problem, wir klären auf: „Was sind eigentlich die VDI Ingenieurgeschichten?“

Bild: privatHeike SeitzAutorin: Dr. Heike Seitz
Position beim VDI: Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences
Aufgaben beim VDI: verantwortlich für die Fachbereiche Bionik und Biodiversität, Technische Regelsetzung, Durchführung von Förderprojekten, Öffentlichkeitsarbeit, Veranstaltungen

Kommentare & Pingbacks

2 Gedanken zu “Mit ELiSE die Baupläne der Natur entschlüsseln

  1. Ein wirklich höchst interessanter Artikel der wunderbar zeigt, warum es Ingenieurswissenschaften verdient haben, noch wesentlich stärker über sie zu besprechen. Jeder ist beeindruckt von dem was geschaffen wird, aber kaum jemand versteht es und kennt die Hintergründe.

    Wirklich toller Artikel. Freue mich auf die nächsten die da kommen werden … Hoffentlich :)

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