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SENDETERMIN Do, 14.6.2007 | 20:15 Uhr | Das Erste

Thema 2 Wabenstruktur

Wieder ist die Natur dem Menschen einen großen Schritt voraus. Die Antwort auf die im Studio gestellte Frage, was Schildkröten und Bienen gemeinsam haben, birgt ein Geheimnis, dass in der Natur wie selbstverständlich angewendet wird, während der Mensch erst nach intensiver Forschung Nutzen daraus ziehen kann. Die Antwort - das Sechseck.

Mit möglichst wenig und gut geeignetem Material feste Körper- oder Baustrukturen herstellen das ist ein Bestreben tierischer und pflanzlicher Organismen. Die Evolution hält alle zum Energiesparen an, beim Einsatz von Materialien ebenso wie bei der Konstruktion von Gebilden. Leichtbauweisen sind in der Natur gefragt. Aber sie müssen stabil und haltbar sein, Druck und Zugkräften standhalten.

Die Maxime "minimaler Materialaufwand bei maximaler Stabilität" hat die Biene perfektioniert. Ihr Bienenstock kann bis zu 100 kg wiegen und ist extrem stabil - er verformt sich weder bei Hitze oder Kälte, noch durch das Gewicht der Tiere. Bei Belastung verteilt sich die Spannung über viele Wabenwände und nicht punktuell durch den Körper. Ebenso ist der Panzer der Schildkröte konzipiert. Druck wird optimal abgeleitet, deshalb ist der Panzer sehr belastbar. Dennoch ist er nicht schwer, die Schildkröte trägt kein unnützes Gewicht mit sich herum.

Die Wissenschaft ist zum Thema Waben- oder Wölbstruktur eher durch Zufall gekommen. In den 30er Jahren wurde die Stabilität von U-Booten in großer Tiefe getestet. Dabei entdeckte man, dass die U-Boote stärker verbeult an die Oberfläche zurück kamen, je tiefer sie vorher getaucht waren. Man befürchtete Schaden an den Booten und glaubte, eine höhere Stabilität nur durch dickere Wände erzielen zu können, dabei machte das Prinzip der Selbstorganisation die Boote von ganz allein stabil. Seither wird diese Selbstorganisation an diversen Materialien erforscht und kann heute einen großen Teil zum Umweltschutz beitragen!

Das Experiment im Set von "Die große Show der Naturwunder" verdeutlicht, mit welch geringem Aufwand bei der Produktion von Konservendosen oder PET-Flaschen große Mengen an Material eingespart werden können. Durch Erzeugung eines Überdrucks entsteht selbstorganisierend aus dem Material heraus die mehrdimensionale Struktur. Hierbei faltet sich der Werkstoff, anstatt durch herkömmliche Formwerkzeuge bearbeitet werden zu müssen. Das Material springt aus seiner Ausgangslage durch Druck von außen in die dritte Dimension und bildet so hexagonale Strukturen. Die Oberfläche bleibt dabei völlig intakt.

Derartig strukturierte Bleche und Plastikflaschen sind belastbarer als die unstrukturierten Exemplare und können dazu noch materialsparender hergestellt werden, was zu erheblichen Energieeinsparungen und somit zum Umweltschutz beiträgt. Die Anwendungsbereiche sind vielfältig und reichen von entsprechend strukturierten Ziegelsteinen, über Waschmaschinentrommeln bis hin zur Entwicklung von Reifenstrukturen. In Leuchtmitteln wird die Wölbstruktur ebenfalls eingesetzt. Dort erreicht sie mit geringem Gewicht eine hohe Lichtausbeute bei wenig Energie und kleinem Blendeffekt.

aus der Sendung vom

Do, 14.6.2007 | 20:15 Uhr

Das Erste

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Mann schaut auf Testbild

Sendetermine

19. Mai 2018, 20:15 Uhr, HR
(Sendung vom 26. Mai 2016)