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Thermoplast Pultrusion

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Produktentwicklung mit thermoplastischer Matrix basierend auf Strukturprinzipien des Pflanzenhalmes

(siehe auch Technischer Pflanzenhalm)

Kontakt / Contact 

Dr.-Ing. Markus Milwich
Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik, Denkendorf

E: markus.milwich@ditf.de

Projektmitglieder / Project Members

  • Dr. Markus Milwich (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF, Denkendorf)
  • Dr.  Heidemeyer (Coperion Werner & Pfleiderer GmbH & Co. KG, Stuttgart)
  • Prof. Axel Hermann (Composite Technology Center GmbH, Stade)
  • Hr. Ensinger (Ensinger Technische Kunststoffe GmbH, Nufringen)

Fördermittelgeber / Sponsor

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

 

Gekrümmte Pultrusionsprofile

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Pultrudierte Profile mit bionischen Gradierungen für gekrümmte Strukturen

(siehe auch Duroplast Pultrusion Pflanzenhalm, Thermoplast Pultrusion)

Kontakt / Contact 

Dr.-Ing. Markus Milwich
Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik, Denkendorf

E: markus.milwich@ditf.de

Projektmitglieder / Project Members

  • Dr. Markus Milwich, Dipl.-Ing. Dagmar Yilmaz (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF, Denkendorf)
  • Dipl.-Ing. Holger Purol (Faserinstitutes Bremen (FIBRE) e. V.)
  • Hr. Meinerd (Axis)
  • Dr. Klaus Jansen (Lattoflex, Bremervörde)
  • Hr. Wichmann (Invent GmbH, Braunschweig)
  • Dr. Müller (ITV Denkendorf Produktservice GmbH (ITVP) )

Fördermittelgeber / Sponsor

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

 

OSIRIS

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Selbstheilende Polymerwerkstoffe »Osiris«

Polymerwerkstoffe werden heute vielfach in Anwendungen mit hoher mechanischer Beanspruchung eingesetzt. Es ist bekannt, dass dabei Bauteile auch unterhalb der standardmäßig bestimmten Belastungsgrenze spontan versagen können. Als Ursache für diesen, als Ermüdungsbruch bezeichneten, Versagensfall wurden Mikrorisse identifiziert, die praktisch in jedem Bauteil vorhanden sind. Diese Risse wachsen bei zyklischer Belastung langsam zu überkritischen Längen an, werden instabil und führen dann schlagartig zum katastrophalen Bruch. Diese Tatsache legt es nahe, durch präventive Ausheilung oder Verfestigung einesRisses bzw. dessen Rissspitze ein weiteres Risswachstum zu unterbinden oder zumindest deutlich zu verlangsamen. Selbstheilung, die ohne einen Eingriff von außen auskommt, wäre dabei ein eleganter Lösungsweg.

Pressemappe / Press Kit (PDF)

Kontakt / Contact

Dr. rer. nat. Anke Nellesen
Fraunhofer UMSICHT

E: anke.nellesen@umsicht.fraunhofer.de

 

Projektmitglieder / Project Members

  • Dr. rer. nat. Anke Nellesen (Projektkoordination), Dipl.-Ing. Jürgen Bertling (Fraunhofer-Institut UMSICHT, Oberhausen)
  • Prof. Dr. Thomas Speck, Dr. Olga Speck (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)
  • Dr. Ulrich Frenzel (Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik GmbH+CoKG Weinheim)
  • Prof. Rolf Mülhaupt (Freiburger Materialforschungszentrum FMF, Universität Freiburg)
  • Dipl.-Ing. Robert Bloße (Gummi- und Kunststofftechnik GmbH GKT, Fürstenwalde)
  • Dipl.-Ing. Uwe Großmann (IWF Ingenieurbüro, Hirschthal)

Fördermittelgeber / Sponsor

Bundeministerium für Bildung und Forschung (BMBF): BIONA-Ausschreibung
  

 

Faserverbundwerkstoffe

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Faserverbundwerkstoffe mit graduellen Matrixübergängen (Preisträger im Ideenwettbewerb „Bionik – Innovationen aus der Natur“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung)

Das Projekt befasst sich mit der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften technischer Faserverbundwerkstoffe, um im Hinblick auf deren Einsatzfelder. Insbesondere soll eine höhere Zähigkeit und eine bessere Schwingungsdämpfung erreicht werden. Ansatzpunkt hierfür ist ein neues Konzept zur Gestaltung des Übergangs von der Faser in die Matrix, welches auf dem Vorbild der Nanostruktur der pflanzlichen Zellwand beruht.

Kontakt / Contact

Dr. habil. Ingo Burgert
ETH Zürich

E:
iburgert@ethz.ch

Projektmitglieder / Project Members

  • Dr. habil. Ingo Burgert (Projektleitung, ETH Zürich)
  • Dr. Helmut Schlaad (Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces, Golm)
  • Prof. Dr. Thomas Speck (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)
  • Dr. Markus Milwich (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF, Denkendorf)

Fördermittelgeber / Sponsor

Bundeministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Ideenwettbewerb BIONIK

 

Selbstadaptive Strukturen

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„Smart Materials“ – Adaptive, pflanzliche Strukturen als Ideengeber für innovative, technische Verbundmaterialien mit steuerbarer Form- und Steifigkeitsregulation.

Kontakt / Contact 

Dr. Marco Caliaro
Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg

E: marco.caliaro@biologie.uni-freiburg.de

Stipendiat / Scholarship Student

  • Dr. Marco Caliaro (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)

Betreuung des Promotionsprojekts/ Supervisors

  • Prof. Dr. Thomas Speck, Dr. Olga Speck (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)  


Projektmitglieder / Project Members

  • Dr.-Ing Markus Milwich, Dr.-Ing. Thomas Stegmaier (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF, Denkendorf)
  • Dr. Rolf Luchsinger (EMPA – Center for Synergetic Structures, Dübendorf, CH)
  • Dr. Jörg Hohe (Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg)

Fördermittelgeber / Sponsor

Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) (Stipendienschwerpunkt Bionik)

 

PlanktonTech

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Evolutionary principles leading to high performance lightweight constructions in Marine Plankton Organisms – fundamentals and technical applications / A Helmholtz Virtual Institute

Five aspects from the backbone of the Virtual Institute:
(1) Research on the evolution and functional morphology of marine plankton organisms,
(2) Research on new approaches to lightweight structure optimization,
(3) Exchange of methods and expertises between fundamental science and engineering,
(4) Construction of prototypes displaying principles in cooperation with partners and students,
(5) Presentation of the results
(Hannover Fair, Materialica, Science book)

Kontakt / Contact

Dr. Christian Hamm
Alfred Wegener Institute, Bremerhaven

E: christian.hamm@awi.de

Projektmitglieder / Project Members

  • Dr. Christian Hamm (AWI, Bremerhaven / Helmholtz Institut)
  • Prof. Dr. Thomas Speck (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)
  • Prof. Dr. Stanislav Gorb (Kiel Marine Science, Christian-Albrechts-Universität Kiel)
  • Dr. Thomas Stegmaier, Dr. Markus Milwich (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF Denkendorf)
  • Prof. Dr. Andrew Knoll (Harvard University, Cambridge, USA)
  • Prof. Dr. Paul Falkowski (Rutgers University, New Brunswick, USA)
  • Prof. Dr. Ingo Rechenberg (TU Berlin)
  • Prof. Dr. Göran Pohl (Leichtbauinstitut Jena)

Fördermittelgeber / Sponsor

Helmholtz Gesellschaft

 

Wandelbarer Leichtbau

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Wandelbarer Leichtbau in der Architektur – Biegsame Flächentragwerke auf der Grundlage bionischer Prinzipien

Biegsame Konstruktionen sind im Bauwesen derzeit noch weitestgehend unerforscht. Biegsamkeit anstelle komplex auszubildender Gelenke ist jedoch ein Prinzip, das einer Vielzahl von Bewegungsabläufen in der Natur zugrunde liegt. Auf Grundlage biologischer Vorbilder soll eine bionische Konstruktionsweise entwickelt werden, die Wandelbarkeit durch elastische Strukturverformung ermöglicht.

Pressemappe / Press Kit (PDF) 

Kontakt / Contact

Prof. Dr. Jan Knippers
ITKE, Universität Stuttgart

E: j.knippers@itke.uni-stuttgart.de

 

Projektmitglieder / Project Members

  • Prof. Dr. Jan Knippers (Projektleitung, ITKE, Universität Stuttgart)
  • Prof. Dr. Thomas Speck (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)
  • Dr. Thomas Stegmaier, Dr. Markus Milwich (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF Denkendorf)
  • Clauss-Markisen (Bissingen-Ochsenwang)
  • Lange + Ritter (Gerlingen)
  • Architekturbüro Rasch + Bradatsch (Leinfelden-Oberaichen)
  • S-Form (Deizisau)
  • Textilbau GmbH (Glinde b. Hamburg)
  • Pfaff-Silberblau (Kissing)

Fördermittelgeber / Sponsor

Bundeministerium für Bildung und Forschung (BMBF): BIONA-Ausschreibung

 

Impact Resistant Materials

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Impact resistant hierarchically structured materials based on fruit walls and nut shells

Die hierarchisch strukturierte Fruchtwand der Nüsse und Steinfrüchte ist von besonderem Interesse für die Entwicklung bio-inspirierter Materialien mit hoher Aufpralldämpfung und Durchschlagresistenz. Zusätzlich zum hohen Härtegrad und großen Zähigkeit zeigt der strukturelle Aufbau einiger Steinfrüchte, z.B. Cocos nucifera und Beeren der Gattung Citrus, stark dämpfende Eigenschaften. Die Fruchtwände dieser Pflanzen sollen strukturell und funktionell analysiert und ihre Eigenschaften in der Technik für die Entwicklung neuer bionischer Materialien genutzt werden.
Der Herstellungsprozess solcher Materialien benötigt innovative Fabrikationsmethoden, z.B. Rapid Prototyping, Gußverfahren hierarchischer und faserverstärkter metallischer Schwämme, für die Entwickelung metallischer Anwendungen. Die gemeinsame Analyse sowohl der technischen, als auch der biologischen hierarchischen Strukturen wird neue Ergebnisse und Erkenntnisse dieser Strukturen und es erlauben deren bionisches Potential abzuschätzen sowie Anregungen für innovative Fertigungstechniken bringen.
Potentielle Anwendungen bionischer hierarchisch strukturierter Kompositmaterialien mit hohem Aufprallschutz sind der Transport von Gefahrgütern, Schutz von Raumstationen vor Meteroiteneinschlag, Helme und weitere Schutzkleidung sowie Aufprallschutz in Fahrzeugen.

Pressemappe / Press Kit (PDF)

Kontakt / Contact

Prof. Dr. Thomas Speck
Universität Freiburg

E: thomas.speck@biologie.uni-freiburg.de

 

Projektmitglieder / Project Members

  • Prof. Dr.-Ing. Andreas Bührig-Polaczek (Projektleitung, Gießerei-Institut, RWTH Aachen)
  • Prof. Dr. Thomas Speck, Dr. Robin Seidel (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)
  • Prof. Dr.-Ing. C. Fleck (Fachgebiet Werkstofftechnik, Technische Universität Berlin)

Fördermittelgeber / Sponsor

Deutsche Forschungsgemeinschaft – SPP 1420 „Biomimetic Materials Research: Functionality by Hierarchical Structuring of Materials”

 

Membran-Leichtbau

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Innovative Konstruktions- und Regelungssysteme für den Membran-Leichtbau auf der Basis von Flugtieren mit Membranbespannung

Die Erkenntnisse zur Struktur und Funktionsweise des Flugapparates von einzigartig erhaltenen Exemplaren des Pterosauriers als auch von weiteren lebenden Tieren mit Flughäuten (Fledertiere) bzw. Insekten sollen zur Entwicklung von faltbaren Membranwerkstoffen für innovative, smarte technische Lösungen zum Bauen großflächiger Dach- und Gebäudekonstruktionen (Stadien, Flughäfen, Bahnhöfen, Schirme) und zum Fertigen mobiler Behältnisse auf textiler Basis genutzt werden.

Kontakt / Contact

Dr.-Ing. Thomas Stegmaier
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf

E: thomas.stegmaier@ditf.de

Projektmitglieder / Project Members

  • Dr. Thomas Stegmaier, Petra Schneider, Julian Sartori (Deutsche Institute für Textil- und Fasertechnik DITF Denkendorf)
  • Prof. Eberhard „Dino“ Frey, Stefanie Monninger (Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe)
  • GST Global Safety Textiles GmbH
  • Architekturbüro Oligmüller
  • Wagner Tragwerke
  • IF Ingenieurgemeinschaft Flächentragwerke
  • Walter Krause GmbH

Fördermittelgeber / Sponsor

Bundeministerium für Bildung und Forschung (BMBF): BIONA-Ausschreibung

 

Branched composites

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Biomimetically optimised branched composite fibrous structures as technical components with a high load-bearing capacity

Ziel ist die Entwicklung verzweigter, strukturoptimierter Faserverbundbauteile nach dem Vorbild hierarchisch aufgebauter, pflanzlicher Verzweigungsstrukturen für den Einsatz als technische Bauteile mit hoch belasteten Knotenpunkten, wie sie z. B. Antriebs- und Strukturbauteile darstellen. Hier eignet sich der Einsatz von innovativen hierarchisch aufgebauten Faserverbundbauteilen als Leichtbaukonstruktionen mit bionisch optimierter Faserverteilung, -verlauf und -einbettung. Biologische Vorbilder sind Verzweigungen ausgewählter Pflanzenarten mit ausgeprägter Faser-Matrix-Struktur, die im Laufe der biologischen Evolution auf verschiedenste Arten statischer und dynamischer Beanspruchung optimiert wurden, wie baumförmige Monokotyledonen (z.B. Dracaena- und Freycinetia-Arten) sowie verzweigte Säulenkakteen. Nach Analyse der hierarchisch aufgebauten Verzweigungsstellen (Verzweigungsanatomie auf verschiedenen hierarchischen Ebenen, Faserverlauf, Feinstruktur der Fasern) und der mechanischen Bedeutung der spezifischen Faseranordnungen, werden bestehende Fertigungsmethoden modifiziert, z.B. spezielle Flechttechniken für verzweigte Hohlstrukturen entwickelt, um innovative Faserverbundstrukturen nach biologischen Vorbild herzustellen.

Pressemappe / Press Kit (PDF)

Kontakt / Contact

Dr. Tom Masselter
Universität Freiburg

E: tom.masselter@biologie.uni-freiburg.de

 

Projektmitglieder / Project Members

  • Prof. Dr. Thomas Speck (Projektleitung), Dr. Tom Masselter, Dr. Olga Speck (Plant Biomechanics Group, Universität Freiburg)
  • Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Hufenbach Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude (Institut für Leichtbau und Polymertechnik (ILK), Technische Universität Dresden)
  • Prof. Dr. Christoph Neinhuis (Botanisches Institut und Botanischer Garten, Technische Universität Dresden)
  • Dr. Markus Milwich (Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung DITF, Denkendorf)

Fördermittelgeber / Sponsor

Deutsche Forschungsgemeinschaft – SPP 1420 „Biomimetic Materials Research: Functionality by Hierarchical Structuring of Materials”