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Category Archives: Optimierung

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)

 

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”

 

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”