Leichtbau nach dem Vorbild der Natur

Viele Organismen haben über Millionen Jahre hochoptimierte Strukturen entwickelt. Besonders beeindruckend sind Kieselalgen – mikroskopisch kleine Algen mit filigranen Silikatschalen. Trotz minimalen Materials sind ihre Strukturen äußerst stabil.

Forschende am Alfred-Wegener-Institut (AWI) analysieren solche natürlichen Leichtbausysteme und übertragen ihre Bauprinzipien auf technische Anwendungen. Daraus entstand das Verfahren ELiSE (Evolutionary Light Structure Engineering). Es verbindet biologische Analysen mit mechanischen Tests und rechnergestützten Entwicklungsprozessen.

Die gewonnenen Prinzipien werden genutzt, um technische Strukturen zu entwerfen, die bei gleicher Stabilität deutlich weniger Material benötigen. Das spart Ressourcen, Energie und Gewicht.

Das Verfahren kommt bereits in Industrieprojekten zum Einsatz – etwa bei der Entwicklung von Bauteilen für Automobile, Haushaltsgeräte oder Konzepten für Offshore-Windanlagen. Die zugrunde liegende Software unterstützt Ingenieurinnen und Ingenieure dabei, natürliche Bauprinzipien systematisch in technische Designs zu übertragen.

Was aus der Grundlagenforschung zu mikroskopischen Meeresorganismen entstand, trägt heute zu effizienteren und nachhaltigeren technischen Strukturen bei.

Ein Beispiel dafür, wie Helmholtz-Forschung Wissen in Wirkung verwandelt.