Bionik. Bernd Hill

Prinzip der Brückenkonstruktion

       F

       G

       F

       R

       F

       A

       F

       B

       F

       R

       F

       G

       Gewichtskraft

       F

       R

       Reibkraft

       F

       A

       /

       F

       B

       Lagerkräfte

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       Der Vorteil der Brückenkonstruktion bestand darin, dass sie sich durch Be-

      lastung bis zu einem gewissen Grad stabilisierte. Die Stabilisierung wurde durch

       auftretende Reibungskräfte an den Auflagestellen der sich kreuzenden Balken

       hervorgerufen.

       Gegenwärtig sind etwa 20 bis 30 Prozent aller technischen Erzeugnisse noch

       viel zu schwer – es wird zu viel Material eingesetzt. Hier bedeutet eine Erhö-

      hung der Stabilität eines Produktes durch mehr Materialeinsatz gleichzeitig

       eine Verteuerung und Zunahme der Masse. Beides muss vermieden werden.

       Dabei lässt sich durch die gezielte Anwendung von Leichtbauprinzipien viel

       Material einsparen.

       Die gesamte Technik, die uns umgibt, wie beispielsweise Kühlschränke, Wasch-

      maschinen, Autos, Schiffe und Flugzeuge, Gebäude und Anlagen haben ihren

       Ursprung in Rohstoffen der Natur. Diese wertvollen Schätze unseres Planeten,

       zu denen unter anderem Erdöl und Erdgas, Kohle, Erze und Kupfer gehören,

       nehmen durch den Abbau in einem rasanten Tempo ab. Da sie immer weniger

       werden, steigen natürlich auch ihre Preise, ja sie „explodieren“ regelrecht. Diese

       Erscheinung merken wir an der Tankstelle beim Bezahlen von Benzin und Diesel

       und bei vielen anderen Produkten, aus denen sie bestehen. Heute sind die Roh-

      stoffmärkte von einem Ungleichgewicht aus steigender Nachfrage und einem

       knappen Angebot geprägt. Dieser Trend, so haben wir erfahren, spiegelt sich in

       der Preisentwicklung wider. Beispielsweise haben sich die Preise für Eisenroh-

      stoffe seit dem Jahr 2000 schon vervierfacht.

       Abnehmende Vorräte, steigende Preise, Belastung der Umwelt durch die

       Gewinnung der Rohstoffe sowie erhöhter Aufwand an Transport und Verarbei-

      tung sind wichtige Faktoren, um den Verbrauch dieser endlichen Ressourcen zu

       verringern.

       Daher besteht die allgemeine Forderung, so wenig wie möglich Rohstoffe zu

       verbrauchen und mit innovativen Ideen materialsparende Produkte zu entwi-

      ckeln. Die Material- und auch die Energieökonomie sind heute generell in der

       Wirtschaftspolitik von vorrangiger Bedeutung.

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       WEG MIT DEM ÜBERGEWICHT!

       Wie ein jeder weiß, schadet Übergewicht der Gesundheit und belastet den Kreis-

      lauf. Das erzählt jeder Arzt seinen übergewichtigen Patienten. Ist der Patient

       gesundheitsbewusst, unternimmt er alle Möglichkeiten, um abzunehmen. Das

       gleiche gilt für die Technik des Menschen.

       Auch hier belastet alles Übergewichtige den Wirtschaftskreislauf. Es geht dabei

       nicht um die Lösung des Problems, wie man die vorhandene Technik, wie bei

       der oben angedeuteten Zange, „schlanker“ machen kann. Es sollte vielmehr

       darum gehen, wie wir sie von vornherein „schlanker“ entwickeln und entwer-

      fen können. Bei technischen Produkten ist es wichtig, das so genannte Masse-

      Leistungs-Verhältnis zu verbessern. Das bedeutet, dass eine technische Funktion

       die geforderte Leistung mit dem geringsten Materialaufwand ermöglichen kann.

       Dazu dient der Leichtbau, dessen Ziel darin besteht, mit einem Minimum an

       Material ein Maximum an Stabilität und Zuverlässigkeit zu erzeugen. Ein Beispiel

       dafür ist der Elektromotor.

       Mitte des 20. Jahrhunderts besaß er eine Masse von etwa 120 Kilogramm.

       Heute hat er bei gleicher Leistung weniger als ein Viertel seiner ursprünglichen

       Masse.

       Oder untersuchen wir die Entwicklung des Wagenrades hinsichtlich des

       Materialeinsatzes. Da ist festzustellen, wie dieser sich immer weiter verringerte.

       Die Entwicklung verlief vom Voll- zum Speichenrad.

       Besonders deutlich förderte Anfang des 20. Jahrhunderts die Entwicklung

       der Luftfahrt den Leichtbau. Schon der deutsche Flugpionier Otto Lilienthal

       Quotient aus der Masse und der Leistung eines Fahrzeuges oder anderer

       Maschinen und Geräte. Es sagt aus, wie viel Kilogramm der Fahrzeugmasse auf eine

       Leistungseinheit Kilowatt (PS) entfallen. Es entscheidet daher, wie viel Kilogramm

       jedes Kilowatt transportieren muss.

       Beispiel: Motorräder etwa 0,90 bis