Bionik: Bauteiloptimierung

Ein gutes Beispiel für die strukturmechanische Optimierung technischer Bauteile: Smartbird (Bildquelle: © FESTO)

Im August 2012 ist der Weißdruck der Richtlinie VDI 6224 Blatt 2 "Bionische Optimierung; Anwendung biologischer Wachstumsgesetze zur strukturmechanischen Optimierung technischer Bauteile" erschienen und ersetzt den Entwurf von November 2010. Die Richtlinie erläutert die Funktionen und Möglichkeiten der verschiedenen bionischen Optimierungsmethoden und verdeutlicht diese mit exemplarischen Beispielen.

Durch den Prozess der Evolution haben sich biologische Kraftträger wie Bäume, Knochen, Krallen und Dornen optimal an ihre Belastung angepasst, was sich in ihren Gestaltungsprinzipien erkennen lässt.

Aus diesem biologischen Prinzip wurden mit Hilfe der Finite-Elemente Methode (FEM) computerbasierte bionische Optimierungsmethoden für technische Bauteile abgeleitet: Computer Aided Optimization (CAO), Soft Kill Option (SKO) und Computer Aided Internal Optimization (CAIO). Ziel der Methoden ist ein optimaler Materialeinsatz zur Gewichtsreduktion bzw. Steigerung der Belastbarkeit und Lebensdauer der Bauteile.

Eine noch einfachere und schnellere Methode, mit denen jeder Konstrukteur Bauteile optimieren kann, ist die "Methode der Zugdreiecke". Die breite Einsatzmöglichkeit - bei für die Anwender relativer Einfachheit und Nachvollziehbarkeit - der bionischen Optimierungsmethoden eröffnet die Möglichkeit, die Bauteiloptimierung bereits früh im Konstruktionsprozess zu verankern.

Die Richtlinie richtet sich hauptsächlich an Konstrukteure, Entwickler, Ingenieure und Techniker, generell aber an alle mit der Konstruktion und Beurteilung lasttragender Strukturen Betrauter.

Fachlicher Kontakt:

Dr. Martin Follmann

VDI-TLS

Fachbereich Bionik

Postfach 10 11 39

40002 Düsseldorf

Telefon: +49 211 6214 -266

Telefax: +49 211 6214-177

E-Mail: bionik@vdi.de