Verzweigte natürliche Faserverbünde für verbesserte technische Bauteile

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Werner Hufenbach; Professor Dr.-Ing. Markus Milwich; Professor Dr. Christoph Neinhuis; Professor Dr. Thomas Speck
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Leichtbau, Textiltechnik ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 128716029

Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung verzweigter, strukturoptimierter Faserverbundbauteile nach dem Vorbild hierarchisch aufgebauter, pflanzlicher Verzweigungsstrukturen für den Einsatz als hochbelastbare Konstruktionselemente. Biologische Vorbilder sind die Verzweigungen ausgewählter Pflanzenarten mit ausgeprägter Faser-Matrix-Struktur, die im Laufe der biologischen Evolution auf verschiedenste Arten statischer und dynamischer Beanspruchung optimiert wurden. In den Phasen 1 und 2 des Projekts konnte gezeigt werden dass die Stamm-Ast Anbindungen bei Drachenbäumen (Dracaena spp.) und verschiedenen Freycinetia-Arten (baumförmige Monokotyledonen) sowie bei verzweigten Säulenkakteen ein besonders hohes technisches Umsetzungspotential besitzen. Weitere Analysen der hierarchisch aufgebauten Verzweigungsstellen (Verzweigungsanatomie und mechanische Analyse auf verschiedenen hierarchischen Ebenen, Verlauf der Faser-/ Holzbündel und der Fasern, Feinstruktur der Faser-/ Holzbündel und der Fasern) und der mechanischen Bedeutung der spezifischen Faser-/ Holzbündel und Faseranordnungen mittels modernster Auswerte-, Mess- und Simulationstechniken, haben es ermöglicht die in Phase 1 und 2 entwickelten, speziellen Fertigungsmethoden anzupassen und zu modifizieren, und zudem die technologische Umsetzung von innovativen, verzweigten Faserverbundstrukturen nach biologischem Vorbild weiter zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1420: Biomimetic Materials Research: Functionality by Hierarchical Structuring of Materials
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Maik Gude; Dr. Tom Masselter; Dr. Olga Speck