Aufsatz: Das bionische Versprechen – Fraunhofer IRB

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Das bionische Versprechen

Autor: Speck, Olga; Gantner, Johannes; Sedlbauer, Klaus; Horn, Rafael
Quelle: Bionisch bauen. Von der Natur lernen
Seiten: 180-187
2019

Publikationslisten zum Thema:
Umweltbelastung, Umweltverträglichkeit, Innovation, Umwelt, Gesellschaft, Wirtschaft, Ökosystem, Konsistenz, Lebensqualität, Verkehrssicherheit, Bewertung, Farbe, environmental loading, environmental compatibility, innovation, environment, society, economy, ecosystem, consistence, quality of life, traffic safety, evaluation, colour, Bionik, Nachhaltigkeit, Rohstoff, Abfall, Ressourcenschonung, Qualität, Evolution, Fassadenfarbe, Kriterium, Abstraktion, Computersimulation, Formel, Bauplan, Wachstum, Entwicklung, Klimawandel, Abfallvermeidung, Verhalten, Modell, Effizienzsteigerung, Suffizienz, Ressourcennutzung, Solaranlage, Solarthermie, Landwirtschaft, Lebenszyklus, Produkt, Analyse, Kreislaufwirtschaft, Technikentwicklung, Vorbild, Funktionsprinzip, Leichtbaukonstruktion, Stand der Technik, Selbstreinigung, bionics, sustainability, raw material, refuse, protection of resources, quality, evolution, facade paint, criterion, abstraction, computer simulation, formula, construction plan, growth, development, climate change, waste prevention, behaviour, model, increasing efficiency, usage of resource, solar energy installation, solar thermics, agriculture, life cycle, product, analysis, recycling management, technical development, standard, functional principle, light construction, state-of-the-art,

aus dem Buch

Bionisch bauen
Von der Natur lernen
Hrsg.: Jan Knippers, Ulrich Schmid, Thomas Speck
2019, 208 S., w. 16 SW- u. 2018 Farbabb. 245 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin
ISBN 978-3-0356-1785-6

Inhalt

Bionik ist ein faszinierendes Grenzgebiet zwischen Grundlagenforschung und praktischer Anwendung, zwischen Architektur und Biologie: Die Analyse biologischer Konstruktionen kann zu verblüffenden technischen Lösungen führen. Das Buch verfolgt an einer Vielzahl von Beispielen den Weg von der Erkenntnis, wie etwas funktioniert, über die Abstraktion in Computermodellen und den Bau erster Prototypen bis zur funktionierenden Fertigung und Produktion.

Verfügbare Formate

Weitere Aufsätze aus diesem Buch:

Aufsätze aus Sammelbänden: (18)

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Schott, Rena T.; Eurich, Lukas; Wagner, Arndt; Roth-Nebelsick, Anita; Ehlers, Wolfgang
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Grun, Tobias B.; Scheven, Malte von; Geiger, Florian; Schwinn, Tobias; Sonntag, Daniel; Bischoff, Manfred; Knippers, Jan; Menges, Achim; Nebelsick, James H.
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Malkowsky, Yaron; Ostendorf, Anna K.; Gessel, Nico van; Nguyen, Long; Lang, Daniel; Menges, Achim; Roth-Nebelsick, Anita; Reski, Ralf
Evolutive Ansätze für explorative Entwurfsmethoden in der Architektur 2019
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Westermeier, Anna; Poppinga, Simon; Körner, Axel; Born, Larissa; Sachse, Renate; Saffarian, Saman; Knippers, Jan; Bischoff, Manfred; Gresser, Götz; Speck, Thomas
Keine Gelenkbeschwerden - wie Pflanzen sich bewegen und die Technik inspirieren 2019
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Leichtbaukonzepte anhand einfacher Strukturelemente
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Neuer didaktischer Ansatz mit zahlreichen Übungsaufgaben
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In der Ingenieurpraxis werden in der Regel recht komplexe Systeme, auch unter der Verwendung kommerzieller Programmpakete, optimiert. Zur Einführung der unterschiedlichen Leichtbaukonzepte im Rahmen eines Hochschulingenieurstudiums kann jedoch auch zuerst auf einfache Strukturelemente, die im Rahmen der technischen Mechanik vorgestellt werden, zurückgegriffen werden. Die einfachsten Elemente sind hierbei Stäbe und Balken, die neben Federn den eindimensionalen Strukturelementen zugerechnet werden. Anhand dieser Elemente können recht anschaulich Fragestellungen zur Werkstoffauswahl und der geometrischen Gestaltung und Optimierung von lasttragenden Strukturen diskutiert werden. Somit bietet das Lehrbuch eine einfache und umfassende "Anleitung" zur Anwendung der unterschiedlichen Leichtbaukonzepte, wobei der Schwerpunkt auf dem Stoff- und Formleichtbau beziehungsweise der Kombination dieser beiden Konzepte liegt.

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Obwohl Tensegrity-Strukturen seit ihrer Erfindung vor nahezu 70 Jahren eine ungebrochene Faszination auf Architekten und Ingenieure ausüben, begegnen wir diesen Strukturen in unserer gebauten Umwelt praktisch nie. Ein wesentlicher Grund hierfür liegt in der, im Vergleich zu konventionellen Tragsystemen, großen Nachgiebigkeit dieser Strukturen. Wird für eine Tragwerksaufgabe, für die eine konventionelle Struktur geeignet ist, alternativ eine Ausführung des Tragwerks als Tensegrity-Struktur untersucht, so stellt diese Eigenschaft zumeist einen ausschließenden Nachteil dar. Der erfolgreiche Einsatz von Tensegrity-Strukturen erfordert aus Sicht des Autors einen Perspektivwechsel - nicht trotz, sondern gerade wegen ihrer hohen Nachgiebigkeit bieten diese Strukturen Vorteile gegenüber konventionellen Tragsystemen. Großes Potential sieht der Autor in der Anwendung von Tensegrity-Strukturen zur Erzeugung formadaptiver Gebäudehüllen. In der vorliegenden Arbeit wird ein auf der Kraftdichtemethode basierendes, numerisches Verfahren zur Simulation des Formadaptionsprozesses von Tensegrity-Strukturen vorgestellt.

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Textilien faszinieren wegen der besonderen Formen, die diese Gewebestrukturen ermöglichen und aufgrund ihres außergewöhnlichen Charakters als weiche Materialien. Gemeinsam mit ihren funktionalen und konstruktiven Eigenschaften bieten sie ein Leistungsspektrum, das bei spektakulären wie auch alltäglichen Aufgaben genutzt wird. Der Band widmet sich den technischen Textilien in drei Teilen: Im ersten Kapitel wird das Material in seinen spezifischen Eigenschaften vorgestellt, das zweite Kapitel befasst sich mit den Anwendungen in den Bereichen Architektur, textile Fassaden, Sonnenschutz und Innenarchitektur unter besonderer Berücksichtigung von Verarbeitungsweisen und Konstruktionsprinzipien. Das dritte Kapitel dokumentiert eine Auswahl von ca. 20 internationalen gebauten Projekten, um die verschiedenen Einsatzgebiete auch unmittelbar zu veranschaulichen.

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Das Lehr- und Übungsbuch umfasst die Grundlagen des konstruktiven Leichtbaus im Fahrzeug- und Maschinenbau. Es führt methodisch in die Arbeitstechniken und konstruktiven Fragestellungen ein. Ziel des Buches ist es, besondere Prinzipien und Analogien herauszustellen, um dem Leser geeignete Problemlösungsansätze an die Hand zu geben. Auf Grund der vielen Übungsbeispiele ist es sehr gut zum Selbststudium geeignet. Viele Hinweise zur praktischen Umsetzung lassen es auch für den Ingenieur zu einem verlässlichen Ratgeber werden. In der aktuellen Auflage wurde ein Abschnitt zu Werkstoffverbünden aufgenommen.

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Forschungsberichte

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Bewertungsverfahren Leichtbau
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Die übergeordnete Zielsetzung des Projekts war es, ein praktikables und einfach anzuwendendes Bemessungsverfahren für das wärmetechnische Verhalten von Ultraleichtbau-Konstruktionen, insbesondere für Textile-Mehrlagen- und Membrankissen-Konstruktionen bereitzustellen. Ein derartiges Verfahren ist insbesondere zur energetischen Bewertung im Rahmen des öffentlich-rechtlichen Nachweises (EnEV) von großer Bedeutung und soll in die einschlägigen Nachweisverfahren (z. B. DIN V 18599) eingebracht werden können. Nachdem sich zeigte, dass planparallele Leichtbauteile wie Polycarbonat-Platten und schaltbare Verglasungen bereits normativ mit der bei anderen Bauprodukten üblichen Genauigkeit berücksichtigt werden, lag das Hauptaugenmerk des Projekts auf Textilen-Mehrlagen-Systemen und pneumatisch stabilisierten Membrankissen-Konstruktionen. Für diese beiden Konstruktionstypen wurden Anpassungen der etablierten Bewertungsverfahren erarbeitet.

Claudia Lüling, Iva Richter
3dTEX - Textiles Leichtwandelement. Abschlussbericht
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Vorfertigung und Leichtbau sind im Bauwesen wie in der Automobil- und Luftfahrtindustrie essentiell zur Steigerung von Qualität und Nachhaltigkeit. Im Gegensatz zum klassischen textilen Leichtbau zeigt 3dTEX, wie durch den Transfer dreidimensionaler textiler Herstelltechnologien und im Zusammenspiel mit Verfahrenstechniken wie Schäumen, textile Wandelemente mit integrierter Trag- und Dämmstruktur entstehen. Im Fokus stehen sogenannte Abstandstextilien, d.h. mehrlagige, untereinander verbundene Textilflächen, die zur Herstellung von Leichtwandelementen verwendet werden sollen. Abstandstextilien sind in einem Arbeitsgang gefertigte Gewebe oder Gewirke, deren Flächen untereinander durch eingewebte Polfäden in definierter Distanz verbunden sind.

Lutz Weber, Bernd Kaltbeitzel, Waldemar Maysenhölder
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Im Vergleich zu Massivwänden mit dem gleichen bewerteten Schalldämm-Maß weisen Ständerwände wegen ihrer zweischaligen Bauweise bei tiefen Frequenzen eine erheblich geringere Schalldämmung auf. Da herkömmliche bauliche Maßnahmen das Problem nicht lösen können, wurden alternative Möglichkeiten zur Verbesserung der Schalldämmung von Ständerwänden bei tiefen Frequenzen untersucht. Bei den Untersuchungen wurden vor allem solche Maßnahmen betrachtet, deren Grundprinzip bereits bekannt war, zu deren Wirkung in Verbindung mit Ständerwänden aber bislang nur wenige Erkenntnisse vorlagen. Nach Vorversuchen zur Beurteilung des Verbesserungspotenzials wurden die besten Maßnahmen ausgewählt, weiterentwickelt und optimiert. Dies erfolgte auf experimenteller Basis, wobei die erforderlichen Messungen - ohne Beeinträchtigung der Aussagefähigkeit - an Wänden mit verringerter Bauteilfläche vorgenommen wurden. Das Forschungsvorhaben hat gezeigt, dass sich die Schalldämmung von Ständerwänden durch periodische Beschwerung der Wandschalen bei tiefen Frequenzen wirksam verbessern lässt. Außerdem wurden die wichtigsten akustischen und technischen Grundlagen für die Umsetzung in die bauliche Praxis gelegt.

IL 24, Prinzip Leichtbau; IL 24, Lightweight Principle
Mitteilungen des Instituts für leichte Flächentragwerke der Universität Stuttgart
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Dampfsperrenfehlstellen in hoelzernen Aussenwandelementen. Abschlussbericht
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1977, 74 S., Softcover
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Zeitschriftenartikel

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Musto, Juan; Lyon, Max; Trautz, Martin; Kobbelt, Leif
Beanspruchungsoptimierte Faltungen aus Stahl für selbsttragende Raumfaltwerke
Bautechnik, 2019

Bionische Pavillons auf der Bundesgartenschau 2019. BUGA Holzpavillon und BUGA Faserpavillon
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Menges, Achim
Mehr Kubatur mit weniger Material. Holzpavillon auf der Bundesgartenschau in Heilbronn (kostenlos)
Zuschnitt Zeitschrift über Holz als Werkstoff und Werke in Holz, 2019

Podleschny, Ralf
DIN EN 1090-4 & -5 - Normen für den Metallleichtbau
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Kuhnhenne, Markus; Pyschny, Dominik; Brieden, Matthias; Reger, Vitali; Vontein, Marius; Janczyk, Kevin; Mehrtens, Peter; Pauli, Gesa
Forschung und Innovation für den Metallleichtbau an der RWTH Aachen University
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