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Biomechanik: Design aus Natur : Lernen von den Wirbeln im Holz

Was sagen uns diese Jahresringe eines Kiefernstamms? Bild: Richard Friebe

Um Design effizienter zu machen, studiert der Biomechaniker Claus Mattheck natürliche Strukturen und Formen. Was sich in der Natur durchsetzt, erklärt er auf sehr verständliche Art und Weise.

          Ob bei Felsen, Bäumen oder Knochen – stets zeigt sich die Natur als perfekter Baumeister. Dabei hat sie eine unüberschaubare Vielfalt geometrischer Formen hervorgebracht, die vor allem einem Zweck dienen: starken Belastungen bestmöglich zu trotzen. Besonders gut ist das bei Bäumen zu beobachten. Sie reparieren Schäden infolge von Pilz- oder Schädlingsbefall durch gezieltes Holzwachstum. Auf extreme Beanspruchung durch Schneemassen oder Stürme reagieren sie mit entsprechenden Verformungen an Ästen oder Wurzeln. Was zu fragil ist, geht zu Bruch.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          In diesem gnadenlosen Designwettbewerb haben sich die optimalen Formen durchgesetzt, schreibt Claus Mattheck in seinem jüngsten Buch „Die Körpersprache der Bauteile“. In dem umfangreichen Werk beschreibt der Biomechaniker vom Karlsruher Institut für Technologie auf unterhaltsame Weise die grundlegenden Konstruktionsprinzipien der Natur und wie sich diese auf Schrauben, Kurbelwellen und eine Vielzahl anderer technischer Bauteile anwenden lassen – mit dem erklärten Ziel, größtmögliche Stabilität sowie höchste Material- und Energieeffizienz zu erreichen.

          Konstruktionsprinzipien der Natur verstehen

          Um Strukturen und Formen in Knochen, an Bäumen und Felsformationen zu analysieren und zu optimieren, greift Mattheck nicht auf Computerprogramme, sondern auf grafische Werkzeuge zurück. Mit Schubvierecken, Zugdreiecken und Kraftkegeln veranschaulicht er, wo Kräfte angreifen und Belastungen entstehen und wie durch geschickte Lastverteilung Überanspruchung verhindert wird. Dabei kommt er zu den gleichen Ergebnissen wie die komplexen Computerverfahren.

          Claus Mattheck: „Die Körpersprache der Bauteile“. Enzyklopädie der Formfindung nach der Natur. Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe 2017. 496S., Abb., geb., 98,– €
          Claus Mattheck: „Die Körpersprache der Bauteile“. Enzyklopädie der Formfindung nach der Natur. Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe 2017. 496S., Abb., geb., 98,– € : Bild: privat

          Mattheck, Träger des Deutschen Umweltpreises und ein gesuchter Sachverständiger in Materialfragen, beleuchtet Kerben und Risse, die häufig für ein Materialversagen verantwortlich sind. Dass manchmal aber gerade die Zerstörung eine stabilere Form hervorbringen kann als die reine Optimierung, ist eine überraschende Erkenntnis bei der Lektüre. Ebenso wie die Tatsache, dass Wirbel nicht nur in Flüssigkeiten auftreten, sondern auch in festen Körpern. Im toten Holz entrindeter Bäume werden diese „Räder der Natur“ sichtbar.

          Mattheck beschreibt die Phänomene bewusst in einem lockeren Erzählstil, um beim Leser keine Langeweile aufkommen zu lassen. Wo es droht kompliziert zu werden, lässt er seine eigens geschaffene Comicfigur „Pauli“ ran. Trotz der kindlichen Aufmachung verlässt Mattheck aber nie den Pfad der Seriosität. Denn er hat ein Hauptanliegen, und das ist eine Volksmechanik. Sie soll jedem Menschen die Mittel an die Hand geben, die Konstruktionsprinzipien der Natur entdecken und verstehen zu lernen.

          Claus Mattheck: „Die Körpersprache der Bauteile“. Enzyklopädie der Formfindung nach der Natur. Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe 2017. 496 S., Abb., geb., 98,– .

          Quelle: F.A.Z.

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