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Bionik: Besser Fliegen dank Pferdeknochen
Nach dem Vorbild der Natur
wollen amerikanische Ingenieure stärkere und gleichzeitig
leichtere Bauteile für Flugzeuge und Raumfahrzeuge entwickeln.
Inspiration ziehen sie aus einem Pferdeknochen, der nicht dort
bricht, wo er eigentlich brechen sollte.
(jkm) - Pferde laufen auf nur
einem Finger bzw. einer Zehe. Daher trägt der entsprechende
Mittelhandknochen im Vorderbein der Tiere, das Röhrbein,
den Hauptteil der Last. Auf einer Seite dieses Knochens findet
sich ein erbsengroßes Loch, durch das Blutgefäße
eintreten. Und obwohl Löcher eine mechanische Struktur normalerweise
schwächen, treten Brüche des Röhrbeins meist an
anderen Stellen auf.
Andrew Rapoff von der University
of Florida in Gainesville und seine Kollegen glauben herausgefunden
zu haben, warum dies so ist. Ihre Untersuchungen und Computermodelle
zeigen, dass die Knochenlamellen um das als Foramen bezeichnete
Loch herum derart angeordnet sind, dass angreifende Kräfte
in kräftigere Regionen des Röhrbeins abgeleitet werden.
Weitere Faktoren wie etwa Variationen der Knochendichte tragen
das ihre zu diesem "Kraftableiter" bei.
Um ihre Theorie zu testen, entwickelten
die Forscher eine "biomimetische Platte" aus Polyurethan.
Um ein Loch in dieser Platte herum variierte die Materialdichte
auf die gleiche Weise wie im Röhrbein. Im Vergleich zu einer
gleichmäßig dichten, ebenfalls durchlöcherten
Platte hielt die nach dem natürlichen Vorbild aufgebaute
Platte die doppelte Last aus. Und wenn sie schließlich doch
brach, liefen die Risse stets um das Loch herum, jedoch niemals
durch es hindurch.
Bei technischen Anwendungen verstärken
Ingenieure Durchtrittslöcher für Kabel oder Leitungen,
indem sie deren Rand mit zusätzlichem Material versehen.
Dieses Vorgehen bedeutet jedoch immer ein zusätzliches Gewicht.
Die natürliche Lösung
könnte laut Rapoff daher überall dort von Nutzen sein,
wo es auf ein möglichst geringes Gewicht ankommt, beispielsweise
bei Flugzeugen und Raumfahrzeugen. "Nun ist es an den Entwicklern
und Konstrukteuren, dieses Wissen umzusetzen."
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