- -
- 100%
- +
auftretende Reibungskräfte an den Auflagestellen der sich kreuzenden Balken
hervorgerufen.
Gegenwärtig sind etwa 20 bis 30 Prozent aller technischen Erzeugnisse noch
viel zu schwer – es wird zu viel Material eingesetzt. Hier bedeutet eine Erhö-
hung der Stabilität eines Produktes durch mehr Materialeinsatz gleichzeitig
eine Verteuerung und Zunahme der Masse. Beides muss vermieden werden.
Dabei lässt sich durch die gezielte Anwendung von Leichtbauprinzipien viel
Material einsparen.
Die gesamte Technik, die uns umgibt, wie beispielsweise Kühlschränke, Wasch-
maschinen, Autos, Schiffe und Flugzeuge, Gebäude und Anlagen haben ihren
Ursprung in Rohstoffen der Natur. Diese wertvollen Schätze unseres Planeten,
zu denen unter anderem Erdöl und Erdgas, Kohle, Erze und Kupfer gehören,
nehmen durch den Abbau in einem rasanten Tempo ab. Da sie immer weniger
werden, steigen natürlich auch ihre Preise, ja sie „explodieren“ regelrecht. Diese
Erscheinung merken wir an der Tankstelle beim Bezahlen von Benzin und Diesel
und bei vielen anderen Produkten, aus denen sie bestehen. Heute sind die Roh-
stoffmärkte von einem Ungleichgewicht aus steigender Nachfrage und einem
knappen Angebot geprägt. Dieser Trend, so haben wir erfahren, spiegelt sich in
der Preisentwicklung wider. Beispielsweise haben sich die Preise für Eisenroh-
stoffe seit dem Jahr 2000 schon vervierfacht.
Abnehmende Vorräte, steigende Preise, Belastung der Umwelt durch die
Gewinnung der Rohstoffe sowie erhöhter Aufwand an Transport und Verarbei-
tung sind wichtige Faktoren, um den Verbrauch dieser endlichen Ressourcen zu
verringern.
Daher besteht die allgemeine Forderung, so wenig wie möglich Rohstoffe zu
verbrauchen und mit innovativen Ideen materialsparende Produkte zu entwi-
ckeln. Die Material- und auch die Energieökonomie sind heute generell in der
Wirtschaftspolitik von vorrangiger Bedeutung.
15
WEG MIT DEM ÜBERGEWICHT!
Wie ein jeder weiß, schadet Übergewicht der Gesundheit und belastet den Kreis-
lauf. Das erzählt jeder Arzt seinen übergewichtigen Patienten. Ist der Patient
gesundheitsbewusst, unternimmt er alle Möglichkeiten, um abzunehmen. Das
gleiche gilt für die Technik des Menschen.
Auch hier belastet alles Übergewichtige den Wirtschaftskreislauf. Es geht dabei
nicht um die Lösung des Problems, wie man die vorhandene Technik, wie bei
der oben angedeuteten Zange, „schlanker“ machen kann. Es sollte vielmehr
darum gehen, wie wir sie von vornherein „schlanker“ entwickeln und entwer-
fen können. Bei technischen Produkten ist es wichtig, das so genannte Masse-
Leistungs-Verhältnis zu verbessern. Das bedeutet, dass eine technische Funktion
die geforderte Leistung mit dem geringsten Materialaufwand ermöglichen kann.
Dazu dient der Leichtbau, dessen Ziel darin besteht, mit einem Minimum an
Material ein Maximum an Stabilität und Zuverlässigkeit zu erzeugen. Ein Beispiel
dafür ist der Elektromotor.
Mitte des 20. Jahrhunderts besaß er eine Masse von etwa 120 Kilogramm.
Heute hat er bei gleicher Leistung weniger als ein Viertel seiner ursprünglichen
Masse.
Oder untersuchen wir die Entwicklung des Wagenrades hinsichtlich des
Materialeinsatzes. Da ist festzustellen, wie dieser sich immer weiter verringerte.
Die Entwicklung verlief vom Voll- zum Speichenrad.
Besonders deutlich förderte Anfang des 20. Jahrhunderts die Entwicklung
der Luftfahrt den Leichtbau. Schon der deutsche Flugpionier Otto Lilienthal
Quotient aus der Masse und der Leistung eines Fahrzeuges oder anderer
Maschinen und Geräte. Es sagt aus, wie viel Kilogramm der Fahrzeugmasse auf eine
Leistungseinheit Kilowatt (PS) entfallen. Es entscheidet daher, wie viel Kilogramm
jedes Kilowatt transportieren muss.
Beispiel: Motorräder etwa 0,90 bis 1,20 kg/PS
Masse-Leistungs-Verhältnis
i
16
(1848–1896) erkannte, dass ein Fluggerät schwerer als Luft ist und daher möglichst
leicht sein muss, um sich in die Lüfte zu erheben. Auch die damalige Entwicklung
der Zeppeline brachte den Leichtbau zu weiterer Blüte. Ihre Gerippekonstruktion
bestand aus Aluminiumprofilen.
Man weiß heute nicht, wann die Geburtsstunde
des Leichtbaues in der Technik schlug. Jedoch ist
es eine Tatsache, dass der Mensch sich von jeher
an den Bauweisen von Pflanzen und Tieren ori-
entierte und sie als Vorbild für seine technischen
Leichtbaukonstruktionen nutzte. Er erkannte,
dass die lebende Natur die originellsten und ma-
terialsparendsten Vorbilder für den Leichtbau
liefert.
Leichtbaukonstruktion Zeppelin
Ausschnitt aus
einem der Ringträger
des Zeppelingerippes
U-Profil
Halbrund-Profil
Winkel-Profil
17
D
ie
Leichtbauprinzipien der lebenden Natur waren schon seit jeher Vor-
bild für eine materialsparende Technik des Menschen. Sie zeigen uns, wie wir
technische Erzeugnisse noch leichter machen können. Viele Millionen Jahre hatte
die Natur Zeit, den Leichtbau bei Pflanzen und Tieren zu verwirklichen. So ist es
eine Tatsache, dass die „sparsame und rationelle Wirtschaftsweise“ in der Natur
auch heute Vorbild für die Technikentwicklung ist. Die lebende Natur steckt
voller interessanter Lösungen für technische Probleme der Materialeinsparung.
Schon oft haben wir den Begriff „federleicht“ gehört, eine Steigerungsform für
etwas extrem Leichtes. Bekannt sind die Daunen- oder Flaumfedern von Gänsen,
die in unseren Federbetten der Wärmeisolation dienen. Nehmen wir eine solche
Sparsamkeit als Prinzip
GEHEIMNISSEN DES LEICHTBAUS
IN DER NATUR AUF DER SPUR
3
Feder und lassen sie zu Boden fallen, sehen wir ihr leichtes Schweben in der Luft.
Dabei fällt sie nur ganz langsam zu Boden. Vogelfedern müssen zum Zwecke
des Fliegens sehr leicht sein, daher kann man sie als eine gelungene Leichtbau-
konstruktion bezeichnen. Federn bestehen aus Keratin, einem Protein, aus dem
auch unsere Nägel und Haare aufgebaut sind. Selbst die Hufe von Pferden und
Rindern sowie die Schuppen von Kriechtieren bestehen daraus.
Eine etwa 7 Zentimeter lange Deckfeder der Haustaube wiegt nur 0,04 Gramm.
Um den Aufbau dieses Leichtgewichts zu verstehen, betrachtet man die Deckfe-
der als ein System und führt eine Systemanalyse durch.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.