Innerhalb des Projektes BIAG wurde die innere Struktur von Insektenflügeln – im Speziellen der Streifenwanze Graphosoma italicum – hinsichtlich ihrer Funktionsprinzipien für gelenklose Bewegungsmechanismen untersucht. Das Faltmuster des Flügels wird durch den inneren zellulären Aufbau des bestimmt. Grundlegende Prinzipien, bspw. die Schichtstruktur der Kutikula in steiferen und flexibleren Bereichen, wurde in einen biegsamen Faserverbundkunststoff übertragen.
Gleichzeitig wurde die Aktuierung von flächigen Faserkunststoff-Elementen durch Pneumatikaktuatoren untersucht. Dieses Prinzip findet sich ebenfalls in Insektenflügeln: Hier werden die Bewegungen über Hämolymphe gesteuert.
Das Wirkprinzip von lokalen Gelenken und integrierter Aktuatorik wurde im Demonstrator des Projektes „Flexafold“ gezeigt.
Das Video zeigt den Entwicklungsprozess des Fassadenverschattungssystems Flexafold von der biologischen Analyse über Abstraktion und Simulation sowie die technische Materialuntersuchung und Umsetzung der Erkenntnisse in einem Demonstrator. Material und Aktuierungsprinzip wurden mit dem MATERIALICA Gold Award 2018 ausgezeichnet. Der Demonstrator Flexafold zeichnet sich durch 10 im Faserverbund integrierte Pneumatikkammern, die die Bewegung steuern, aus.
Projektlaufzeit
Januar 2015 – Dezember 2017
Projektteam
ITFT Institut für Textil- und Fasertechnologien,
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser, Larissa Born
ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen,
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers, Axel Körner, Anja Mader, Gundula Schieber
DITF Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung, Denkendorf
Prof. Dr.-Ing. Markus Milwich
EvE Evolutionsbiologie der Invertebraten, Institut für Evolution und Ökologie,
Universität Tübingen
Prof. Dr. Oliver Betz, Paavo Bergmann
Assoziierte Partner
Transsolar Energietechnik GmbH
MHZ Hachtel GmbH & Co. KG
S-form Kunststofftechnik
Global Safety Textiles GmbH
Studio 2050
Knippers Helbig GmbH
Publikationen im Rahmen dieses Projektes
Born L, Körner A, Mader A, Schieber G, Milwich M, Knippers J et al. Adaptive FRP Structures for Exterior Applications. Adv. Mater. Lett. 2019;10(12):913–8. https://doi.org/10.5185/amlett.2019.0029.
Mader A, Born L, Körner A, Schieber G, Masset P-A, Milwich M et al. Bio-inspired integrated pneumatic actuation for compliant fiber-reinforced plastics. Composite Structures 2020;233:111558. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111558.
Schieber G, Born L, Bergmann P, Körner A, Mader A, Saffarian S et al. Hindwings of insects as concept generator for hingeless foldable shading systems. Bioinspir Biomim 2017;13(1):16012. https://doi.org/10.1088/1748-3190/aa979c.
Förderung
Die Forschung wurde unterstützt durch die Baden-Württemberg Stiftung / Projekt BIAG.
Ansprechpartner
Larissa Born
Dr.-Ing.Stellvertretende Institutsleitung