Karosseriestruktur: Bauprinzipien der Natur für Steifigkeit und Leichtbau

Die Biologie liefert nicht nur Ideen für die Aerodynamik, sie gibt auch Impulse für neuartige Leichtbauverfahren. Sowohl der Außenhautpanzer des Kofferfisches als auch die Knochenstrukturen anderer Lebewesen zeigen, wie die Natur mit einem Minimum an Materialeinsatz ein Maximum an Festigkeit erreicht. Denn das Knochenwachstum orientiert sich stets an den tatsächlichen Belastungen.

Beim Oberschenkel des Menschen entsprechen beispielsweise Lage und Stärke der Knochensubstanz exakt den Zug- und Druckspannungen, denen das Körperteil standhalten muss. Nach diesem Gesetz der Biologie wachsen nicht nur die Knochenskelette, sondern auch die Äste und Wurzeln der Bäume - eine perfekte Leichtbaustrategie der Natur.

In Zusammenarbeit mit Bionik-Experten haben DaimlerChrysler-Forscher ein rechnergestütztes Verfahren entwickelt, um das Wachstumsprinzip der Natur auf die Automobiltechnik zu übertragen. Es basiert auf der SKO-Methode (Soft Kill Option): Karosserie- oder Fahrwerkskomponenten werden mittels Computersimulation so berechnet, dass der Werkstoff an Bereichen mit geringer Belastung weicher gestaltet und schließlich sogar völlig herausgeschnitten („gekillt“) werden kann, während hoch beanspruchte Stellen gezielt verstärkt werden. So lässt sich mithilfe des bionischen SKO-Verfahrens eine optimale Bauteilegeometrie finden, die gleichermaßen die Anforderungen des Leichtbaus, der Sicherheit und der Dauerhaltbarkeit erfüllt.

Auch die sechseckigen Knochenplatten des Kofferfisches entsprechen dem Grundsatz höchster Festigkeit bei geringem Gewicht. Übertragen auf die Außenhaut einer Autotür ermöglicht dieses natürliche Bauprinzip ein Wabenmuster mit bis zu 40 Prozent höherer Steifigkeit. Berechnet man die komplette Rohbaustruktur nach der SKO-Methode, verringert sich das Gewicht - bei unverändert vorbildlicher Stabilität, Crashsicherheit und Fahrdynamik - um rund 30 Prozent. Damit kann die Bionik auch in diesem Bereich einen wichtigen Beitrag zur weiteren Verringerung des Kraftstoffverbrauchs leisten.