Verzweigter Leichtbau - Die Astgabeln der Kakteen

Von der Natur…

Große, säulenförmige Kakteen und baumförmige Aloe oder Yucca-Arten unterscheiden sich in ihrem Bau grundlegend von heimischen Gehölzen.

Ihre Stabilität beruht auf vergleichsweise wenigen Holzlamellen oder Leitbündeln, die in unverfestigtem Grundgewebe eingebettet liegen.

Die Basis von Seitenästen ist der größten dynamischen Belastung ausgesetzt und doch bei Kakteen viel dünner als der Rest des Astes! Dies gilt auch für den zentralen Holzzylinder. Dennoch sind Sprosse und Verzweigungen dieser „Wüstenbäume“ sehr stabil

In die Technik…

Die Natur „arbeitet“ an der Optimierung des Systems seit vielen tausend Jahren. Ähnlich wie bei baumförmigen Sukkulenten haben Verbundwerkstoffe aus stabilen, in eine Matrix eingebetteten Fasern auch im technischen Leichtbau Vorteile. Das Studium von Aufbau und Faserverlauf unserer Kakteen durch TU Wissenschaftler ergab Tipps, wie sich solche Werkstoffe noch leichter und stabiler gestalten lassen: Mithilfe geeigneter Flechtverfahren stellten sie unter anderem verzweigte Bauteile nach dem Vorbild der Kakteen her.

Bildunterschriften:

Der Querschnitt durch einen Säulenkaktus zeigt den ringförmigen, schmalen Holzzylinder.

Der Seitenast eines Säulenkaktus (hier der präparierte Holzzylinder) ist am Ansatzpunkt am dünnsten.

Flechtmaschine zur Herstellung von verzweigten Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen

Text der Informationstafel im Botanischen Garten