Prototyp Natur: Besser sitzen mit Pilzen, Moostierchen und Spinnennetzen
Bionisch inspiriertes Sitzsystem BOOST erhält Zuschlag beim BMBF-
Ideenwettbewerb „Biologisierung der Technik“ – Von der TransMIT betreutes
Verbundvorhaben bündelt das Wissen der beteiligten Projektpartner und
entwickelt neuartiges Sitzsystem für Nutzfahrzeuge, Bahnen und Busse nach
biologischem Vorbild
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bewilligt im Rahmen
des Ideenwettbewerbs „Biologisierung der Technik“ für das Verbundvorhaben
BOOST die Förderung im Schwerpunkt Produktionsforschung. Gegenstand der
Förderung sind Einzel- oder Verbundprojekte, die anhand einer konkreten
technischen Fragestellung das Potenzial biologischer Ressourcen,
Verfahren, Prozesse oder Prinzipien für industrielle Anwendungen
aufzeigen. BOOST steht für „Biologisch inspiriertes Sitzsystem“ und
basiert auf der Kombination verschiedener biologischer Vorbilder. An dem
Projekt beteiligt sind unter anderem die Technische Hochschule
Mittelhessen (THM), die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und
die Grammer AG. Das Verbundvorhaben wird von der TransMIT Gesellschaft für
Technologietransfer mbH im Auftrag der THM betreut und vom TransMIT-
Kooperationsnetzwerk 3D-Druck und additive Fertigung – Bionik unterstützt.
Die Gestaltung und Fertigung eines leichten, komfortablen und
umweltfreundlichen Sitzsystems stellt gerade für den öffentlichen
Personennah- und -fernverkehr eine permanente und von zahlreichen kleinen
oder größeren Herausforderungen und Innovationsbedarfen geprägte Aufgabe
dar. Dabei steht nicht nur die allgemeine Attraktivität für die Nutzer im
Vordergrund, sondern beispielsweise auch gesundheitliche Aspekte etwa
durch eine lang andauernde physiologisch ungünstige Körperhaltung oder
mangelnde Blutzirkulation sowie ökologische Fragestellungen, die das
Recycling, CO2- und Schadstoffemissionen betreffen. Es besteht somit ein
hoher Bedarf für ein modernes Sitzsystem, umfassend ein Sitzkissen und
einen Kissenträger, die eine physiologisch angepasste Druckverteilung
gewährleisten und dementsprechend einen optimalen Kompromiss herstellen
zwischen harten, nicht verformbaren Sitzflächen und sehr nachgiebigen
Sitzflächen mit nachteilig starker Konturanpassung.
Vor diesem Hintergrund entwickeln die Projektpartner im Verbundvorhaben
BOOST ausgehend von mehreren Vorbildern aus der Natur ein neuartiges
Sitzsystem für Nutzfahrzeuge, Bahnen und Busse, das diesen Anforderungen
gerecht wird. Dabei gründet sich der Lösungsansatz sowohl auf den
Werkstoff als auch auf die Konstruktion und Fertigung. Bei der inneren
Struktur des Sitzkissens orientieren sich die Verbundpartner an den
Kammerstrukturen von Moostierchen-Kolonien sowie dem Federkörper eines
Bovists, während der Kissenträger nach dem Vorbild eines Spinnennetzes
konzipiert wird. Die Identifizierung dieser biologischen Vorbilder, die in
entsprechende technische Lösungen umgesetzt werden, resultiert
insbesondere aus eigens zu diesem Zweck durchgeführten Untersuchungen der
umfassenden Sammlungen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
sowie auf Arbeiten von Prof. Dr. Klaus Nicol, emeritierter Professor der
Biomechanik an der Universität Münster.
„Im gegenwärtigen Stand der Technik sind durchaus vielversprechende
Ansätze vorhanden, die aber in der Praxis noch nicht umgesetzt wurden“,
erläutert der Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Udo Jung vom Fachbereich
Maschinenbau, Mechatronik und Materialtechnologie an der THM und Leiter
des TransMIT-Zentrums für Leichtbau und Betriebsfestigkeit. „Wir verfolgen
nun mit dem Verbundvorhaben BOOST einen völlig neuen Ansatz, womit eine
ganze Reihe von Problemen gelöst werden können. So wird unser Sitzsystem
unter anderem eine große Dauerhaltbarkeit, eine erhöhte Resistenz
gegenüber Feuer und Vandalismus sowie zum Zwecke der Ressourcenschonung
und Emissionsreduktion bei Herstellung und Nutzung ein geringes Gewicht
aufweisen. Durch eine effektive Schwingungsdämpfung können wir auch einen
verbesserten Schutz des menschlichen Körpers vor Erschütterungen und
Stößen gewährleisten.“
„Tiere und Pflanzen sind seit jeher wichtige Ideengeber für technische
Innovationen aller Art“, betont Dr. Julia Intemann, Projektmanagerin für
den Wissenstransfer bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung.
„Durch unsere umfangreichen Sammlungen fossiler und rezenter Tier- und
Pflanzenarten verfügen wir in besonderer Weise über die Kompetenz zur
Identifizierung biologischer Vorbilder für technische Lösungen. Wir freuen
uns sehr, dass wir auf dieser Basis gemeinsam mit unseren Partnern einen
Beitrag zum Gelingen dieses spannenden Projektes leisten können.“ Dr.
Daniel Gerhard, Projektkoordinator bei der Grammer AG, ergänzt: „Bei
unseren Kunden und auf dem Markt insgesamt besteht ein dauerhaftes
Interesse an innovativen Lösungen, die im gesamten Produktspektrum neue
Anwendungen ermöglichen. Neben den umweltschonenden Aspekten durch
Leichtbau ist für uns die Erhöhung des Sitzkomforts eine wichtige
Zielstellung.“
Die Demonstratoren von Sitzkissen und Kissenträger sollen vorzugsweise
durch additive Fertigung als ein einziges integriertes Bauteil gefertigt
werden. Für die Herstellung von Demonstratoren auf Basis der simulierten
Kissenstrukturen sind additive Verfahren ideal geeignet. Daher greifen die
Verbundpartner zur Realisierung diverser Aufgaben im Rahmen des TransMIT-
Kooperationsnetzwerks 3D-Druck und additive Fertigung – Bionik auf
Dienstleister zurück, die auf unterschiedliche Werkstoffe und Verfahren
spezialisiert sind. Die prototypische Umsetzung erfolgt schließlich durch
den renommierten Sitzhersteller Grammer. Die Grammer AG ist spezialisiert
auf die Entwicklung und Herstellung von Komponenten und Systemen für Pkw-
Innenausstattung sowie von Fahrer- und Passagiersitzen für Offroad-
Nutzfahrzeuge, Lkw, Busse und Bahnen.
Mit der Förderung von Projekten im Rahmen des „Ideenwettbewerbs
Biologisierung der Technik“ beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung
und Forschung (BMBF) das in Deutschland verfügbare Wissen im Hinblick auf
die technische Machbarkeit und die Umsetzung in industriellen Nutzen in
den beiden Schlüsseltechnologien „Neue Werkstoffe und Materialien“ und
„Produktionsforschung“ zur Geltung zu bringen. Die so gewonnenen
Erkenntnisse sollen Impulse für die weitere Ausgestaltung zukünftiger
BMBF-Förderaktivitäten im Kontext der „Biologisierung der Technik“ geben.
Im Rahmen der Ausschreibung werden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten
gefördert, die zu einer Erhöhung der Anwendungs- und Verwertungschancen
von bio-basierten Materialien und biologisch inspirierten Werkzeugen,
Methoden oder Vorgehensweisen im Bereich der Materialwissenschaft und
Werkstoffforschung oder der Produktentstehung und Produktionsprozesse
beitragen.
Mehr Informationen zum „Ideenwettbewerb Biologisierung der Technik“ unter:
https://www.zukunft-der-wertsc
technik-2259.html
Weitere Informationen zum Innovationscluster 3D-Druck und additive
Fertigung – Bionik unter: https://www.3ddruck-transmit.d
