Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2007.

Zugl.: Braunschweig, Univ., Diss., 2008

Stuttgart, Univ., Habil.-Schr., 2004.

Omniphobic surfaces found in nature have great potential for enabling novel and emerging products and technologies to facilitate the daily life of human societies. One example is the water and even oilrepellent cuticle of springtails (Collembola). The wingless arthropods evolved a highly textured, hierarchically arranged surface pattern that affords mechanical robustness and wetting resistance even at elevated hydrostatic pressures. Springtail cuticle-derived surfaces therefore promise to overcome limitations of lotus-inspired surfaces (low durability, insufficient repellence of low surface tension liquids). In this review, we report on the liquid-repellent natural surfaces of arthropods living in aqueous or temporarily flooded habitats including water-walking insects or water spiders. In particular, we focus on springtails presenting an overview on the cuticular morphology and chemistry and their biological relevance. Based on the obtained liquid repellence of a variety of liquids with remarkable efficiency, the review provides general design criteria for robust omniphobic surfaces. In particular, the resistance against complete wetting and the mechanical stability strongly both depend on the topographical features of the nano- and micropatterned surface. The current understanding of the underlying principles and approaches to their technological implementation are summarized and discussed.

Wikipedia umschreibt die Topologieoptimierung als ein computerbasiertes Berechnungsverfahren, durch welches eine günstige Grundgestalt (Topologie) für Bauteile unter mechanischer Belastung ermittelt werden kann. Durch die Verwendung von 3D-Druck-Verfahren wird die Gestaltung der Komponenten revolutioniert, weil diese nicht mehr abhängig vom Fertigungsverfahren sind. Dabei werden auch optimale Gitterstrukturen innerhalb der Komponenten immer wichtiger. Diese neuen Herausforderungen können im Creo Umfeld mit ProTopCI (Hersteller CAESS, PTC Partner Advantage, Silver) elegant gelöst werden. Im Vortrag (mit Live-Demonstration) werden die neuen Möglichkeiten dieser innovativen Lösung beleuchtet: Modellerzeugung in Creo Simulate (FEM-Mode): - Verschiedene Lastfälle, - Kontakte, - Schraubenverbindungen, - CAD-Geometrie, - zu optimierende Bereiche, ... Technologische Randbedingungen zur Berücksichtigung des Fertigungsverfahren Innovatives Erzeugen/Optimieren der Gitterstrukturen Glätten, Exportieren der optimierten Geometrie

Durch die Verwendung von 3D-Druck-Verfahren wird die Gestaltung der Komponenten revolutioniert, weil die Form nicht mehr abhängig vom Fertigungsverfahren ist. Dabei werden auch optimale Gitterstrukturen innerhalb der Komponenten immer wichtiger. Diese Stützstrukturen können in Creo Parametric 4.0 mit dem neuen «Lattice-Feature» modelliert und Creo Simulate analysiert werden. Parallel dazu kann man mit ProTopCI (Hersteller CAESS, PTC Partner Advantage, Silver) eine Topologieoptimierung mit Stützstrukturen durchführen. Der Vortrag beleuchtet die Unterschiede dieser 2 Methoden.

Der Leichtbau zählt zu den Schlüsseltechnologien vieler Industriebranchen und favorisiert ressourcen- und energieeffiziente Strukturbauteile und Konstruktionen mit belastungs- und funktionsgerechten Eigenschaften. Unabhängig vom Einsatzgebiet besteht der Anspruch des Leichtbaus darin, Systeme zu gestalten und herzustellen, die sich infolge Ausnutzung aller Varianten von Tragstrukturen, Werkstoffen und Herstellungs-technologien durch ein geringeres Gewicht bei gleichzeitiger Verbesserung der Eigenschaften bzw. Erhöhung der Gebrauchsgüte auszeichnen. Entscheidende Voraussetzungen für die Anwendung des Leichtbaus sind leichte und hochbelastbare Werkstoffe, innovative filigrane Konstruktionen, sowie integrierte Systeme zur Erfassung von Beanspruchungen. An der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung werden im Forschungsbereich Leichtbau im Bauwesen faser- und textilverstärkte, funktionsintegrierte Leichtbautragwerke entwickelt, gefertigt und prüftechnisch verifiziert und validiert. Dabei stehen die Methoden Materialleichtbau, Strukturleichtbau und Systemleichtbau im Vordergrund. Diese können auf unterschiedliche Art miteinander kombiniert werden. Die Substitution von Werkstoffen höherer Dichte durch leichtere Materialien und Werkstoffkombinationen unter Beibehaltung bzw. Steigerung von Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften wird als Materialleichtbau bezeichnet. Dabei erfolgt die Gewichtsreduzierung der Konstruktion durch das verwendete Material. Beim Strukturleichtbau werden Produkte unter Nutzung von neuen Strukturen leichter ausgeführt, was eine Ermittlung und Optimierung der Art, Anzahl und Anordnung der Bauteile, aus denen die tragende Struktur mit minimalem Gewicht gebildet wird, umfasst. Der Systemleichtbau favorisiert die leichtbaugerechte Optimierung der Tragkonstruktion. Ziel ist es, leichte hochbeanspruchte Konstruktionen und neue Gestaltungsvarianten für filigrane Tragwerke mit hoher Funktionsintegration zu entwickeln und gemeinsam mit Architekten, Planern und Bauunternehmen auf den Markt zu bringen, denn wir forschen für die Praxis. In der vorliegenden Veröffentlichung wird das Forschungsprojekt „Neue leichtbaugerechte Strukturkomponenten und Verarbeitungstechnologien für Anwendungen in Tragwerken“ von der Idee bis zum Referenzobjekt beschrieben.

Dieser Vortrag befasst sich mit der Prozesskette bei der Entwicklung spinnenartiger Laufroboter. Es wird eine Möglichkeit der Abstraktion von der Natur aufgezeigt, sowie dessen Überführung in ein technisches System. Das kinematische Modell wird anschließend in MSC Adams simuliert.

Durch die Verwendung von 3D-Druck-Verfahren wird die Gestaltung der Komponenten revolutioniert, weil die Form nicht mehr abhängig vom Fertigungsverfahren ist. Dabei werden auch optimale Gitterstrukturen innerhalb der Komponenten immer wichtiger. Diese Stützstrukturen können in Creo Parametric 4.0 mit dem neuen «Lattice-Feature» modelliert und Creo Simulate analysiert werden. Parallel dazu kann man mit ProTopCI (Hersteller CAESS, PTC Partner Advantage, Silver) eine Topologieoptimierung mit Stützstrukturen durchführen. Der Vortrag beleuchtet die Unterschiede dieser 2 Methoden.

Der Software-Hersteller CAESS (PTC Partner Advantage, Silver) hat eine neue Version der Topopologie-Optimierungs-Lösung ProTOp auf den Markt gebracht. Die Software zeichnet sich aus durch neue Elemente wie: • Intuitive Benutzer-Oberfläche • Verwendung von 'Shell-, Lattice-'Strukturen • Nichtlinearitäten: Kontakte, Vorspannung, elastoplastisches Material • Extrem schnelle Gleichungslösung • Flächen-Glättung • Flächen-Rückführung mit .obj-Daten (wavefront) ins CAD