Mit dem Zeichendreieck gegen das Versagen

Zeichnung: Die Methode der Zugdreiecke

An einer nicht optimierten Kerbform entstehen hohe Spannungsspitzen. Bei Belastung können sich dort Risse bilden, die schließlich zum Bruch des Bauteils führen. Durch eine Formgebung nach dem Vorbild der Natur mit der von Professor Claus Mattheck entwickelten CAO-Methode (Computer Aided Optimization) können Kerben so optimiert werden, dass hier keine Spannungsspitzen mehr auftreten.

Für diese Optimierung waren früher komplexe mathematische Werkzeuge und leistungsfähige Computer notwendig. Mit einem neuartigen Ansatz kann die optimale Kerbform seit einigen Jahren schon mit einem Taschenrechner ermittelt werden. Nun ist die Methode so weit vereinfacht, dass ein einfaches Geodreieck für eine Optimierung ausreicht. Die neue graphische Methode, die "Methode der Zugdreiecke", versetzt auch kleine Unternehmen und Handwerker in die Lage, gestaltoptimierte Bauteile herzustellen: Mechanisches Verständnis ersetzt schwierige Berechnungen.

Das Verfahren: Eine Kerbe wird symmetrisch durch ein gedachtes Seil überbrückt. Entlang dieses Seils läuft die erste Konturlinie der Konstruktion, die - am Beispiel einer 90°-Ecke - mit den Wänden einen 45°-Winkel bildet. In der Mitte der Konturlinie (des gedachten Seils) wird nun ein neues Seil angesetzt, diesmal mit einem Winkel von 22,5°, also dem halben Winkel des ersten Seils; die Prozedur wird noch ein weiteres Mal mit einem Winkel von 11,25° wiederholt.

Die entstehende Fläche zwischen den Seilen und dem Bauteil wird "aufgefüllt". Die verbliebenen Knicke werden, außer dem unteren 45°-Knick, ausgerundet. Die entstandene Konstruktion weist praktisch keine Spannungsspitzen mehr auf. Das Verfahren kopiert letztlich die Brettwurzeln der Bäume, die ebenfalls die scharfe Ecke zwischen Stamm und Erdoberfläche wie ein Seil überspannen.

COMPAMED.de; Quelle: Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft