Dem Kofferfisch abgeschaut

Autohersteller folgen dem aerodynamischen Vorbild der Natur

Das aerodynamische Verhalten ist für Flugzeuge wie für Automobile ein wichtiger Parameter. Es beeinflusst neben dem Gewicht des Fahrzeugs den Energieverbrauch maßgeblich. Schon 2005 entwickelte Daimler ein frühes bionisches Konzeptfahrzeug, das dem Kofferfisch nachempfunden ist. Obwohl scheinbar plump, zeigt der Kofferfisch sensationelle Strömungseigenschaften.

Lernen vom Vorbild der Natur: Was den Kofferfisch mit seiner kantigen Form auszeichnet und ihn für Autobauer besonders interessant macht:

- das optimale Verhältnis von Oberfläche zu Volumen
- maximale Steifigkeit bei minimalem Gewicht
- ein außergewöhnliches Strömungsverhalten.

Das Bionic Car von Daimler ist nur ein einziges Mal gebaut worden, dennoch zeigt das frühe Beispiel, dass auch Ingenieure des Fahrzeugbaus von der Natur viel lernen können. Sie erzielten mit dem originalgetreuen Modellnachbau des Kofferfisches im Windkanal einen geradezu fabelhaften Luftwiderstandsbeiwert von nur 0,06. Zum Vergleich: Herkömmliche Autos haben heute einen Wert, der bei 0,3 liegt.

Das Konzept-Auto Bionic Car von Daimler ist über ein einziges gebautes Exemplar nicht hinaus gekommen. Immerhin hat Daimler in Zusammenarbeit mit Bionik-Experten im Zuge dieser Forschungen auch ein eigenes rechnergestütztes materialwissenschaftliches Verfahren entwickelt. Es überträgt das Wachstumsprinzip der Biologie in die Konzeption von Autos. Ingenieure einiger bekannter Automarken lassen heute Karosserie- oder Fahrwerkskomponenten am Rechner wachsen. Bereiche mit geringer Belastung sind dünner gestaltet oder sogar völlig herausgeschnitten, hoch beanspruchte Stellen werden dagegen gezielt verstärkt. Die Grundlagen dieser Methode stammen von dem Biomechaniker Prof. Dr. Claus Mattheck. Schon in den achtziger Jahren hat er Bäumen abgeschaut, wie man mit minimalem Materialaufwand maximale Stabilität erzielen kann. Diese Erkenntnisse hat er später in ein Computerprogramm für die Optimierung von Bauteilen eingearbeitet.

In der CAD-Welt bezeichnet man dieses Verfahren mit dem Terminus „Soft Kill Option“ oder auch mit dem Begriff „Topologieoptimierung“. Es wird für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die geringe Reichweite heutiger Batterien erfordert es, dem Gewicht von Fahrzeugen besondere Beachtung zu schenken – ohne Zugeständnisse bei der Fahrsicherheit.

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