Hochvariable Verbundwerkstoffe in der Natur am Beispiel der Arthropodenkutikula

Abstract

Die Kutikula, das Außenskelett der Arthropoden (Krebse, Spinnen, Insekten), ist ein sehr komplexer Faser-Verbund-Werkstoff (FVW). Die Vielzahl an Variationsmöglichkeiten, die ein FVW bietet, werden hier auf vielfältige Weise genutzt. Dies ermöglicht es, mit relativ wenigen Grundbausteinen eine Vielzahl von Anforderungen zu erfüllen. In der vorliegenden Studie wurden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) Verformungsanalysen durchgeführt. Es zeigt sich, dass bereits die Änderung der eines einzelnen Parameters, hier die Faserorientierung, die mechanischen Eigenschaften bei verschiedenen Lastfällen stark beeinflusst. Die darüber hinaus vorgenommenen Strukturvariationen weisen auf eine Mehrkriterienoptimierung hin.