Evolutionary LightStructure Engineering

begeistertüberragenden Leistungen

Natur

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überragenden Leistungen

ELiSE ermöglicht überlegene Leichtbau-Lösungen.

Evolutionary Light Structure Engineering

Die Natur dient uns als Inspirations-quelle für innovative Neu- und Weiterentwicklungen in verschie-densten Branchen.

Wir übersetzen die Funktionalität, Effizienz und Ästhetik natürlicher Systeme in Ihr Produkt.

ELiSE

Die natürlichen Vorbilder :

Das Leben im Ozean ist ein ständi-ges Wettrüsten. Seit Jahrmillionen kämpfen Planktonorganismen wie Diatomeen und Radiolarien dage-gen von Ruderfußkrebsen gefres-sen zu werden. Im Laufe der Evo-lution entwickelten sich immer stabilere Schalen auf der einen und immer bessere Fresswerkzeuge auf der anderen Seite.Um bei diesem Wettrüsten nicht mit massiven Panzern abzusinken und vom lebensspendenden Son-nenlicht abgeschnitten zu werden, ist extremer Leichtbau erforderlich. Wir haben das einmalige Leicht-baupotenzial dieser Lebewesen er-kannt und nutzen dieses imELiSE-Verfahren für die Optimie-rung Ihrer Bauteile.

Jahrmillionen Expertise Leichtbauim

Diatomeen und Radiolarien sind auf stabile und leichte Schalen zum Schutz vor Ruderfußkrebsen angewiesen.

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Die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit der Bau-weisen von Planktonorganismen wird durch mikro-mechanische Crashtests belegt (Hamm et al. 2003 - Nature 421). Die glasartigen Schalen (SiO2) halten einem Gewicht von mehr als 800 Tonnen pro Qua-dratmeter stand. Anschaulich müsste ein Kanalde-ckel das Gewicht von 150 Mittelklassewagen tragen, um annährend die Stabilität der biologischen Vorbil-der zu erreichen. Die für diese Höchstleistung not-wendigen Strukturen können nur durch erstklas-sige Konstruktionsweisen erreicht werden. Neben versteiften Flächentragwerken, Balken- und Rippen-konstruktionen finden sich des Weiteren Kanten-versteifungen, multifunktionale Waben- sowie Sand-wichbauweisen wieder. Da die Natur den gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten ausgesetzt ist wie technische Systeme, können diese Prinzipien vom Mikrokosmos mit Hilfe der Bionik in die Maßstäbe der Technik übertragen werden. Um die Konstruk-tionsweisen unserer natürlichen Vorbilder technisch nutzbar zu machen, haben wir Zugriff auf eine der welt-weit größten Datenbanken von biologischen Leicht-baustrukturen dieser Art. Bei einer sol-chen Arten- und Strukturvielfalt finden wir die besten Trans-ferlösungen für Ihr Pro-dukt.

Biologische Vorbilder

Mikroskopische Aufnahme einer Diatomee während eines Crashtests

Radiolarie im Maßstab 200:1

Nach der Analyse der Lastfälle Ihres Produktes werden meh-rere geeignete biologische Vor-bilder ausgewählt. Dabei hilft eine Strukturdatenbank von Planktonorganismen. In dieser werden Strukturen mit funk-tioneller Ähnlichkeit zu Ihrem Bauteil gesucht.

Welche Prinzipien stecken hinter der Funktion? Die aus-gewählten Vorbilder wer-den mit Hilfe von Compu-ter Aided Engineering unter Berücksichtigung Ihres Last-falls untersucht. Die besten Strukturen werden ausge-wählt und weiter analysiert.

Die Funktionsweisen der Vor-bildstrukturen werden in ab-strahierte Modelle übersetzt. Ziel ist die Vereinfachung der Geometrie unter Beibehaltung der Funktionalität. Die vor-opti-mierten Strukturen werden in den nächsten Schritten in Ihre Leichtbaustruktur übertragen.

Aus der Naturzum fertigen Produkt

Screening AbstraktionAnalyse

Das ELiSE-Verfahren:

Erklärt am Beispiel einer Offshore-Gründungsstruktur

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ELiSE revolutioniert den Leichtbau

Das ELiSE-Verfahren übersetzt natürliche Leichtbaustrukturen. Dabei werden die technischen Lastfälle und Anforderungen be-rücksichtigt. Durch den Opti-mierungsvorsprung zu Beginn der Entwicklung werden beein-druckende Ergebnisse und kür-zere Entwicklungszeiten erreicht.

Die Ausarbeitung verschiede-ner Lösungsansätze führt zu optimierten Konstruktionen Ihres Produkts. Durch die si-multane Auffindung mehrerer Optimierungslösungen wird die Fertigung und Material-auswahl unter ökonomischen Aspekten ermöglicht.

Die abstrahierten Modelle bil-den die Startpositionen weite-rer Optimierungsschritte. Da-mit wird die Grundstruktur Ihres bionischen Bauteils ge-zielt an die konkreten Anforde-rungen angepasst. Folglich wird Material nur dort eingesetzt, wo es tatsächlich benötigt wird.

Optimierung

Zur Verbesserung Ihrer Pro-dukte nutzt das ELiSE-Verfah-ren bewährte Strukturen aus der Natur : die Vorbilder sind Schalen und Panzer mariner Kleinstlebewesen, die sich nach Millionen von Jahren Entwick-lungszeit zu hocheffizienten und multifunktionalen Leicht-baustrukturen entwickelt ha-ben.

ELiSE-Verfahren

Ihr Produkt

Leistungen:

Produktentwicklungen

Unsere

Innovative

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Mit dem modularen Aufbau des ELiSE-Verfahrens bieten wir unterschied-liche Kompetenzen an, die wir ganz nach Ihren Bedürfnissen einsetzen:

Produktentwicklung mit multifunktionalem Leichtbau

Datenbank mit 90.000 bewährten Strukturen

Steigerung der Innovationskraft mit Methoden der Bionik

Lösungen durch Arbeit in multidisziplinären Teams

Konstruktion mit CAE (Computer Aided Engineering)

Topologie- und Topographieoptimierung

Parametrische Optimierung mit Evolutionsalgorithmen

Crash- und Mehrkörper-Simulation

Wir unterstützen Sie bei der Entwicklung und Optimierung von innovativen Produkten.

Leistungen

Projektmanagement und Serienbegleitung

Produktdesign

3D-Rekonstruktion und Rasterelektronenmikroskopie

Aufbereitung der Ergebnisse zur wirkungsvollen Kommunikation

Durchführung von Forschungsprojekten / Grundlagenforschung

Erfolg

Vielfaltdurch

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Automotive und Fahrzeugbau Erneuerbare Energien Maschinenbau Schiffbau Schienen- und Nutzfahrzeuge Luft- und Raumfahrt Medizintechnik Bauwesen Konsumgüter und Produktdesign Architektur

Um Sie optimal zu unterstützen, steht hinter dem ELiSE-Verfahren ein interdisziplinäres Team, in welches Experten mit langjähriger Projekter-fahrung ihre Kompetenzen einbringen. So arbei-ten bei uns Ingenieure aus verschiedenen Fach-richtungen sowie Biologen und Bioniker eng zusammen.

Diese Vielfalt an Kompetenzen ist der Garant für unseren Erfolg. Der stetige Wissenstransfer zwi-schen den unterschiedlichen Fachgebieten er-möglicht neue Impulse und Ideen. Dadurch sind wir in der Lage Ihren Herausforderungen mit maßgeschneiderten Lösungen zu begegnen. Mit dem ELiSE-Verfahren sorgen wir dafür, dass Sie sich von der Konkurrenz abheben.

Team

Wir sind Experten im Leichtbau und generieren mit dem von uns entwickelten ELiSE-Verfahren bran-chenunabhängige Leichtbaulösun-gen. Unsere Tätigkeitsfelder erstre-cken sich unter anderem über die Bereiche:

ELiSE

Ihre Vorteiledurch

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Wirtschaftlicher Leichtbau und Gewichtsminimierung durch vor-optimierte Strukturen aus der Natur

Sicherung der Zielkosten & Performance durch Verfolgung verschiedener Optimierungsszenarien

Multifunktionalität durch Integration mehrerer Eigenschaften Schnellere Entwicklung durch Zugriff auf bionische

Strukturdatenbank Alleinstellungsmerkmal durch Bionik Ästhetische Formfindung für ein ansprechendes Design

Mit dem ELiSE-Verfah-ren machen wir Ihr Produkt leichter. Da Leichtbau den anderen Anforderungen an Ihr Produkt nicht entgegen-stehen darf, achten wir da-rauf, dass Sie bei uns mehr als nur Leichtbauoptimierung erhalten. Die Reduktion des Gewichts ist das Ziel unse-res Verfahrens, aber nicht der einzige Nutzen.

So sorgen wir dafür, dass Sie auf vielfältige Weise von un-seren Expertisen profitieren. Gewichtseinsparungen von über 50% sind je nach Pro-dukt möglich und konnten in Zusammenarbeit mit unse-ren zufriedenen Kunden er-reicht werden. Darüberhinaus zeichnen sich unsere Optimierungslösungen durch folgende Aspekte aus:

Ihre Vorteile

Mit uns starten

Optimaler Leichtbau durch Vielfalt

Bei der Frage nach einer optimalen Leichtbaustruktur existiert eine Vielzahl an Lösungen. Der Startpunkt entschei-det, ob Sie auf dem globalen Optimum landen oder auf dem kleinen Hügel ne-benan. Daher wählen wir aus einer Struk-turdatenbank mit über 90.000 Einträgen verschiedene biologische Vorbilder für Ihr Leichtbauziel.

Paralleler Optimierungsansatz

Durch die Verfolgung verschiedener Optimierungsszenarien finden wir die Leichtbau-Lösung, die Ihren Anforderungen entspricht. Somit wird die optimale Balance aus Ge-wichtsersparnis, Fertigungsaufwand und Herstellungskosten erreicht.

Zeitersparnis durch bewährte Strukturen

Die biologischen Vorbildstrukturen sind das Ergebnis von Millionen von Jahren Entwicklungszeit. Sie starten durch die Nutzung vor-optimierter Strukturen mit erheblichem Vorsprung. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Optimierung errei-chen Sie Ihr Ziel schneller.

Mit uns starten Sie hier.

Und hier.

Und vor allem hier!

Herkömmliche Optimierung

Entwicklungszeit

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Von Naturaus nachhaltig

Die Reduktion von Gewicht geht immer mit dem Einsparen von Ressourcen einher. Es existieren aber auch ganz pragmatische Gründe für die Ressourcenscho-nung: Bei der Verringerung des CO2-Ausstoß z. B. im Automo-bilbereich spielt die gesetzliche Regulierung eine immer größere Rolle. Durch Berücksichtigung von Leichtbau erfüllen Sie auch in Zukunft die gesetzlichen An-forderungen und schaffen ener-gieeffiziente Produkte.

Fortschritt durchMultifunktionalität

Leichtbau ist selten die einzige Eigenschaft eines Lebewesens. Auch Ihr Produkt muss zahl-reichen Anforderungen genü-gen. So wie die Natur vielfälti-ge Funktionen in einem Design vereint, so berücksichtigen auch wir mit dem ELiSE-Ver-fahren Ihre multifunktionalen Anforderungen: Sicherheit, Effi-zienz und Komfort.

Bionik alsAlleinstellungsmerkmal

Von der Natur inspirierte Strukturen sorgen dafür, dass sich unsere Lösungen vom Sta-tus quo abheben. Bei der Um-setzung Ihrer Vertriebsstrategie unterstützen wir Sie gerne. So-mit steht dem Erfolg Ihres Pro-duktes nichts im Wege.

Der von der Bundesregierung vorgegebene CO2-Ausstoß von PKWs muss bis 2025 auf 95 g/km sinken.

Ihre Vorteile

multifunktionalenLeichtbau

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Referenzen

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Offshore-Gründungsstruktur

Damit Offshore-Windkraftanlagen den rau-en Bedingungen auf See trotzen können, werden extrem stabile Gründungsstruktu-ren benötigt. Mit den Firmen Weserwind und RLE International wurde durch das ELiSE-Verfahren eine Leichtbau-Gründungs-struktur entwickelt, die das Gewicht der Ausgangsstruktur von 770 t auf 400 t re-duzierte. Zudem wurde die Herstellbarkeit durch den Einsatz von Standardrohrelemen-ten vereinfacht.

Windenergie

Gewichts-ersparnis48%

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G Yacht-Engineering

In Zusammenarbeit mit dem renommierten Yachtdesigner judel/vrolijk & co wird die An-wendung des ELiSE-Verfahrens zur Entwicklung radikal verbes-serter Leichtbaukonstruktionen im Rumpfdesign von Rennyach-ten erforscht.

Leichtbau-Pavillon

Der in Zusammenarbeit mit den Archi-tekten Julia & Göran Pohl entwickelte Leichtbau-Pavillon vereint Funktionali-tät mit einem ästhetischen Äußeren. Bei nur vier Millimetern Wandstärke nimmt das glasfaserverstärkte Material auf Grund der besonderen, vom ELiSE-Ver-fahren inspirierten und freitragenden fraktalen Struktur nicht nur Gewichts- und Windlasten, sondern auch lokale Belastungen klaglos auf.

Das Projekt wird geför-dert aus Mitteln des EFRE und des Landes Bremen.

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Vorwerk Kobold VK 140

Für den renommierten Staubsaugerhersteller Vorwerk wurde in einer Studie das Leichtbaupotenzial verschie-dener Komponenten untersucht. In einer detaillierteren Betrachtung konnten durch Strukturleichtbau nach dem ELiSE-Verfahren Potentiale zur Gewichtseinsparung beieiner Gehäusekomponente aufgezeigt werden.

Die erreichte Gewichtsersparnis kommt nicht nur der Rohstoffbilanz bei der Herstellung, sondern auch der Handhabung des Gerätes zu Gute.

Atmungsaktive Stützschiene

Nach einem Knochenbruch muss der Bruch für lange Zeit in Ruhigstellung gebracht werden, was eine enorme Belastung dar-stellt. Mit dem Ziel den Tragekomfort durch weniger Gewicht und Atmungsaktivität zu verbessern, wurde die bionische Armschie-ne entwickelt. Die häufig bei Diatomeen an-zutreffende fraktale Wabenstruktur bietet nicht nur eine exzellente Steifigkeit bei ge-ringem Gewicht, sondern auch eine hohe Atmungsaktivität.

Med

izin

tech

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Referenzen

Gewichts-ersparnis40%

Automotive

Felge

Bei sicherheitsrelevanten Bauteilen wie Autofelgen ist Zuverlässigkeit besonders wichtig.Die Bionik-Felge besitzt hervorragen-de Eigenschaften im Bereich der Kraft-übertragung zwischen Nabe und Reifen. Durch das neuartige Konstruktionsprin-zip aus radialen und konzentrischen Stre-ben, die durch kurze Zwischenstreben im Randbereich ergänzt werden, bie-tet die Felge eine sehr homogene Span-nungsverteilung in allen Bereichen.

Kopfstütze

Die Forderung nach Effizienz ist von wachsender Bedeutung im Automo-bilbau. Die in Zusammenarbeit mit dem Zulieferer RLE international ent-wickelte, biologisch inspirierte Kopf-stütze ist ein Schritt in diese Rich-tung – 40% des Gewichts werden pro Kopfstütze eingespart.

Gewichts-ersparnis40%

Gewichts-ersparnis20%

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Karosserie-Leichtbau: B-Säule

Die Karosserie trägt mit 25% der Fahrzeuggesamt-masse einen großen Anteil am Gewicht bei. Für un-seren Kunden konnte das Gewicht der B-Säule un-ter Berücksichtigung der Herstellbarkeit und der IIHS-Crashvorgaben um über 30% gesenkt werden.

Strukturen für Fahrzeugsitze

Fahrzeugsitze tragen maßgeblich zum Komfort bei. Bei der Optimierung der Sitzstruktur bietet das ELiSE-Verfahren multifunktionale Vorteile. Durch unsere patentierte fraktale Wabenstruktur werden gleichzeitig Gewicht reduziert, Schwingungen ge-dämpft und die Atmungsaktivität gesteigert.

Crashrelevante Bauteile

In Zusammenarbeit mit namhaften OEMs wurden für den Seitencrash innovative Bauteil-konzepte entwickelt. In Anlehnung an die in der Natur verwendeten Crashmechanismen werden neuartige Funktionserfüllungen und zugleich eine Gewichtsersparnis ermöglicht.

Referenzen

Gewichts-ersparnis

Gewichts-ersparnis

20%

30%

IMARE wird gefördert mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und Mitteln des Landes Bremen.

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Mit ELiSE nutzen Sie eine Technologie, die be-reits vor 10 Jahren am renommierten Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Po-lar- und Meeresforschung, ihren Anfang nahm.Heute steht hinter ELiSE neben dem Alfred-Wegener-Institut als starker Partner das Ins-titut für marine Ressourcen. Mit der vorhan-denen Datenbank verschiedener Arten von Planktonorganismen und ständig neuem Pro-benmaterial, das durch unser Forschungsschiff Polarstern in allen Teilen der Erde gesammelt

wird, ist ein exklusiver Zugang zu den Vorbil-dern für Ihr Produkt gegeben. Sie profitieren damit von unserer langjährigen Erfahrung im Bereich der Analyse von biologischen Struk-turen - der Inspirationsquelle für Ihr Leicht-bauprodukt.

Gerne stellen wir Ihnen das ELiSE-Verfahren und die Optimierungsmöglichkeiten für Ihr Produkt persönlich vor.

www.elise3d.com

Dr. Christian HammBussestraße 2727570 Bremerhaven

Email: christian.hamm@awi.deFon: +49 471 4831-1832Fax: +49 471 4831- 2210