Bionik 21.07.2006, 19:23 Uhr

Der Baumflüsterer  

VDI nachrichten, Karlsruhe, 21. 7. 06, ws – „Baumflüsterer“ wird Claus Mattheck zuweilen genannt. Tatsächlich orientiert sich der Bioniker oftmals an Bäumen und entwickelt nach ihrem Vorbild technische Innovationen. Im neuen Buch des Leiters der Abteilung für Biomechanik am Forschungszentrum Karlsruhe geht es um die Reduzierung von Spannungsmaxima an Kerben – mithilfe eines einfachen Geodreiecks.

War Leonardo da Vinci der erste „Bioniker“? Jedenfalls gab es den Begriff noch nicht, als der italienische Universalgelehrte im 15. Jahrhundert auf Grund seiner Beobachtungen erste Flugmaschinen skizzierte. Bionik taufte der amerikanische Luftwaffenmajor J. E. Steele erst 1960 das Prinzip, von der Natur zu lernen, um Technik zu optimieren oder gar zu revolutionieren. Und seitdem boomt dieser Wissenschaftszweig. Einer seiner profiliertesten und innovativsten Vertreter ist Prof. Claus Mattheck.

Claus Matthecks Büro und Arbeitsraum liegt im Keller eines lang gestreckten, containerförmigen Gebäudes am Rande des Forschungszentrums Karlsruhe und ist vollgestellt mit Regalen, auf denen sich Holz- und Knochenstücke stapeln. Ein hoher Sicherheitszaun trennt das Institutsgebäude vom Hardtwald. Die unmittelbare Nachbarschaft zur Natur kommt dem Leiter der Abteilung für Biomechanik zugute. Denn Matthecks Inspirationsquelle sind Bäume, manch einer nennt ihn den „Baumflüsterer“.

Der 59-Jährige untersucht auf ausgedehnten Waldspaziergängen und in weltweiten Feldstudien das Wachstum der Bäume und die Art, wie sie mit Sturm- und Schneelasten umgehen, mit Zug- und Druckkräften. Die Erkenntnisse fließen etwa in die Konstruktionen neuer Schrauben ein, die um ein Vielfaches belastbarer und haltbarer sind als herkömmliche Modelle. Oder in die Entwicklung des „Bionic-Car“ von DaimlerChrysler, an der ein ehemaliger Mitarbeiter Matthecks beteiligt ist. Vorbild war der tropische Kofferfisch, der dem PKW-Modell nicht nur sein unverwechselbares Aussehen verleiht, sondern ihn auch unter ökologischen Kriterien einzigartig macht.

Technische Innovationen, die nach dem Vorbild der Natur entwickelt werden, sparen Material, Kosten und Rohstoffe – und sind länger haltbar. Womit eine zentrale Motivation Claus Matthecks beschrieben wäre: Produkte zu optimieren. Dafür wurde er 2003 mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet. Ans Forschungszentrum kam der promovierte Physiker 1980 und arbeitete zunächst an Fragestellungen zur Reaktorsicherheit, betrieb Schadenskunde an Stahlbauteilen und habilitierte an der Universität Karlsruhe „über die Rissausbreitung in rissbehafteten Strukturen“, im Besonderen in Rohrleitungen. „Das schadenskundliche Denken sitzt mir heute noch in den Knochen“, sagt Mattheck.

„Wenn ich etwas kaufe, betrachte ich es immer unter diesem Aspekt.“ Sein Wissen darüber gibt er weiter, z. B. in seinem Buch mit dem programmatischen Titel „Warum alles kaputt geht“. „Es soll“, sagt Mattheck in der ihm eigenen unzweideutigen Sprache, „die Leute dazu anregen, weniger Schrott zu kaufen.“

Formelfreie, gesprochene Mechanik und Schadenskunde „für das Volk“ wird – mit zahlreichen von Claus Mattheck selbst gezeichneten Abbildungen – so anschaulich vermittelt, dass man sich seine Bücher in den Schulen als Lehrmittel wünscht. Populär wurde Mattheck mit dem nicht nur für Kinder spannenden Buch „Stupsi erklärt den Baum“, das in sieben Sprachen übersetzt ist. Darin lehrt ein Igel die „Körpersprache“ der Bäume, aus der sich ihr Gesundheitszustand ablesen lässt. Mattheck überträgt seine Erkenntnisse nicht nur auf die industrielle Entwicklung und Produktion, sein Wissen kommt auch den Bäumen selbst zugute. Er hat das VTA-Diagnoseverfahren („Visual Tree Assessment“) entwickelt und ist weltweit mit Vorträgen und Workshops unterwegs in Japan wurde ihm die Ehrenmitgliedschaft der Urban Tree Diagnosis Association verliehen.

Das neue Buch „Verborgene Gestaltgesetze der Natur – Optimalformen ohne Computer“ kommt im Herbst auf den Markt. Was er darin beschreibt ist für Claus Mattheck „der größte Durchbruch in meinem gesamten Berufsleben“. Grundsätzlich geht es darum, Spannungsmaxima an Kerben von Werkstücken zu reduzieren und sie so haltbarer zu machen.

Denn eigentlich wünschte sich Claus Mattheck, er könnte seinen Job als „Sachverständiger für Ermüdungsbrüche mechanischer Bauteile“ an den Nagel hängen – aus Mangel an Fällen (beziehungsweise Unfällen). „Und wissen Sie, was der Hammer an der Methode ist?“, fragt Mattheck: „Sie brauchen zur Berechnung keine Computersoftware mehr. Ein einfaches Geodreieck genügt, die Zeitersparnis ist enorm. Wissen Sie, was das für die technische Entwicklung bedeutet? Die Ausrede, wir können nicht jede Kerbe in jeder Komponente optimieren, gilt nicht mehr.“

Das klingt so simpel, dass Mattheck und seine Mitarbeiter erst gar nicht glauben konnten, dass das wirklich funktionieren könnte. Aber im letzten halben Jahr haben sie die Methode verifiziert. Nun ist sie reif für die Veröffentlichung. Und die wird, wie immer bei Claus Mattheck, nicht nur für Fachleute innovativ sein, sondern auch für Laien verständlich. KLAUS HEID

Von Klaus Heid
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