Warum Bambus so gut hält wie Stahl

FÜRTH - Leichtbauweise: Der Fachbegriff aus dem Maschinenbau und dem Bauingenieurwesen beschreibt zukunftsträchtige Materialien und Konstruktionsweisen. Die Initiative „Junge Forscherinnen und Forscher“ (IJF) der Fachhochschule Schweinfurt und Würzburg hat auf Einladung eines Lehrers Schüler der 10. Klassen des Helene-Lange-Gymnasiums (HLG) damit vertraut gemacht.

Sein naturwissenschaftlicher Unterricht liegt Dominik Müller offenbar am Herzen. Als der Biologie- und Chemielehrer auf einer Fortbildung an der FH Schweinfurt von den Kursen der Studenten hörte, lud er die jungen Forscher gleich nach Fürth ans Helene-Lange-Gymnasium ein.

Nach einer Lehreinheit Nanotechnologie stand nun das Thema „Leichtbauweise“ auf dem Zusatzstundenplan. Schülerinnen und Schüler aus zwei 10. Klassen nahmen drei Stunden am Kurs der Studenten teil. Eine theoretische Einheit über das Thema „Leichtbauweise“ ergänzte zwei praktische Unterrichtseinheiten. Rasch wurde klar, dass leichtes Bauen eine Anforderung von Gegenwart und Zukunft ist.

Wer Gewicht bei Fahrzeugen wie Autos oder Flugzeugen reduziert, senkt automatisch den Energieverbrauch. Und beim Bau, beispielsweise von Brücken, heißt Materialgewicht sparen (bei gleicher Stabilität) mehr Gewicht draufpacken zu können.

Vorbild Natur

Interessanterweise bedienen sich die Forscher vor allem an Beispielen aus der Natur. So verwies Philip Schreier, Maschinenbau-Student im fünften Semester, auf das Vorbild der Bienen und des Wabenbauens: „Man sieht es nicht auf den ersten Blick, aber das Innenleben moderner Möbel besteht meist aus solchen Wabenstrukturen, die bei reduziertem Gewicht erhöhte Festigkeit garantieren.“

Auch Bambus – geringes Gewicht, biegsam und hohl – liefert ein Vorbild für Leichtbauweise mit hoher Standfestigkeit. Knochen und ihre zellulare Struktur sind ein weiteres Beispiel, das gerne nachgeahmt wird. Die Natur steht Pate bei der Zusammensetzung neuer Werkstoffe, sogenannter Faserverbundstoffe aus Kohlenstoff und Fasern, die den viel schwereren Stahl ersetzen können. Die Verbundform „Kleben statt Schrauben“ erzielt höhere Festigkeit, mehr Langlebigkeit (kein Rost) bei verbesserter Haltbarkeit.

Nach dem kurzen Einführungsvortrag ging es an die Umsetzung des Gehörten. Zum Beispiel mussten die Zehntklässler gruppenweise – übrigens zu gleichen Teilen aus naturwissenschaftlichen und neusprachlichen Ausbildungsrichtungen kommend – selbst herausfinden, wie man mit zwei Holzklötzen, zehn Bögen Papier und Klebeband stabil und möglichst leicht eine Strecke überbrückt.

Die Musterlösung: Aufs Holz verzichten und aus Papier röhrenförmige Stützen bauen. Erstaunlich, was der fragile Baustoff für eine Festigkeit erreicht.