Dr. Mirtsch GmbH -
Bionische Leichtbaustrukturen auf Basis der Selbststrukturierung für eine nachhaltige Zukunft
Ihr Partner für Bleche mit dünnsten Wandstärken.
Die Vorteile von wölbstrukturierten Materialen
Bionische Strukturen
Höhere mehrachsige Biegesteifigkeit
Weniger Materialschwächung durch grundlegend anderen Umformungsprozess.
Leichter: etwa 20 % Materialeinsparung
Gewichtseinsparung und geringere Materialkosten.
Nur ein Bruchteil der Umformenergie nötig
Dadurch mehr Umformreserven für die weitere Verarbeitung.
Nachhaltig: Aus der Natur für die Natur
Weniger Energiebedarf, Materialeinsatz und Gewicht.
Umverteilung von Formänderungsenergie / Abbau von lokalen Lasten
Weniger Energiebedarf, Materialeinsatz und Gewicht.
Verbessertes akustisches Dämpfungsverhalten
Höhere
Verbessertes Wärme- & Strömungsverhalten
Schonendes Umformen, sodass bspw. lackierte Bleche umgeformt werden können.
Vorteilhaftes Crash- & Aufprallverhalten
Weniger Energiebedarf, Materialeinsatz und Gewicht.
Sehr hohe plastische Umformreserven
Weniger Energiebedarf, Materialeinsatz und Gewicht.
Hohe Beulstabilität
Vor allem bei schwingender Beanspruchung.
Kompensation von Temperaturspannungen
Vor allem bei schwingender Beanspruchung.
Erhalt der Oberflächengüte
Schonendes Umformen, sodass bspw. lackierte Bleche umgeformt werden können.
Diffuse Lichtreflexion
Schonendes Umformen, sodass bspw. lackierte Bleche umgeformt werden können.
Was genau ist eine Wölbstruktur?
Das Wölbstrukturieren ist ein Verfahren der Umformtechnik, mit dem meist sechseckige dreidimensionale Strukturen in dünnwandige Materialien, wie Blech, Kunststofffolie, Pappe und Papier, eingebracht werden.
Es hebt sich von den konventionellen Verfahren der Blechumformung (z.B. Einprägen, Sicken, Hydroforming) durch einen energieminimierten Selbstorganisationsprozess ab, der besonders Material, Energie und Ressourcen schont. Die wichtigste Eigenschaft ist eine erhöhte Steifigkeit (Biege- und Beulsteifigkeit).
Wölbstrukturierte Materialien sind Produkte der Dr. Mirtsch GmbH und durch zahlreiche nationale und internationale Schutzrechte geschützt.
Anwendungen bionischer Wölbstrukturierung
Automobilbau
Wölbstrukturierte Materialien werden z.B. im Automobilbau eingesetzt, um leichtere Komponenten mit hoher Steifigkeit, Crashenergieabsportionsfähigkeit mit geringem Energieaufwand und dabei besonders nachhaltig herzustellen. Ein Beispiel für die Anwendung von wölbstrukturierten Materialien im Automobilbau ist die Verwendung in strukturtragenden Karosseriebauteilen. Durch die Integration von Wölbstrukturen in bestimmte Bereiche der Karosserie, wie beispielsweise Türen, Motorhauben, crashrelevante Tragstrukturen oder Dachpaneele, kann die strukturelle Steifigkeit, Crashabsorptionsfähigkeit sowie Schalldämpfung verbessert werden, ohne zusätzliches Gewicht hinzuzufügen. Angewandt wird die Wölbstruktur bei einer in Serie hergeestellten bionisch wölbstrukturierten Rückwand des Mercedes SLK, die dem Fahrzeug eine hohe Schwingungsdämpfung gekoppelt mit einem hohen Grad an Schalldämpfung bei minimalem Platzbedarf verleiht.
Haustechnik
Wölbstrukturierte Materialien werden z.B. auch im Bereich Haustechnik für die Waschtrommeln der Firma MIELE eingesetzt. Hierbei werden Wölbstrukturen seit den Waschmaschinengenerationen "Softronic" für Waschmaschinentrommeln eingesetzt.
Laut Herstellerangaben der Firma MIELE liegt der Hauptvorteil dieser weltweit einzigartigen und von Miele patentierten bionischen Waschmaschinentrommel nicht nur in ihrer spezifsch hohen mechanischen Festigkeit und Steifigkeit, sondern auch in einem verbesserten Waschprozess. Dank der Wabentrommel aus Stahlblech, auf der sich die Wäsche auf einem Wasserfilm bewegt, wird die Wäsche schonend behandelt. Die führt zu schonenden, nachhaltigen, sparsamen und schnelleren Waschmaschinen. Diese Schontrommel unterscheidet sich deutlich von einer Feinlochtrommel.
Beleuchtungstechnik
Auch im Bereich Beleuchtungstechnik (SITECO) wurde bereits eine Wölbstruktur genutzt. Die Siteco Beleuchtungstechnik GmbH verwendet wölbstrukturierte Aluminiumbleche für die Herstellung von LED-Designerlampen. Durch die optimale Lichtreflexion der Struktur wird eine hohe Lichtqualität erreicht. Das Material erfüllt sowohl die Funktion des Gehäuses als auch des Reflektors der Lampe, was zu einer Materialersparnis von insgesamt 80 Prozent führt. Darüber hinaus treten bei den strukturierten Blechen bei höheren Temperaturen weniger Verspannungen auf. 2012 hat Zalando 63 km Lichtband mit diesen Leuchten installiert.
Bauwesen und Architektur
Zusätzlich erfolgt der Einsatz der Wölbstruktur im Bereich Bauwesen und Architektur für Gebäudedächer und Fassaden sowie bei Baufahrzeugen und Landmaschinen. Der 2003 fertiggestellte Sportkomplex Juschni Odessa in der Ukraine, auch die blaue Schildkröte genannt, hat eine etwa 6000 qm große Dachfläche mit einer speziellen Eindeckung aus Aluminiumblech, die dank Wölbstruktur nur 0,7 mm dick ist.
Teilchenbeschleuniger
Im Elektronen-Synchrotron DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) in Hamburg ist ein wölbstrukturiertes konisches Aluminiumrohrsystem im Einsatz, welches höchst präzise gefertigt bereits über 10 Jahre störungsfrei für die Elementarteilchenforschung im Betrieb ist.
Die synergetischen Eigenschaften sind formstabile, extrem dünne Rohre bei Hochvakuumbeanspruchung und Flexibilität bei thermischer Ausdehnungsbehinderung.
Katalysator-Gehäuse
Der Leichtbaukatalysator von Emitec ist mit Wölbstrukturen ausgestattet, die eine Verringerung der Wandstärke und damit eine Gewichtsreduktion ermöglichen. Durch den wölbstrukturierten Edelstahlzylinder wird die Biegesteifigkeit (im Vergleich zu einem Zylinder mit gleicher Wandstärke) erhöht und die mechanischen Spannungen infolge schneller Temperaturwechsel und thermischer Schocks deutlich verringert.
Ein Leichtbaukatalysator mit wölbstrukturiertem Mantel von 0,5 mm Wanddicke weist unter Thermoschockbedingungen deutlich weniger plastische Verformungen der Matrixzellen auf, als dies bei einem Mantel mit 1,5 mm Wandstärke der Fall ist.
Thermoschocktests der Fa. Emitec zeigen, dass die Lebensdauer nahezu verdoppelt werden konnte.
Spinnereiteller
Die Wölbstruktur in Spinnereidrehtellern verringert Ablagerungen und damit den Reinigungsaufwand. Die gewölbten, glatten Kuppeln ermöglichen ein sanftes Gleiten der Fasern, während Pufferzonen die Verschmutzung bündeln. So verlängert sich der Reinigungszyklus auf mehrere Tage, was Wartung und Stillstandzeiten reduziert.
Lochbleche
Perforierte Bleche lassen sich nur begrenzt umformen, da Kerbspannungen an den Stegen (zwischen den Löchern) leicht zu Rissen führen. Das schonende Wölbstruktur-Verfahren ermöglicht jedoch auch bei perforierten Blechen mit großem freien Querschnitt (bis zu 80 %) und sehr dünnen Stegen eine erfolgreiche Umformung. Dadurch entstehen wölbstrukturierte, perforierte Bleche mit hoher Steifigkeit bei geringem Gewicht, die als Halbzeuge in vielen Anwendungen einsetzbar sind. Dank der erhaltenen Umformbarkeit ist zudem eine weitere Umformung zu dreidimensionalen Bauteilen möglich.
Industrieller Ofenbau: Wölbstrukturierte Strahlungsrohre (Prototypen)
Wölbstrukturen erhöhen die radiale Steifigkeit von Rohren und reduzieren gleichzeitig die axiale Beanspruchung. Tests zeigen außerdem, dass Wölbstrukturen Zug- und Druckkräfte in Längsrichtung ausgleichen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rohren knicken wölbstrukturierte Rohre symmetrisch und schützen so vor Schäden im Betrieb. Dadurch kann entweder die Lebensdauer bestimmter Ofenrohre verlängert oder die Wandstärke verringert werden.
Konservendose
Der Dosenkörpers „Hexacan“ aus gewölbtem Feinblech HS 900 von Rasselstein Hoesch, das eine äußerst hohe Zugfestigkeit (900 N/mm²) und eine sehr geringe Offset-Streckgrenze von lediglich 2 % aufweist. Der Einsatz der Wölbstruktur für eine Dose ermöglicht es, die Wanddicke von 0,17 mm auf 0,13 mm zu reduzieren.
Über die Dr. Mirtsch GmbH
Die Geschichte seit den 70ern
Mitte der 70er Jahre entdeckte Prof. Dr. Frank Mirtsch das Prinzip der selbstversteifenden Wirkung von Wölbstrukturen durch eine zufällige und seltsam-natürliche Strukturbildung an einem dünnen Zylinder.
Durch eine Reihe von Weiterentwicklungen entstand die Wölbstrukturierungstechnik der Dr. Mirtsch Wölbstrukturierung GmbH, die 1993 zunächst als Entwicklungsfirma gegründet wurde. 1997 wurde diese mit einer Produktionsgesellschaft für die Herstellung wölbstrukturierter Materialien ergänzt.
Seit 2003 existierte die Dr. Mirtsch Wölbstrukturierung GmbH als Familienfirma mit über 30 nationalen und internationalen Patenten bzw. Patentanmeldungen für die Wölbstrukturierungstechnik und als Träger diverser Innovationspreise.
2023 hat Prof. Dr. Mirtsch sich aus dem operativen Geschäft zurückgezogen und steht noch als Senior-Experte zur Verfügung. Die Dr. Mirtsch GmbH wird von der Familie Koller und der TGM Lightweight Solutions GmbH weitergeführt.
Kontakt
Die Dr. Mirtsch GmbH bietet Technologien auf Basis der bionischen Wölbstrukturierung an. Kontaktieren Sie uns gerne.
Dipl.-Ing. Hans-Peter Dahm
CEO TGM Lightweight Solutions GmbH