Flexafold Forschungsdemonstrator, 2019

Der Flexafold Forschungsdemonstrator ist ein Beispiel für die Übertragung biologischer Faltungs- und Aktuatorik-Prinzipien in eine technische Anwendung, in diesem Fall ein Fassadenverschattungssystem. Flexafold besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit eingebetteten Luftkissen in den Gelenk-/Faltzonen und einem gradierten Materialaufbau. Die Luftkissen sind umschlossen von Elastomer zur Abtragung der Spannungen im Bauteil und zur Vermeidung der Delamination in der Aktuierungsebene. Für die Anwendung als Fassadenbauteil, bzw. zur Gewährleistung der Witterungsstabilität ist Flexafold kaschiert mit einer TPU Folie.

Die Einbettung der Luftkissen in den Materialaufbau ist ebenso wie das Faltungsprinzip vom Insektenflügel inspiriert: Auch im Insektenflügel sind harte und weiche Bereiche – bestehend aus dem gleichen Grundmaterial, jedoch unterschiedlich in Bezug auf die Verteilung – zu finden. Gleiches gilt für Flexafold: In den nachgiebigen Bereichen ist das Material so aufgebaut, dass der Elastomeranteil größer und der Faserverbund somit biegeweicher ist, als in den steifen Bauteilbereichen. In den steiferen Teilen ist dagegen der Anteil des glasfaserverstärkten Kunststoffs höher. Durch gradierte Materialübergänge werden die Spannungen, die bei der Aktuierung im Material entstehen, zusätzlich reduziert.

Projektteam
ITFT Institut für Textil- und Fasertechnologien
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers

DITF Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung, Denkendorf
Prof. Dr.-Ing. Markus Milwich

EvE Evolutionsbiologie der Invertebraten
Institut für Evolution und Ökologie
Universität Tübingen
Prof. Dr. Oliver Betz

Wissenschaftliche Entwicklung
Larissa Born, Anja Mader, Axel Körner, Gundula Schieber, Paavo Bergmann

Publikationen im Rahmen des Projektes
Mader A, Born L, Körner A, Schieber G, Masset P-A, Milwich M et al. Bio-inspired integrated pneumatic actuation for compliant fiber-reinforced plastics. Composite Structures 2020;233:111558. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111558.

Förderung
Diese Forschung wurde von der Baden-Württemberg Stiftung im Rahmen des Projekts BIAG "Bioinspirierte adaptive Fassadenbeschattungssysteme" gefördert.