Design of end terminations for textile tension members involving biological functional principles
Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
Final Report Abstract
Die technisch-biologischen Analysen konnten das gängige funktions-morphologische Konzept der Muskel-Sehnen-Übergänge als „Schlagbremse“ zwischen Hart- und Weichmaterial nicht bestätigen, die Ergebnisse widerlegen die zugrunde gelegten Hypothesen weitgehend. Beobachtungen von Gestalt- und Strukturmerkmalen in klassischer Histologie wie im µ-CT in Kombination mit Beobachtung der Verformungen unter steigender Last im Elektronen-Synchrotron an Sehnen von Mäusen [Mus musculus] begründen die Hypothesen, dass 1. die (entwicklungsgeschichtlich angesichts der Bildungsmechanismen von Kollagen auch nicht erklärbare) Überkreuzung von Kollagenfasern bei der Umschlingung von Teno- und Chondrozyten nicht existiert und 2. die Anpassung weich-hart resp. nachgiebig-steif langstreckig systematisch erfolgt. Die entstandenen neuen Modellvorstellungen haben die Gestaltung neuer Seilendverbindungen und die Ausgestaltung der dazugehörigen Prüfverfahren (auch zur Vorbereitung von Normen) unmittelbar beeinflusst. Die direkte bionische Übertragung der Erkenntnisse erfolgt in Zusammenarbeit mit der Industrie. Das Projekt ist gekennzeichnet durch fachübergreifendes Arbeiten in ungewöhnlich breitem Umfang. Dadurch konnten neue Ansätze identifiziert und verfolgt, gleichermaßen aber auch viele neue Fragen generiert werden. Den größten Fortschritt macht die Entwicklung und der Test von Untersuchungsmethoden aus, mit denen es nun möglich ist, neu generierte Hypothesen zu prüfen, und in Zukunft mit Hilfe der Ergebnisse Zusammenhänge schneller identifizieren zu können. Durch konsequentes Fortführen der Arbeiten können Potenziale bisheriger Endverbindungen (biologisch wie technisch) durch festgelegte Einsatzparameter und -paarungen erschlossen und Versagensursachen präziser erklärt werden, wodurch technische Optimierung möglich wird. Insbesondere durch die Verfügbarkeit des im Projektrahmen entstandenen Messdorns und der passenden mobilen Zugvorrichtung besteht Zugriff auf ein variables Instrument zur schnellen Analyse der Auswirkung von Parameteränderungen und zur Klärung von Detailfragen rund um den Verbindungstyp „Seildorn“, so dass man bei Fortführung und Absicherung der Messergebnisse in der Lage sein wird, in die Phase der wirtschaftlichen Verwertung zu gehen. Mittelfristig ergeben sich auch Perspektiven für die Medizin.
Publications
- Das synthetische Faserseil in der Fördertechnik – vielversprechend und herausfordernd zugleich; Fachbericht; Konstruktion, Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe; Springer VDI Verlag; 11/2014
Michael, Markus; Streubel, Peter; Witte, Hartmut; Schilling, Cornelius; Köhring, Sebastian
- End Connections for High-Strength Fibre Ropes; Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2016 (Posterpreis)
Holschemacher, David; Müller, Christoph
- Gestaltung der Endverbindungen textiler Zugmittel unter Einbezug biologischer Wirkprinzipien; GTBB Bionik Kongress Bremen; 2016 (Posterpreis)
Holschemacher, David; Kern, Colin; Streubel, Peter; Witte, Hartmut; Schilling, Cornelius; Köhring, Sebastian
- On the 3D micro-anatomy of the Achilles tendon enthesis in mice [Mus musculus]; 109. Jahrestagung der Deutschen Zoologischen Gesellschaft, 9/2016
Sartori, Julian; Köhring, Sebastian, Löffler, Markus; Schilling, Cornelius; Witte, Hartmut; Fischer, Martin S.
- Design of end terminations for high-strength fibre ropes considering bionic approaches – RopeEnthesis; Aachen International Mining Symposia; 2017
Holschemacher, David; Müller, Christoph; Felber, Andreas; Witte, Hartmut; Schilling, Cornelius; Köhring, Sebastian
