Die Natur hat den Leichtbau perfektioniert. Mit minimalem Energie- und Materialeinsatz hat sie eine Vielzahl an stabilen und gleichzeitig leichten Konstruktionen hervorgebracht.
Die Wabenbauten der Bienen weisen eine extrem hohe Stabilität auf und besitzen gleichzeitig ein äußerst geringes Gewicht. Belastungen werden über die Wabenwände auf den gesamten Wabenbau verteilt und wirken somit nicht punktuell. Die sechseckigen Waben verleihen der Konstruktion ihre Stabilität. Durch die Hohlräume werden Ressourcen eingespart und das eingesetzte Material, der Wachs, ist vollständig recyclebar. Auch die Feldwespe baut sechseckige Nester. Als Baumaterial dienen ihr Holzfasern, die mittels des Speichels zu einer papierähnlichen Substanz verarbeitet werden.
Selbstorganisation des Materials
Honigbienen produzieren Wachs. Auf Bienenkörpertemperatur gebracht ist es flüssig. Die Bienen fertigen zunächst runde Waben an. Durch das Abkühlen erstarrt das Wachs und nimmt die sechseckige dreidimensionale Wabenform an. Diesen Prozess bezeichnet man als Selbstorganisation des Materials. Dabei bleiben die Eigenschaften der Oberfläche erhalten. Meist treten noch zusätzliche Merkmale hinzu, wie eine bessere Schall- oder Wärmedämmung.
Diesem Prozess der Selbstorganisation folgen auch dünne Folien und Bleche, wenn ein äußerer Druck auf sie einwirkt. Das Material versucht dem Druck auf materialschonende Weise auszuweichen und nimmt infolge dessen eine neue Form an.
Erfinder des patentierten Wölbstrukturierungsverfahrens ist Prof. Dr. Mirtsch. Er beobachte Mitte der siebziger Jahre zufällig, wie die dünnwandige Außenhaut einer Messapparatur sich unter Druck plötzlich verformte und ein wabenförmiges Muster aufwies. In der Natur gibt es zahlreiche Wabenstrukturen, die nicht eben, sondern gebogen beziehungsweise gewölbt sind. So zum Beispiel der Panzer der Schildkröte oder des Gürteltiers. Auch die Facettenaugen der Insekten bilden eine gebogene Fläche aus wabenförmigen Einzelelementen.
Technischer Einsatz von Wabenstrukturen
So genannte Honeycomb-Strukturen setzt man in der Technik schon seit längerem ein. Und zwar immer dort, wo es auf Leichtigkeit und gleichzeitig auf hohe Stabilität ankommt, wie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt. Materialarme Bauteil eigenen sich insbesondere für großflächige Anwendungen, wie bei der Innenfüllung von Türen oder Schreibtischplatten, aber auch für Snowboards mit dem Ziel der Gewichtsreduktion bei gleichbleibender Stabilität.
Die Continental AG entwickelte einen Winterreifen mit Wabenstruktur. Die Gummiwaben haften deutlich besser auf glatten, vereisten Fahrbahnen. Auch der Bremsvorgang wird durch die Wabenstruktur verbessert.
In der Bautechnik setzt man zunehmend strukturierte Ziegelsteine ein. Die Ziegel sind durch die Hohlräume wesentlich leichter, weisen jedoch die gleiche Stabilität wie massive Bauelemente auf. Durch die eingeschlossene Luft wird zudem die Schall- und Wärmeisolierung verbessert. Um die Klimawirkung noch zu steigern, könnte man zusätzlich – je nach Außentemperatur – kühle oder leicht erwärmte Luft durch die porosierten Hauswände leiten. Im Bereich der Lüftungstechnik kommen schon jetzt häufig wabenförmig strukturierte Aluminiumrohre zum Einsatz.
Auch die Schontrommel der Firma Miele folgt dem Wabenprinzip. Auf der wabenförmigen Oberfläche der Waschmaschinentrommel gleitet die Wäsche auf einem Wasserfilm und wird so beim Schleudern weniger stark strapaziert.
Sogar die Leuchtmittelindustrie profitiert von den Wabenstrukturen. Die Firma Siteco hat eine Hexalleuchte auf den Markt gebracht, die durch ihre Aluminiumwaben, das Licht breit streut. Dadurch gibt es kaum Reflexionen und die Lichtausbeute ist höher.