Der Teuflische Eisenplattenkäfer (das ist keine Vorverurteilung, sondern sein wirklicher Name) kann einer Belastung von 150 Newton oder dem 39.000-fachen seines eigenen Körpergewichts standhalten. Dies entspräche einem Menschen, der bei 100 kg Körpergewicht eine Belastung von 3.900 Tonnen aushalten könnte. Zum Vergleich: eine vollgetankte Saturn-V-Rakete wog etwa 650 Tonnen.
Neue Studien unter der Leitung von Ingenieuren der University of California Irvine (UCI) und der Purdue University (West Lafayette, Indiana) ergaben, dass „die extreme Widerstandsfähigkeit des teuflischen Eisenplattenkäfers in seinen beiden panzerähnlichen „Elytronen“ (Deckflügel, verhärtete Vorderflügel) liegt, die sich an einer Linie treffen, die als Naht bezeichnet wird und über die gesamte Länge des Bauches verläuft“.
Alle Insekten, Spinnentiere, Krebse und Schalenweichtiere haben Exoskelette (Außenskelette), die die Muskeln im Inneren unterstützen und gleichzeitig Schutz bieten. Die meisten Flugkäfer besitzen zwei Flügelklappen aus hartem Material, die „Elytronen“, die ihre Flügel schützen und den Flug erleichtern.
Die Studie, über die SciTechDaily und die Purdue University berichteten und die in der Ausgabe vom 21. Oktober in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, ergab, dass der teuflische Eisenplattenkäfer überhaupt keine Flügel besitzt, sondern dass sich die Flügelklappen zu einer ungeteilten Einheit entwickelt haben und dadurch „die Flügeldecken und die Verbindungsnaht dazu beitragen, eine auf ihn einwirkende Kraft gleichmäßig auf den ganzen Körper zu verteilen“.
Sie untersuchten einen Querschnitt dieser Region (entlang der kurzen Körperachse) und stellten fest, dass die Region der „Naht“ Puzzleteilen vergleichbar hin- und hergewölbt war und ineinandergreift, sowie Beugung und Delamination (Ablösung von einzelnen Schichten) erlaubt. Dadurch kann sich die Struktur biegen und verformen, anstatt sofort zu reißen und zu brechen.
„Eine aktive ingenieurtechnische Herausforderung besteht darin, verschiedene Materialien miteinander zu verbinden, ohne ihre Fähigkeit, Lasten zu tragen, einzuschränken. Der teuflische Eisenplattenkäfer hat Strategien, um diese Einschränkungen zu umgehen“, sagte David Restrepo, Assistenzprofessor an der University of Texas in San Antonio, der als Postdoktorand in Zavattieris Gruppe an diesem Projekt gearbeitet hat.
„UCI-Forscher bauten ein Verbindungselement aus Kohlefaserverbundwerkstoff, das die Naht eines teuflischen Eisenplattenkäfers nachahmt. Purdue Forscher fanden durch Belastungstests heraus, dass dieses Verbindungselement genauso stark wie ein Standardverbindungselement für die Luft- und Raumfahrt ist, aber wesentlich widerstandsfähiger.“
„Diese Arbeit zeigt uns, dass es möglich sein könnte, von der Verwendung von starken, spröden Materialien zu solchen überzugehen, die sowohl stark als auch widerstandsfähig sind, indem sie die Bruchenergie ableiten. Genau dies ermöglicht dem teuflischen Eisenplattenkäfer die Natur“, sagte Co-Autor Pablo Zavattieri, dessen Labor in Purdue einige der im Nature-Magazin behandelten Studien durchgeführt hat. Zavattieri ist Jerry M. und Lynda T. Engelhardt-Professor für Bauingenieurwesen an der Purdue University.
Ein zweiter Artikel in SciTechDaily vom 25. Oktober enthält einen weiteren Bericht über die Studien von UC Irvine und Purdue über den teuflischen Eisenplattenkäfer.
Diese Entdeckung hat aufregende Auswirkungen nicht nur in Bezug auf die Verbesserung des Ingenieurwesens auf der Erde, sondern auch auf das Bauen mit starken, widerstandsfähigen Materialien für die Kolonisierung des Mondes und des Mars.
