BIOKON – Das Bionik-Kompetenznetz

Nachrichten mit Nachhall

Das Schönste, was wir entdecken können, ist das Geheimnisvolle.
Albert Einstein, Physiker

Bionik ist das anwendungsorientierte Zusammenspiel von Wissenschaft und forschenden Unternehmen. Ihre Ergebnisse zielen auf Innovationen nach dem Vorbild der Natur. Sie sollen immer das Potenzial haben, Ideengeber für ein besseres Morgen zu sein. Solchen erfolgreichen Lösungen schaffen Nachrichten mit Nachhaltigkeit.

Print

Aktuelles // 1. Februar 2018

Immer besser

Nobody is perfect. Oder doch? Seit 3,8 Milliarden Jahren optimiert sich die Natur selbst. Und das überaus erfolgreich. Die Evolution „produziert“ nur Sieger, die sich einen Tick besser als ihre Vorgänger an verändernde Lebensumstände anpassen. Das ist jedes Mal ganz nah an der Vollkommenheit – bis sich eine weitere Optimierungsmöglichkeit bietet.

Was braucht es, damit Sie diesen Text mit Vergnügen und Erkenntnisgewinn lesen? Etwa 20 Watt. Soviel steckt in gerade einmal zwei großen Bananen, deren Energie ausreicht, um pro Tag die 86 Milliarden Nervenzellen und zehnmal so viele Helferzellen unseres Gehirns in Gang zu halten. Würden wir alle Nervenbahnen, die für die Entstehung eines Gedankens notwendig sind, aneinanderreihen, ergäbe sich eine Länge von 5,8 Millionen Kilometern. So kann eine einzige Nervenzelle mit bis zu 10.000 anderen Nervenzellen verschaltet sein, kommunizieren und so komplexeste neuronale Muster, wie Aha-Erlebnis, Liebe oder Trauer entstehen lassen.

Keine Frage: Der Mensch ist ein Wunderwerk – auf seinem Weg vom Primaten über den Neandertaler und Homo Sapiens zum „Homo Digitalis“ der Gegenwart in seiner Wahrnehmungs- und Handlungsfähigkeit maximal effizient ausgerüstet. Da kommen selbst heute die größten und besten Hochleistungsrechner des Big-Data-Zeitalters nicht mit.

Das Gehirn und seine evolutionäre Entwicklung ist nur eines von zahllosen Beispielen für den Drang in der Natur nach permanenter Verbesserung durch Anpassung an die Herausforderungen und Vollendung. Diesen macht sich die Bionik, die Verbindung von Biologie und Technik, zu eigen. Den Klettverschluss, der aus der Beobachtung und dem Verstehen der notorisch „anhänglichen“ Klettpflanze hervorging, kennt mittlerweile (fast) jedes Kind auf der ganzen Welt.

Ein weiteres Beispiel liefern die Optimierungsprogramme von Professor Claus Mattheck und seiner Arbeitsgruppe in der Abteilung Biomechanik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Dort haben die Bioniker die Prinzipien, wie Bäume und Knochen sich entwickeln und sich dabei selbst an sich verändernde Lastfälle anpassen, früh erkannt und sukzessive auf die Optimierung von Bauteilen hinsichtlich Leichtbau und Dauerfestigkeit übertragen. Heute ist mittlerweile in nahezu allen wesentlichen Leichtbau-Innovationen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie immer auch ein Stück Bionik eingearbeitet.

Oder die Organisationsbionik: Sie liefert über das Schwarmverhalten von Ameisen oder Fischen wichtige Erkenntnisse für das autonome Fahren oder die Steuerung hochkomplexer logistischer Systeme.

Es liegt in der „Natur“ der Bionik, Problemlösungen über Perspektivwechsel herbeizuführen, dazu immer einen ganzheitlichen Blick einzunehmen und disziplinübergreifend zu arbeiten. Eine Grundvoraussetzung dafür ist Achtsamkeit. Die Wissenschaft schätzt, dass es auf der Erde zehn bis 20 Millionen Arten gibt. Davon sind gerade einmal 1,75 Millionen Arten erfasst und beschrieben. Umso problematischer ist der fortschreitende Artenrückgang. Artenverlust lässt den „Ideenpool“ unwiederbringlich austrocknen.

Fest steht: Nur durch Erhalt der biologischen Vielfalt können Wissenschaftler und Ingenieure auch künftig all den genialen Vorbildern der Natur nachspüren, die Vielfalt an ressourceneffizienten Funktionsprinzipien von Pflanzen und Tieren verstehen und in innovative Technik umsetzen. Wohl wissend, dass bei aller Genialität noch besser werden immer eine Option ist. Jedenfalls dann, wenn wir weiter genau hinsehen und unseren Verstand und unser Vorstellungsvermögen bestmöglich aktivieren. Zwei Bananen können dabei schon sehr hilfreich sein.

>>

Presse // 21. Dezember 2017

IMPULS B – Bionik Business Cases aus der Natur

Neu: das erste Unternehmensmagazin für Innovatoren, die auf 3,8 Milliarden Jahre Evolutionserfahrung bauen 

Vorsprung durch Bionik: Technische Innovationen und Best Practices nach dem Vorbild der Natur stehen im Mittelpunkt von IMPULS B, dem neuen Unternehmensmagazin von BIOKON, der Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e. V.
 
Auf 24 Seiten dreht sich alles um die intelligente Verbindung von Natur und Technik, mit der es forschenden Unternehmen gelingt, im engen Schulterschluss mit der Wissenschaft ihre Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit so voranzubringen, dass sie auf ihren Kernmärkten nachhaltig erfolgreich sind und mittel- und langfristig den Wert ihrer Marke bei Kunden und Mitarbeitenden steigern.
 
Bionisch inspirierte Leichtbaustrukturen im Flugzeug- und Fahrzeugbau setzen dabei genauso neue Bestmarken wie eine vollkommen neue Formen- und Materialsprache in der Architektur oder bisher nicht für möglich gehaltene Ausprägungen der Mensch-Maschinen-Kooperation. „Die gezeigten Beispiele aus der Bionik überraschen, begeistern und laden Innovatorinnen und Innovatoren zum Dialog mit BIOKON und dem Unternehmensforum des Bionik-Kompetenznetzes ein“, erklärt BIOKON-Geschäftsführer Dr. Rainer Erb.
 
Den „roten Faden“ von IMPULS B bilden Megatrends und sich verändernde Lebenswelten, die Unternehmen im 21. Jahrhundert besonders herausfordern: Mobilität & Logistik, Energie- & Ressourceneffizienz, Forschung & Entwicklung, Vernetzung & Digitalisierung sowie Leben & Arbeiten. Kleine Features, Portraits und Experten-Interviews vermitteln dazu ein überaus lebendiges Bild von der Bionik als Impulsgeber für echte Innovationssprünge.
 
„Bionik ist Hightech-Forschung und heute gefragt wie nie. Denn sie spielt mit Hilfe der Natur und mit allen erdenklichen Algorithmen auf Basis der Benchmarks von 3,8 Milliarden Jahren Evolutions-Optimierung die gesamte Innovationsklaviatur“, erklärt Erb. Viele Unternehmen nutzten diesen Vorsprung bereits für ihre eigene technologische Forschung und Entwicklung. IMPULS B zeige exemplarisch, wie Akteure aus den unterschiedlichsten Branchen im engen Verbund mit der Wissenschaft herausragende, zum Teil revolutionäre Innovationen in Gestalt von neuen Produkten und Organisationsstrukturen auflegten. „Diese Impulse aus der Bionik haben oft das Zeug, Branchen und Märkten ganz neue Richtungen zu weisen“, so der BIOKON-Geschäftsführer. „IMPULS B bringt dies auf den Punkt und macht Lust auf Zukunft.“

IMPULS B gibt es hier als PDF >> 

>>

Aktuelles // 22. November 2017

Materialica Gold Award 2017 für neuartige Oberflächen


Forscher vom Institut für Botanik der TU Dresden wurden am 17. Oktober 2017 in München mit dem Materialica Gold Award im Bereich „Surface and Technology“ ausgezeichnet. BIOKON-Mitglied Professor Dr. Christoph Neinhuis und sein Mitarbeiter Dr. Wilfried Konrad entwickelten zusammen mit Dr. Jörg Adam vom VDEh-Betriebsforschungsinstitut in Düsseldorf, sowie Siegfried Konietzko von der Firma Hundt & Weber (Lebronce-Alloys) in Siegen eine neuartige Oberfläche für Bauteile im Hochtemperaturbereich.

Ziel der Entwicklung war die Verbesserung der Standfestigkeit von Blasformen im Hochofen, wodurch sich ein enormes Potenzial für die Einsparung von Rohstoffen und Energie ergibt. Durch die Blasformen wird heiße Luft mit etwa 1200 Grad Celsius in den Hochofen gepresst, während sich in unmittelbarer Umgebung flüssiges Eisen mit bis zu 2300 Grad Celsius befindet. Daher müssen die aus Kupfer bestehenden Blasformen ständig aufwändig gekühlt werden. Trifft flüssiges Roheisen auf die Oberfläche der Form, kann diese zusätzliche Hitze oft nicht abgeführt werden und die Blasform wird beschädigt oder brennt im Extremfall durch.

Durch die neuartige Oberfläche, die sich an den wasserabstoßenden Eigenschaften zahlreicher biologischer Oberflächen orientiert, perlt flüssiges Roheisen von der Blasform ab, die sich daher kaum aufheizt, wodurch die Gefahr der Beschädigung und des Durchbrennens deutlich verringert wird. Damit reduzieren sich auch Stillstandszeiten am Hochofen und nachfolgend im Stahl- oder Walzwerk.

Die Auszeichnung wurde im Rahmen der Messe eMove 360 in München verliehen. Das Kooperationsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.
Quelle: Internetauftritt der TU Dresden, Anne Göhre

>>

Aktuelles // 2. Oktober 2017

Fleischfressende Pflanze inspiriert Architektur

Für die Entwicklung der bionischen, gelenkfreien Fassadenverschattung „Flectofold“ nach dem Vorbild der fleischfressenden Wasserfalle (Aldrovanda vesiculosa) sowie der Streifenwanze (Graphosoma italicum) ist ein Konsortium verschiedener Arbeitsgruppen aus Stuttgart, Freiburg, Denkendorf und Tübingen am 18. September 2017 mit dem dritten Platz des AVK-Innovationspreises 2017 in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“ ausgezeichnet worden. Die AVK (Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. und AVK-TV GmbH) prämiert im Rahmen des „International Composites Congress“ in Stuttgart alljährlich herausragende Innovationen im Bereich Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) / Composites. Besonderer Wert wird dabei auf das Thema Nachhaltigkeit gelegt.

Der Flectofold ist eine hinsichtlich Bewegungsprinzip und Materialstruktur biologisch inspirierte gelenklose Fassadenverschattung für doppelt gekrümmte, komplexe Außenfassaden. Als biologische Ideengeber wurden die fleischfressende Wasserfalle (Aldrovanda vesiculosa) und die Streifenwanze (Graphosoma italicum) herangezogen. Inspiration für den gelenkfreien und effizienten Bewegungsmechanismus des Flectofolds war die schnelle Fangbewegung von Aldrovanda, welche anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen analysiert wurde. Die Bewegung wurde in mehreren Schritten abstrahiert und als „curved-line-folding“-Prinzip in die Technik übertragen. Hier sind zwei steife Flügel und eine steife, elliptisch geformte Mittelrippe durch eine Biegezone mit geringerer Steifigkeit verbunden. Die Durchbiegung der Mittelrippe initiiert das Auf- und Zuklappen der Flügel. Mittels computergestützten Simulationen konnte gezeigt werden, dass der Radius der Mittelrippe die für die Bewegung notwendige Aktuierungsenergie und gleichzeitig die Stabilität unter Wind- und Schneelasten bestimmt. Beim Flectofold wurde diesbezüglich auf ein ausgewogenes Verhältnis geachtet. Die funktionelle Morphologie des Wanzenflügels, welche ein gelenkloses Falten ermöglicht, wurde mittels verschiedener mikroskopischer Methoden untersucht. Die Resultate gaben Aufschluss über mögliche Gestaltungsrichtlinien für den Laminataufbau von faltbaren Faserverbundkunststoffen.

Der Flectofold wurde ursprünglich als Fassadenverschattungssystem insbesondere für doppelt gekrümmte Außenfassaden konzipiert. Das Funktionsprinzip lässt sich prinzipiell aber überall in der Technik einsetzen, wo bewegliche und wartungsarme Klapplamellen oder Regler benötigt werden, wie sie etwa in Lüftungsklappen, Öffnungs- oder Schließklappen oder adaptiven Klappmechanismen für Luft- und Raumfahrttechnik vorkommen. In diesem Zusammenhang ist vor allem die Bewegungsverstärkung basierend auf dem „curved-line-folding“ interessant, bei der eine relativ geringe Verformung der Mittelrippe zu einer großen Bewegung der Flügel führt. Der Flectofold wird mit einem pneumatischen, textilen Kissen, das hinter der Mittelrippe liegt, aktuiert. Durch Aufbau von lediglich 0,3 bar Luftdruck im Kissen werden im Flectofold große Bewegungen realisiert, die mit keinem anderen heutigen technischen System erreicht werden können. Herkömmliche Verschattungssysteme bestehen im Gegensatz zum Flectofold aus mehreren Einzelteilen, die über mechanische Gelenke miteinander verbunden sind. Je komplexer die Krümmungen der Außenfassaden, desto mehr Verbindungselemente sind erforderlich. Die häufigste Versagensursache solcher Systeme ist mechanischer Abrieb in den Gelenken, wodurch die Dauerfestigkeit der Systeme herabgesetzt und Wartungen notwendig sind. Der Flectofold kommt ohne Gelenke aus, so dass das gesamte System störungs- und wartungsarm betrieben werden kann.

Das Preisträger-Team :
Prof. Dr. Thomas Speck, Dr. Simon Poppinga & M.Sc. Anna Westermeier (Plant Biomechanics Group Freiburg/Botanischer Garten der Universität Freiburg), M.Sc. Larissa Born (ITFT Universität Stuttgart), Prof. Dr. Götz Gresser & Prof. Dr. Markus Milwich (Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) Denkendorf), Prof. Dr. Manfred Bischoff & M.Sc. Renate Sachse & (IBB Universität Stuttgart), Prof. Dr. Jan Knippers, M.Sc. Axel Körner, M.Sc. Anja Mader, M.Sc. Saman Saffarian & Dipl.-Ing. Gundula Schieber & (ITKE Universität Stuttgart) und Prof. Dr. Oliver Betz & M.Sc. Paavo Bergmann (Universität Tübingen).

>>

Aktuelles // 21. September 2017

Bewerbungsstart Bionic Award 2018

Zum sechsten Mal wird im Oktober 2018 der internationale Bionic-Award verliehen. Der mit 10.000 Euro dotierte Preis richtet sich an Nachwuchswissenschaftler aus der ganzen Welt. Bis zum 28. Februar 2018 können Bewerbungen eingereicht werden.

Mit dem internationalen Bionic-Award wird eine herausragende Arbeit beispielsweise in Form einer bionischen Produktentwicklung, einer Bachelorarbeit oder einer Dissertation/Habilitation, ausgezeichnet, die innerhalb der letzten zwei Jahren vor dem Einreichungstermin fertiggestellt wurde. Teilnehmen können sowohl Einzelpersonen als auch Teams. Eine internationale, aus hochrangigen Bionik-Fachleuten zusammengesetzte Jury ermittelt den oder die Preisträger.

Informationen zu den Bewerbungsvoraussetzungen und den in englischer Sprache einzureichenden Unterlagen können Sie hier herunterladen >> 

>>

Presse // 10. August 2017

Stuzubi-Star für Wanderausstellung GREEN UP YOUR FUTURE

Hohe Auszeichnung für GREEN UP YOUR FUTURE: Schüler*innen haben die interaktive Wanderausstellung, die am 11. Februar 2017 in Berlin Station gemacht hatte, zum informativsten Stand auf der Stuzubi-Messe in der Hauptstadt gewählt. Dafür erhält GUYF den StuzubiStar.

Mit dieser Auszeichnung würdigen die Stuzubi-Macher im jeweiligen Ort denjenigen Austeller, der mit seiner Beratungsleistung am meisten überzeugen konnte. "Die Besucher, die sich auf der Karrieremesse informieren, entscheiden, wer die begehrte Trophäe mit nach Hause nehmen darf. Es zählt, wo sie sich am besten informiert und beraten gefühlt haben", erklärt die Stuzubi-Veranstalterin Karola Marschall. Sie hatte die Trophäe in Form eines gläsernen Sterns 2011 ins Leben gerufen, um die Aussteller für ihre herausragenden Leistungen zu prämieren. "Die Auszeichnung ist in der Branche der Orientierungsmessen einzigartig und entsprechend begehrt", so Marschall.

"Den StuzubiStar sehen wir als herausragende Bestätigung für das Konzept von GREEN UP YOUR FUTURE. Dass die Auszeichnung auf dem Votum der jungen Besucher beruht, macht sie für uns so besonders wertvoll. Denn genau diese sind es, die wir mit lebendig erzählten Beispielen aus der Bionik in ihrer Berufs- und Ausbildungsbildungsorientierung ansprechen wollen", freut sich Dr. Rainer Erb, Geschäftsführer von BIOKON, der Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e.V. BIOKON hat die Ausstellung GUYF gemeinsam mit dem Europäischen Sozialfonds für Deutschland (ESF) gefördert.

GREEN UP YOUR FUTURE tourt über drei Jahre durch 19 Orte in Deutschland und macht dabei die Berufsorientierung für Schüler*innen und Studierende sowohl Indoor wie auch Outdoor barrierefrei erfahrbar. Mit Greening verbinden sich dabei Spaß und ein attraktives Online-Medienerlebnis – ganz nach dem Geschmack und den Kommunikationserwartungen der jungen Zielgruppe. Augmented Reality und temporeiches multimediales Storytelling gehören genauso dazu, wie Infotainment zu Themen aus der Bionik und attraktive und vor allem zukunftsfähige Jobs aus der Welt der Green Economy.
Weitere Informationen >>

>>

Presse // 30. Mai 2017

Die Gewinner des Casio Vektoria Award 2017 − Schülerinnen und Schüler überzeugen mit Beiträgen zum Thema Bionik

„Bionik – Natur inspiriert die Wissenschaft“ war der Titel des Casio Vektoria Award 2017, des bundesweiten mathematischen Kreativpreises. Die Schülerinnen und Schüler der fünften bis 13. Klassen aller 16 Bundesländer waren aufgerufen, sich mit dem Thema Bionik zu befassen und es in Form eines Bildes – ob Digitalbild, Foto oder Zeichnung – zu präsentieren. Die zahlreichen tollen Einsendungen haben es der Experten-Jury schwergemacht, eine Auswahl zu treffen – aber letztendlich konnten drei Beiträge die mit 3.000 Euro dotierten „Vektorias“ erringen. Hier die Gewinner:

Die Goldene Vektoria ging an Alexander Voelz aus der 11. Klasse der Jürgen-Fuhlendorf-Schule in Bad Bramstedt für seinen Beitrag „Programme, die lernen – Neuronale Netze“. Zu Bionik musste er sich erst einmal umfassend informieren, fand das Thema jedoch schnell faszinierend: „Für mich bedeutet Bionik, dass die Natur früher wie heute Strukturen und Systeme vorhält, die in der früheren oder heutigen Forschung präsente Probleme lösen. Als Wissenschaftler gilt es, diese als neue Technologie für uns nutzbar zu machen.“ Auf der Suche nach einer geeigneten, originellen Idee stieß Alexander schließlich auf neuronale Netze, die ihm passend erschienen, da sie durch den starken Informatikbezug einen etwas anderen Themenbereich betreffen, als die sonst bei der Bionik näherliegenden Ingenieur- und Materialwissenschaften. Die größte Herausforderung in der Umsetzung lag für ihn in der inhaltlichen und technischen Detailarbeit: Sein Projekt sollte gut verständlich, aber auch grafisch ansprechend präsentiert werden – und das ist ihm voll und ganz gelungen!

Clara Koinegg, Gewinnerin der Silbernen Vektoria, geht in die 10. Klasse des Helmholtz-Gymnasiums Heidelberg. Sie überzeugte die Jury mit einem selbst entwickelten bionischen Projekt: dem unbemannten Tauchroboter „DORO“, dessen Antrieb auf dem Vorbild von Oktopussen basiert. Clara kam das Thema Bionik gerade recht, da sie sich unter den Naturwissenschaften vor allem für Biologie interessiert: „Ich denke, die Natur ist ein wichtiges Vorbild und der Mensch kann noch viel von ihr lernen.“ Und auch die Verbindung zur Mathematik passte bestens: „In meiner Schule, dem Helmholtz-Gymnasium, wird Mathematik sehr gefördert. Es gibt immer eine AG für besonders Begabte in Mathe, einen Vertiefungskurs Mathematik in der Oberstufe sowie die geförderte Teilnahme an mathematischen Wettbewerben. Ich persönlich fand Mathe nie langweilig.“ Die Idee zu ihrem Beitrag kam ihr ganz plötzlich beim Frühstück – und bis zur Umsetzung verging nur ein Tag. Und auch die Jury brauchte nicht lange, um sich für „DORO“ zu begeistern!

Der mit der Bronzenen Vektoria ausgezeichnete Beitrag „Bionik“ entstand in Teamarbeit: Luise Busch, Lucie Ludwig und Lilli Swientek gehen auf das Gymnasium Landsberg und nehmen dort am Mathematikkurs der fünften Klassen teil. Der Leiter dieses Kurses, ihr Lehrer Robert Theuerkorn, war es, der sie zur Teilnahme am Vektoria Award motivierte und ihnen ermöglichte, ihren Beitrag im Unterricht zu entwickeln. Sie gehören zu den jüngsten Preisträgern des Vektoria Award und mussten sich erst einmal gründlich über das Thema Bionik informieren. Die Auseinandersetzung mit dem komplexen Thema war durchaus eine Herausforderung für die Fünftklässlerinnen – schließlich sollten auch alle Formeln zu den gewählten Beispielen korrekt sein. Ihr Einsatz hat sich gelohnt, denn „Bionik“ hat nicht nur die Bronzene Vektoria bekommen, sondern gewann auch die meisten Stimmen im Online-Voting und somit den Publikumspreis, ein Virtual-Reality-Headset von Zeiss. Diesen Preis spendeten die drei übrigens ganz uneigennützig ihrer örtlichen Bücherei – Respekt!

Breite Unterstützung Der Vektoria Award wurde in diesem Jahr unterstützt vom Bionik-Kompetenznetz BIOKON, dem Paralympics-Ausstatter Ottobock, dem Jugendmagazin SPIESSER.de, dem Ernst Klett Verlag, dem nationalen Pakt für Frauen in IT-Berufen „Komm, mach MINT“, dem Nachwuchsportal der Deutschen Luft- und Raumfahrtbranche skyfuture.de und dem Mathematik-Forschungszentrum Matheon. 
Die Schirmherrschaft des Vektoria Awards liegt beim Deutschen Technikmuseum Berlin.

>>

Aktuelles // 17. Mai 2017

Bohren wie die Holzwespen – jetzt auch an der Hüfte und im Weltall

Ein Entwicklerteam um Dr. Oliver Schwarz vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat mit dem von der Natur adaptierten Prinzip die Bohrtechnik von Holz- und Schlupfwespen auf ein Werkzeug übertragen. Mithilfe des rotationsfreien Pendelhubprinzips können neben runden auch Löcher mit drei- oder mehreckigem Querschnitt gebohrt werden. Der Bohrer Sirex kann in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt zu werden. Er wurde bereits mit Auszeichnungen wie dem Hans-Jürgen Warnecke Innovationspreis und dem International Bionic Award prämiert und in der Großen Show der Naturwunder vorgeführt.

Der Ausgangspunkt für die Forschungsarbeit der Abteilung Biomechatronische Systeme des Fraunhofer IPA war in diesem Fall das Gesundheitswesen. Denn jedes Jahr bekommen in Deutschland rund 200.000 Patienten ein künstliches Hüftgelenk. Die Operation ist ein komplexes Unterfangen. In einem besonders aufwendigen Schritt muss der Chirurg von Hand ein dreidimensional-eckiges Loch in den Oberschenkel des Patienten bohren. Das macht er bisher meist von Hand mit einer Raspel. Mit dem vom Fraunhofer IPA entwickelten Sirex-Bohrer können Ärzte den Eingriff künftig schneller, präziser und mit deutlich weniger Kraftaufwand vornehmen.

Bohren nach dem Vorbild der Hautflügler – im Baugewerbe, bei der Gartenarbeit und sogar im Weltall

Dass diese Technik nicht nur im Gesundheitswesen auf offene Ohren stößt, erklärt Vince Ebert, Physiker und Kabarettist, in einem Erklär-Video humorvoll wie folgt: „Jeder Hobbytaucher kennt das Dilemma: Bohren unter Wasser – ein Riesenproblem. Oder noch extremer: Stellen Sie sich, Sie sind Astronaut und müssen auf einem Kometen ein Loch bohren. Mit einem normalen Bohrer brauchen Sie einen Anpressdruck. Der ist aber in der Schwerelosigkeit nicht möglich. Auch hier hilft der Sirex-Bohrer. Der geht butterweich in den Kometen“.

Oliver Schwarz, Gruppenleiter Bionik und Medizintechnik am Fraunhofer IPA und verantwortlich für das Sirex-Projekt, ergänzt fachlich: „Die Holzwespen bohren bis zu 6 Zentimeter tiefe Löcher ins Holz, um ihre Eier abzulegen. Da ihnen Rotationen nicht möglich sind, raspeln sie die Hohlräume überaus trickreich aus dem Stamm. Ihr Legestachel besteht aus drei separaten Raspeln, die sich unabhängig voneinander bewegen können. Während sich der eine Teil bewegt, verhakt sich der andere im Loch und sorgt so für den nötigen Halt. Mit dieser Technik kann auch Gartenarbeit, Heimwerken und vieles mehr erleichtert werden. Im direkten Gespräch mit den potenziellen Nutzern evaluieren wir gerade die Möglichkeiten des Einsatzes“.

Vince Ebert auf den Spuren der Holzwespe – hier sehen Sie das Erklär-Video:

Zur Videoreihe >>

>>

Aktuelles // 20. April 2017

Bionische Innovationen auf der Hannover Messe – natürlich ressourceneffizient!

Auf der Hannover Messe 2017, der Weltleitmesse der Industrie mit über 6.500 Ausstellern vom 24. bis. 28. April 2017, präsentiert BIOKON neue Forschungsergebnisse und Produkte der Bionik in der Innovationshalle 2 „Research and Technology“, Stand A01.

Gemeinsam mit folgenden Mitausstellern werden ressourceneffiziente bionische Innovationen sowie zukunftssichere Ausbildungsmöglichkeiten und Bionik-Studiengänge vorgestellt: Alfred-Wegner-Institut (AWI), Altran Deutschland S.A.S. & Co. KG, Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) zusammen mit der School of International Business and Entrepreneurship (SIBE), Hochschule Bremen, Hochschule Rhein-Waal, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Westfälische Hochschule – Campus Bocholt.

Im Tech Transfer Forum der Hannover Messe stellen die BIOKON-Akteure ihre Neuheiten zudem in einer speziellen Bionik-Vortragssession am 25. April ab 11.00 Uhr vor. Und auch in der Night of Innovations am Eröffnungsabend der Messe am 24. April sind die Bionik-Innovationen nicht wegzudenken.

Grüne Berufe mit Zukunft

BIOKON präsentiert in diesem Jahr erstmals auch Elemente seiner Wanderausstellung GREEN UP YOUR FUTURE, die zum interaktiven Entdecken mittels Augmented Reality (AR) einlädt:
Die Hannover Messe stellt in diesem Jahr die Industrie 4.0. und dabei auch die Jobchancen für junge Menschen in den Mittelpunkt. GREEN UP YOUR FUTURE (GUYF) wird dazu in Halle 2 (Stand C 56) vor der „Job-Wall“ der Hannover Messe ein interaktives Highlight bieten. Darüber hinaus werden spektakuläre GUYF-Exponate auch auf dem BIOKON-Stand in der gleichen Halle erlebbar.

Die Ausstellung tourt über drei Jahre durch 19 Orte in Deutschland und macht dabei die „grüne“ Berufsorientierung für Schüler*innen und Studierende sowohl Indoor wie auch Outdoor barrierefrei erfahrbar. Mit dem Greening von Berufen verbinden sich dabei Spaß und ein attraktives Online-Medienerlebnis – ganz nach dem Geschmack und den Kommunikationserwartungen der jungen Zielgruppe. Augmented Reality und temporeiches multimediales Storytelling gehören genauso dazu, wie Infotainment zu Themen aus der Bionik und Jobs aus der Welt der Green Economy. Die in der Ausstellung erzählten 15 Beispiele von realen Auszubildenden und Studierenden spiegeln die Lebenswelten der jungen Besucher*innen wider. Sie werden auf der GUYF-Website mit allen Hintergründen zum Greening und zur Bionik spannend aufbereitet. Besonderen Mehrwert bietet dabei eine Datenbank mit über 350 grünen Jobs. Alle Inhalte und Erlebnisse der Ausstellung lassen sich über Social Media teilen und laden ein zum Dialog innerhalb der Zielgruppe sowie mit Jobanbietern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Forschung.

>>

Presse // 29. März 2017

Mit Bionik und grünen Berufen in eine spannende Zukunft

Aus den Vorbildern der Natur macht Bionik überraschende und zukunftsweisende technische Lösungen. Diese öffnen jungen Menschen in der interaktiven Wanderausstellung GREEN UP YOUR FUTURE (GUYF) Türen zu faszinierenden Berufen mit Zukunft. Bei der Eröffnung in Berlin checkten Schülerinnen einer berufsbildenden Schule gleich einmal den Informations- und Erlebniswert.

Ein Shakehand mit Michelangelos Hand, einer naturinspirierten "intelligenten" Prothese; ein Fischflossengreifer, dessen "Finger" sich immer wieder neu der Form der zu greifenden Gegenstände anpassen; ein Fassadenanstrich, der eine Oberfläche wie ein Wüstenkäfer hat und sich damit selber immer sauberhält: Die Jugendlichen der Berufsbildenden Schulen in Burgdorf (BBS) bei Hannover waren schwer beeindruckt von ihrer Begegnung mit der Bionik auf der Karrieremesse Stuzubi in Berlin. Im Auftrag von BIOKON und der Green Economy Academy halfen sie, den Stand "Green up your future" zu betreuen und anderen gleichaltrigen Jugendlichen die dort inszenierten "grünen" Berufe näherzubringen.

Vom Bundesumweltministerium war Julia Seim gekommen, um zur offiziellen Eröffnung von GUYF gemeinsam mit Dr. Rainer Erb vom Bionik-Kompetenznetz BIOKON und Dr. Heinrich Schneider von der Green Economy Academy symbolisch ein Band durchzuschneiden.

Die Projektverantwortlichen haben Großes vor: Die Ausstellung tourt über drei Jahre durch 19 Orte in Deutschland und macht dabei die Berufsorientierung für Schüler*innen und Studierende sowohl Indoor wie auch Outdoor barrierefrei erfahrbar. "Es geht um ein spannendes Bionik-Erlebnis, das neugierig macht auf Ausbildungswege und Berufe mit Greening-Perspektive", erklärt Dr. Rainer Erb. Die Ausstellungskonzeption ziele dabei auf Spaß und ein attraktives Online-Medienerlebnis – ganz nach dem Geschmack und den Kommunikationserwartungen der jungen Zielgruppe. Augmented Reality und temporeiches multimediales Storytelling gehörten genauso dazu, wie Infotainment zu Themen aus der Bionik und Jobs aus der Welt der Green Economy.

"Toll fanden wir, wie die verschiedenen Exponate zu den Berufen führen, die ‚dahinter stecken’. Cool war zu entdecken, dass man grüne Berufe erlernen kann, die nebenbei auch noch zukunftsorientiert und natürlich spannend sind und dass man eigentlich in jedem Beruf grüner handeln kann.", so das Echo der BBS-Schülerinnen aus Burgdorf. Besonders habe ihnen gefallen, dass die Ausstellung nicht nur technischen, sondern auch wirtschaftlichen Berufen gewidmet sei.

Die in der Ausstellung erzählten 15 Beispiele von realen Auszubildenden und Studierenden spiegeln die Lebenswelten der jungen Besucher*innen wider. Sie werden auf der GUYF-Website mit allen Hintergründen zum Greening und zur Bionik spannend aufbereitet. Besonderen Mehrwert bietet dabei eine Datenbank mit über 340 grünen Berufen. Alle Inhalte und Erlebnisse der Ausstellung lassen sich über Social Media teilen und laden ein zum Dialog innerhalb der Zielgruppe sowie mit Jobanbietern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Forschung.

Das Fazit der Jugendlichen aus Burgdorf: "Wir fanden den Stand von ‚Green up your future‘ sehr abwechslungsreich und interessant. Es hat sich für uns auf jeden Fall gelohnt, nach Berlin zu fahren und auf der Karrieremesse dabei zu sein. So haben wir auch noch viel über Bionik und grüne Berufe erfahren. Und nicht zu vergessen: Wir haben Michelangelo die Hand geschüttelt. Das schafft man auch nicht jeden Tag."

GUYF ist eine Ausstellung von BIOKON – Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e.V. – und Green Economy Academy e.V., sie wird gefördert aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) sowie aus dem Europäischen Sozialfonds der Europäischen Union (ESF).

Die aktuellen GUYF-Tourdaten gibt es hier >>

>>

Forschung // 27. Januar 2017

Facettenaugen für Industrie und Smartphone

Fraunhofer-Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie eine nur noch zwei Millimeter flache Kamera herstellen können. Ihre Linse ist ähnlich einem Insektenauge in 135 winzige Facetten eingeteilt. In Anlehnung an das Vorbild haben die Forscher ihr Mini-Kamera-Konzept facetVISION genannt und auf der Technik-Messe CES in Las Vegas im Januar 2017 vorgestellt.

  • Die Mini-Kamera aus dem Fraunhofer IOF hat eine Dicke von nur zwei Millimetern bei einer Auflösung von einem Megapixel.
  • Die Kamera ist damit für die Automobilproduktion, die Druckindustrie oder Medizintechnik geeignet.
  • Dank ihrer geringen Dicke könnte ihr Grundprinzip künftig das Design von Smartphones verändern.

Die Technologie von Fraunhofer setzt sich wie das Insektenauge aus vielen kleinen gleichförmigen Linsen zusammen. Sie sitzen wie Stücke eines Mosaiks dicht nebeneinander. Jede Facette nimmt nur einen Teilausschnitt der Umgebung wahr. Im Insektengehirn werden dann die vielen Einzelbilder der Facetten zu einem Gesamtbild zusammengesetzt. In der neu entwickelten facetVISION-Kamera übernehmen Mikrolinsen- und Blenden-Arrays diese Funktion. Durch den Versatz jeder Linse zu der ihr zugeordneten Blende erhält jeder optische Kanal eine individuelle Blickrichtung und bildet stets einen anderen Bereich des Gesichtsfelds ab.

»Zukünftig erreichen wir mit dieser aus der Natur übernommenen Technik bei einer Kameradicke von nur zwei Millimetern eine Auflösung von bis zu vier Megapixel«, sagt Andreas Brückner, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. »Das ist eine deutlich höhere Auflösung als bei Kameras in der Industrie – etwa in der Robotik oder Automobilproduktion.« Die Technologie wurde gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen entwickelt und von der Fraunhofer-Zukunftsstiftung gefördert.

Kostengünstige Produktion auf Wafern

Die Mikrooptik der Fraunhofer-Forscher lässt sich in großer Zahl kostengünstig produzieren – durch Verfahren ähnlich jenen, die in der Halbleiterchip-Industrie üblich sind. Computerchips werden in Massen auf Wafern, auf großen Halbleiterscheiben, gefertigt und anschließend durch Sägen voneinander getrennt. Entsprechend können am IOF facetVISION Kameraoptiken in Tausender-Stückzahl parallel gefertigt werden. »Die Kameras sind z. B. für die Medizintechnik interessant – für optische Sensoren, mit denen man schnell und einfach Blut untersuchen kann«, sagt Brückner. »In der Druckerei wiederum benötigt man solche Kameras, um bei laufender Maschine in hoher Auflösung das Druckbild zu überprüfen«. Weitere Anwendungen: Kameras an Autos, die beim Einparken helfen oder in Industrierobotern, die verhindern, dass die Maschinen mit Menschen kollidieren.

Smartphones im Blick

Auch für Smartphones ist die Facettenaugentechnologie interessant: Ihr Mini-Kameraobjektiv ist heute üblicherweise fünf Millimeter dick, damit es das Umgebungsbild zufriedenstellend scharf darstellen kann. Das erschwert den Herstellern das Design von superdünnen Smartphones: Die Kamera ist dicker als das übrige Smartphone und ragt deshalb aus der Fläche heraus. Die Hersteller nennen dies den »Camera-bump« – die unästhetische »Kamera-Beule«. Die Kameraoptiken für Smartphones werden jedoch nicht auf Wafern, sondern im Kunststoff-Spritzguss gefertigt. Bei diesem Verfahren wird heißer flüssiger Kunststoff wie bei einem Waffeleisen in die Form gebracht. Roboter setzen die fertigen Linsen dann in die Smartphone-Kamera ein. »Wir möchten das Insektenaugenprinzip auch in diese Produktionstechnologie überführen«, sagt Brückner. »Es ist zum Beispiel denkbar, dass wir mehrere kleine Linsen nebeneinander in der Smartphone-Kamera platzieren. So ließe sich der Facetteneffekt auch im Spritzguss realisieren. Auflösungen von mehr als 10 Megapixel bei einer Kameradicke von nur etwa dreieinhalb Millimetern wären möglich«.

Quelle: Fraunhofer Presseinformation Forschung Kompakt Januar 2017

>>