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.
Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.1700232).
„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale Wärmegewinnung das Sonnenlicht besonders gut absorbiert. Noch spannender als sein Aussehen sind für uns die Mechanismen, mit denen er die hohe Absorption erreicht. Das Optimierungspotenzial, das eine Übertragung dieser Strukturen für die Photovoltaik hat, fiel deutlich höher aus, als wir vermutet hatten“, sagt Dr. Hendrik Hölscher vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT.
Die Wissenschaftler um Hendrik Hölscher und Radwanul H. Siddique (ehemals KIT, jetzt CalTech) bildeten die beim Schmetterling identifizierten Nanostrukturen auf der Siliziumschicht einer Dünnfilm-Solarzelle nach. Die anschließende Analyse der Licht-Absorption lieferte vielversprechende Ergebnisse: Im Vergleich zu einer flachen Oberfläche steigt die Absorptionsrate bei senkrechtem Lichteinfall um 97 Prozent und steigert sich stetig, bis sie bei einem Einfallswinkel von 50 Grad sogar 207 Prozent erreicht. „Dies ist vor allem für europäische Lichtverhältnisse interessant, da hier häufig diffuses Licht herrscht und das Licht nur selten senkrecht auf die Solarzellen fällt“, sagt Hendrik Hölscher.
Das bedeute allerdings nicht automatisch eine Effizienzsteigerung der gesamten PV-Anlage in gleicher Höhe, so Guillaume Gomard vom IMT. „Auch andere Komponenten spielen eine Rolle. Die 200 Prozent sind daher eher als theoretische Obergrenze für die Effizienzsteigerung zu sehen.“
Vor dem Übertragen der Nanostrukturen auf die Solarzellen ermittelten die Forscher Durchmesser und Anordnung der Nanolöcher auf dem Flügel des Schmetterlings mittels Mikrospektroskopie. Anschließend analysierten sie in einer Computersimulation die Stärke der Licht-Absorption bei unterschiedlichen Lochmustern: Dabei zeigte sich, dass unregelmäßig angeordnete Löcher mit variierenden Durchmessern, so wie sie beim Schmetterling zu finden sind, die stabilsten Absorptionsraten über das gesamte Spektrum und verschiedene Einfallswinkel erzielten. Dementsprechend haben sie die Löcher auf der Solarzelle zufällig und mit unterschiedlichen Durchmessern von 133 bis 343 Nanometern angeordnet.
Die Wissenschaftler konnten mit ihrer Forschung zeigen, dass durch die Wegnahme von Material die Lichtausbeute erheblich gesteigert werden kann. Im Projekt arbeiteten sie mit amorphem Silizium, allerdings, so die Forscher, ließe sich jede Art von Dünnfilm-Photovoltaik-Modulen mit solchen Nanostrukturen verbessern, sogar in industriellem Maßstab.
Hintergrundinformation:
Dünnfilm-Photovoltaik-Module stellen eine wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen kristallinen Silizium-Solarzellen dar, da die lichtabsorbierende Schicht bis zu 1000-mal flacher ist und damit der Rohstoffbedarf deutlich kleiner ausfällt. Allerdings liegen die Absorptionsraten der dünnen Schichten unter denen kristalliner Zellen. Deshalb werden sie vor allem dort eingesetzt, wo nur wenig Strom benötigt wird, etwa in Taschenrechnern oder Armbanduhren. Eine Steigerung der Absorption macht Dünnfilm-Zellen auch für größere Anwendungen wie Photovoltaik-Anlagen auf Dächern wirtschaftlich attraktiv.
Quelle: Presseinformation KIT
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.
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.“
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
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).
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 >>
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 >>
„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.
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:
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.
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 >>
