Staunen ist die Sehnsucht nach Wissen
Thomas von Aquin, Philosoph und Theologe
Die Wissenschaft kennt heute zirka 1,7 Millionen Arten von Lebewesen. Sie und ihre Entwicklung in der belebten Natur schaffen einen unerschöpflichen Fundus an Ideen und Vorbildern für technische Entwicklungen. In Ausstellungen, Botanischen Gärten, Zoos und Museen, ist innovative Forschung verortet. Hier wird Bionik greifbar und eindrucksvoll erlebbar.
US-amerikanische Biologen und Mathematiker haben entdeckt, wie sich Gurkenpflanzen nach oben ziehen. Das Prinzip könnte sich auf die Entwicklung neuartiger Spiralfedern übertragen lassen.
Wenn Gurkenpflanzen in die Höhe streben, bilden sie Ranken mit einem so raffinierten Aufbau, dass sie als Vorbild für neuartige technische Federn dienen können. Die Seitensprosse der Gurke funktionieren nämlich anders als normale Spiralfedern: Bei starkem Zug werden sie nicht länger, sondern drehen sich umso enger zusammen. Das Geheimnis liegt in der ungleichen Festigkeit der Rankenzellen, berichten amerikanische Forscher um Sharon Gerbode. Ihnen gelang es sogar, eine künstliche Ranke zu bauen, die dasselbe unerwartete Verhalten zeigt, berichten sie im Fachjournal ”Science”.
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Die texanische Krötenechse (im Bild) und der australische Dornteufel sind in extremer Trockenheit zuhause. Um in ihrer Heimat zu überleben, nutzen sie einen besonderen Trick: Mit ihrer Schuppenstruktur können sie kleinste Wassermengen aus der Umgebung sammeln und ihre Haut damit benetzen. Feine Kapillare in ihrer Oberfläche transportieren das Nass zum Maul.
Genau diese Echsenhaut-Eigenschaften auf technische Bauteile zu übertragen und damit die Benetzung mit Schmierstoffen und anderen Fluiden zu verbessern, ist Ziel des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts ”Biolas.exe” des Instituts für Biologie II der RWTH Aachen im Forschungsgebiet Zelluläre Neurobionik und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT ebenfalls in Aachen.
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Biomimetics often generates ideas and serves as a stimulus for innovation with sustainable benefts for technology,
economy and society. The award is endowed to support research and development oriented towards practical application and innovation by young scientists in the feld of biomimetics.
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Bionik-Medizin – Der Bau eines menschlichen Körpers
Eine neue Generation von Bionik ist in der Entwicklungsphase. Die drahtlose Verbindung zwischen Nervensystem und Gehirn kann Gefühle übermitteln. Es wurden bereits Tierversuche durchgeführt, bei denen die Geräte direkt in den Nerv implantiert wurden und Signale drahtlos an ein externes Gerät gesendet wurden. Andere Forscher entwickeln eine Prothese der Haut, die um die bionischen Gliedmaße gewickelt werden können, sodass sensorische Informationen an das Nervensystem weitergeleitet werden, sodass der Benutzer Objekte auch fühlen kann.
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Emergency Airdrop ist ein Hilfsgut-Abwurf-System, um notleidende Menschen in Katastrophengebieten uneingeschränkt zu erreichen. Es ermöglicht einen kostengünstigen Hilfseinsatz durch effizienten Transport von Gütern und greift dabei auf Konstruktionsprinzipien aus der Natur zurück. Inspiriert vom Sinkflug des Ahornsamens, dessen leichte propellerartige Flügel einen Rotations-Sinkflug bei maximaler Nutzung des Luftwiderstands ermöglichen, entwickelte Adrienne Finnisch, Designstudentin an der Hochschule Darmstadt, einen Hilfsgut-Container, der in ein Drei-Flügel-System eingebunden ist. Wird der Container in das Flügel-System eingespannt, schließen sich die Flügel aufgrund des zentralen Drucks. Im Frachtflugzeug wird der Raum durch die dreieckige Grundform optimal genutzt, wodurch pro Flugeinsatz 33 Prozent mehr Güter befördert werden. Beim Abwurf breiten sich die Flügel aus, nutzen den Luftwiderstand und rotieren. Der passive Schraubenflug und ein doppelter Boden dämpfen den Aufprall der Landung. Durch Symbolik und Farbgebung, wird das Verteilen der Güter am Boden erleichtert.
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Die Lüfter der Serie ”eLoop” von Noiseblocker sind durch die bionische Form der Rotorblätter deutlich leiser als herkömmliche PC-Lüfter.
In den vergangenen Jahren wurde in die Forschung und Entwicklung von Lüftern wenig investiert – nun kommt mit den neuen Bionik-Lüftern wieder Bewegung in den Markt. Die bionischen Lüfter sind 25 bis 35 Prozent leiser als herkömmliche Lüfter. Die Verminderung der Lautstärke konnte durch einen in sich geschlossenen Schlaufenrotor erreicht werden. Das heißt, dass bei diesem Rotor die Enden der Rotorblätter jeweils miteinander verbunden sind. Denn Messungen mit Akustikkameras haben gezeigt, dass insbesondere große Luftwirbel an den Spitzen von rotierenden Rotorblättern einen hohen Beitrag zum Geräuschpegel beisteuerten. Die Geräusche entstehen wenn die Kannten der Rotorblätter bei ihrer Drehung die Luft durchschneiden. Die bionischen Rotorblätter wirken sich insbesondere bei hohen Drehzahlen auf den Geräuschpegel aus. Denn mit abnehmender Drehzahl nimmt auch der Einfluss der Flügelform auf die Luftgeräusche ab.
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Schwimmen wie ein Fisch, fliegen wie ein Vogel: Bionik-Forscher ergründen die Geheimnisse der Natur und ahmen ihre Wirkungsweise nach.
Die Wissenschaft der Bionik fasst Biologie und Technik zu einem Wort zusammen und benennt damit ihren eigenen Gegenstand: Natur inspiriert Technik. Wie kann die Forschung das Potenzial der Natur nutzen, um technische Probleme effizienter zu lösen – das ist die Fragestellung der Bionik.
Sie ist zum einen biologische Grundlagenforschung, zum anderen Ingenieurwissenschaft: Forscher analysieren biologische Vorbilder, also Pflanzen und Tiere, um sie zu verstehen. Dann versuchen sie, diese Kenntnisse in technische Lösungen zu übersetzen.
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Bionik entschlüsselt Mechanismen der Natur und macht sie für Technik und Wissenschaft nutzbar – wie beispielsweise Blumen, die ihren Blütenstand nach der Sonne ausrichten, um möglichst viel Energie für sich zu gewinnen. In Nürnberg soll das ”Bionicum”, ein Besucherzentrum für Bionik, entstehen. Umweltminister Dr. Marcel Huber und Finanzminister Dr. Markus Söder geben dafür den Startschuss und übergeben zudem einen Förderbescheid für die Bionikforschung an der Georg-Ohm-Hochschule und der Friedrich-Alexander-Universität…
Such-U-Boote ohne Propeller, lautlos und getarnt als Fische: Es klingt nach Science-Fiction, aber polnische Wissenschaftler haben die Grundlage für solche Träume geschaffen – einen bionischen Fisch.
OHM und FAU setzen die Fördermittel für neue Forschungsvorhaben ein.
Der Lotus-Effekt ist wohl das bekannteste Beispiel für die Bionik, also das Lernen aus der Natur. Diesen Bereich fördert die Bayerische Staatsregierung aktuell in Nürnberg mit rund 8 Millionen Euro. Der Bayerische Umweltminister Dr. Marcel Huber und der Bayerische Finanzminister Dr. Markus Söder überreichten heute im Tiergarten Nürnberg die symbolischen Schecks.
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Beispielsweise sind in dem Bionik-Spoiler folgende Bionik Elemente enthalten: Profile des Pinguins zur Verbesserung der Strömung im Strömungsvorlauf im oberen Teil des Spoilers.
– Formgebung des Rochens auf der Unterseite für eine gute Unterbodenaerodynamik.
– Modellierung der Drücke vor dem Lufteinlass nach dem Prinzip des Haifischmauls. (nicht im ersten Prototyp umgesetzt)
– Struktur des Zellaufbaues von Holz für elastische Verformungen und Rückstellung in die Ursprüngliche Form für den Schutz von Fußgängern und leichte Kollisionen.
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