„I think the biggest innovations of the 21st century will be at the intersection of biology and technology. A new era is beginning.” Steve Jobs, Apple Gründer
Die Innovationskraft der Bionik entspringt aus dem nahezu grenzenlosen Pool an biologischen Vorbildern für spezifische Antworten auf technische Fragestellungen. In beeindruckender Vielfalt schafft die Natur Inspirationen für technische Entwicklungen, die Marktrelevanz in den unterschiedlichsten Branchen haben.
Hier haben wir Erfolgsbeispiele der Bionik zusammengestellt, die wir nach dem Schema (1) Bionik-Innovation, (2) Technische Anwendung, (3) Bionisches Funktionsprinzip und (4) Vorbild aus der Natur aufbereitet haben – unterstützt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Rahmen der Förderung unseres Bionik-Unternehmensforums.
Willkommen bei den Innovationen an der Schnittstelle von Biologie und Technik.
International Symposium on Palaeo-bioinspiration (PALBINS)
The French Natural History Museum (MNHN) is delighted to host the first International Symposium on Palaeo-bioinspiration (PALBINS), 13th-15th September 2023 in Paris, France.
Bioinspiration is an approach to innovation that converts ideas and principles found in nature into novel products, processes and systems, ideally contributing to sustainable development. Given that current species represent only 0.1% of all life that has ever existed on earth, a bioinspired approach based on the observation of paleobiological systems increases the potential of bioinspiration considerably. The fossil record offers not only a great diversity of biological models, but also provides context for understanding form-function relationships, and the origins of key traits observed in living systems.
The 2023 International symposium on Palaeo-bioinspiration, coordinated by Bioinspire-Museum, will be the first dedicated to this subject. The symposium aims to create connections between palaeontologists, designers, engineers and industry representatives to foster bioinspiration initiatives focused on the fossil record.
Conference topics will include: (i) Principles of Palaeo-bioinspiration, (ii) Palaeo-bioinspiration applications and (iii) Challenges and future directions.
Important Dates:
24th April 2023: Open call for abstracts/Registration
24th June 2023: Deadline for abstract submissions
24th June 2023: Deadline for registration with reduced fee
24th July 2023: Registration deadline
9th International Conference on Self-Healing Materials – ICSHM2024
The conference will take place from June 24th to June 26th 2024 in Madrid. The 9th ICSHM continues the long-standing tradition of this biennial conference focused on advances in self-healing material science, engineering and technological applications.
Since its first edition (Noordwijk, NL – 2007) and followed by 7 successful ICSHM events organized by leaders in the field (Chicago, USA – 2009; Bath, UK – 2011; Ghent, Belgium – 2013; Durham, USA – 2015; Friedrichshafen, Germany – 2017; Yokohama, Japan – 2019 and Milan, Italy – 2022) the mission of this well-stablished conference remains unchanged. In this 9th edition the organizers will provide again a high-level international platform where recognized experts and participants will share new developments, research and testing technologies that will contribute to a more balanced materials and structures end-of-life.
In 2023, it is time again: Every other year the Association of German Engineers (VDI) and the Schauenburg Foundation jointly present the International Bionic Award for outstanding scientific work in the field of product development in biomimetics. The Award is endowed with 5,000 EUR and addresses young scientists in the whole world. Submission deadline for papers in English is February 17, 2023.
The International Bionic Award honors excellent works, for example a biomimetic/ bionic product development, a bachelor thesis or a dissertation / habilitation that has been completed within the last two years before the submission deadline. Both individuals and teams can participate. An international jury of top-ranking scientists in biomimetics will determine the International Bionic Award Winner or Winners.
In 2020, Julien Dupeyroux received the International Bionic Award 2020 for his outstanding research on an autonomously navigating robot, which he carried out as a PhD research at the University of Aix-Marseille.
Biomimetics is an interdisciplinary scientific discipline in natural and engineering sciences. It ranks among the most important future technologies. Developments in biomimetics often provide innovative and novel solutions for technical problems inspired by nature. In 2008, the International Bionic Award was launched by the Schauenburg Foundation and the VDI, and was established to encourage start-ups and to open new vistas for young scientists in developing innovative products in biomimetics suited for real life applications. The impressive success of past awardees speaks for itself.
Further information on the award and the conditions of participation can be found at www.vdi.de/bionic-award.
Flickflack à la Bionik – Nachruf zum Tod von Ingo Rechenberg
BIOKON trauert um sein Ehrenmitglied Professor Dr. Ingo Rechenberg. Er starb am 25.09.2021 nach kurzer schwerer Krankheit in Berlin. Als einer der weltweiten Pioniere der Bionik hat Ingo Rechenberg maßgeblich dazu beigetragen, Bionik als Wissenschaftsrichtung zu etablieren und in Deutschland groß zu machen.
Schon von frühester Jugend an versuchte er, Naturphänome bei Flugmodellen einzusetzen. Schon damals folgte er dem sein ganzes akademisches Leben prägenden Motto, nach dem die ganze Welt ein riesiges Versuchslabor sei, von dem sich der Ingenieur inspirieren lassen könne. Seine Logik: In der Natur findet eine Evolution statt, ein Langzeitexperiment, das seit fast vier Milliarden Jahren läuft. Die Größe des „Labors Erde“ und Dauer des Experiments sollten ausgereicht haben, optimierte Lebensformen hervorzubringen. Der Ingenieur kann vielfach Denk- und Experimentierzeit sparen, wenn er solche evolutionär optimierten Lösungen analysiert und technisch umsetzt.
1955 begann Ingo Rechenberg an der TU-Berlin bei Professor Heinrich Hertel mit dem Studium des Flugzeugbaus. Er war als Praktikant bei den Focker-Flugzeugwerken in Amsterdam tätig und forschte als Stresemann-Stipendiat ein Jahr am Engineering Laboratory in Cambridge (England). Zurück in Berlin (zum Diplomabschluss fehlte noch das Studium Generale) hörte er eine Vorlesung von Professor Johann-Gerhard Helmcke über Evolution. Von der Euphorie seines Professors angesteckt begann Rechenberg 1963 mit Würfel, Zirkel und Lineal Darwins Modell der Evolution am Beispiel der Entwicklung eines regulären Sechsecks auf dem Papier nachzuvollziehen. Am 12. Juni 1964, in einem Teestunden-Vortrag bei Professor Rudolf Wille am Hermann-Föttinger-Institut der TU Berlin, wurde das Wort Evolutionsstrategie geprägt. Als Meilenstein gilt Rechenbergs Vortrag auf einer Tagung der am 16. September 1964 in der Berliner Kongresshalle. Hier führte er mit Hilfe der Film-Zeitraffer-Technik das mittlerweile berühmt gewordene „Darwin-im-Windkanal-Experiment“ vor, in dem eine zur Zickzackform gefaltete Gelenkplatte sich evolutiv zur ebenen Form geringsten Widerstands entwickelt.
Es folgten seine Promotion im Jahr 1970 und die Habilitation 1971. Im Jahr 1972 wurde Rechenberg dann auf den Lehrstuhl „Bionik und Evolutionstechnik“ der TU Berlin berufen, den er auch nach seiner Emeritierung bis kurz vor seinem Tod noch kommissarisch weiter leitete. Bereits 1973 erschien Rechenbergs erstes Buch „Evolutionsstrategie – Optimierung technischer Systeme nach Prinzipien der biologischen Evolution.
Die große Anwendungsbandbreite der Evolutionsstrategie reicht von der Optimierung von Prozessabläufen über die Anpassung von subjektiv zu beurteilende Produkteigenschaften und der Erstellung von Vorhersagemodellen von sozialem Verhalten oder der Entwicklung von Finanzmärkten bis hin zur Auslegung von Bauteilen und Großkonstruktionen:
Die Bionik begriff Ingo Rechenberg als Studium und Nutzung von Ergebnissen der biologischen Evolution und demzufolge die Evolutionsstrategie als Teilmenge der Bionik. Im Jahr 2001 gehörte er zu den sechs Gründungsmitgliedern der Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz BIOKON, die er als seine wissenschaftliche Heimat sah.
Seine wissenschaftlichen Beiträge reichen von der Evolutionsstrategie als universelles Optimierungswerkzeug über die Windkraftanlage BERWIAN bis hin zu Projekten zur photobiologischen Wasserstofferzeugung. Sein letztes Arbeitsgebiet in den 2000-er Jahren waren die Umsetzung von biologischen Prinzipien, die er in der Wüste Erg Chebbi am Rand der Sahara in Südmarokko fand, wie zum Beispiel verschleißarme Oberflächen nach dem Vorbild des Sandfisches, eine „Bionik-Pumpe“, die ohne Mechanik mit Hilfe der Sonnenenergie nach dem Vorbild von Pflanzen Flüssigkeiten transportiert oder die rollende Lokomotion nach dem Vorbild der mittlerweile nach ihm benannten Spinne Cebrennus rechenbergi. Bekannt wurde sie durch ihre für Spinnen einzigartige Möglichkeit der Fortbewegung, die an einen Flickflack erinnert. Rad schlagend und dadurch nahezu rollend kann sie sich viel schneller fortbewegen, als mit ihrer normalen Beinbewegung. Ingo Rechenberg nannte sie deshalb auch „Radlerspinne“. Seine jährlichen Expeditionen in die südmarokkanische Wüste, die er noch bis zuletzt unternahm, waren für ihn Inspiration und Jungbrunnen zugleich.
Professor Rechenberg hätte am 20. November 2021 das 87 Lebensjahr vollendet. Neugierig in die Natur geschaut hat er bis zum Ende. BIOKON wird ihm als einen seiner Mitbegründer und großen Bioniker ein würdigendes Andenken bewahren – R.I.P. Ingo Rechenberg.
Er ist nicht nur zentraler Standort für Forschende, Lehrende und Studierende, sondern ist auch eine beliebte Anlaufstelle für die Öffentlichkeit: In diesem Jahr feiert der Botanische Garten der Universität Freiburg sein 400-jähriges Bestehen. Das große Jubiläumsprogramm fiel wegen der Corona-Pandemie aus. Ein multimediales Angebot an verschiedenen Beiträgen soll Interessierten dennoch ermöglichen, die vielen Facetten des Botanischen Gartens zu erkunden. Es zeigt auch die wichtige Rolle des Botanischen Garten für die Forschung und als Innovationsquelle für die Bionik – quasi ein „Hortus Bionicus“.
Im Rahmen einer virtuellen Führung zeigt der Direktor des Gartens, Prof. Dr. Thomas Speck, was der Botanische Garten Besucherinnen und Besuchern zu bieten hat. In insgesamt 19 Videoclips gibt er spannende Tipps, Tricks und Hintergründe zur Pflanzenwelt.
In einem Interview spricht Thomas Speck über die Arbeit der Forschenden, die sich bei der Entwicklung von technischen Anwendungen von Mechanismen aus der Pflanzenwelt inspirieren lassen: Am Anfang steht die Entdeckung in der Natur, am Ende kommt das technische Produkt.
Beispiele aus dem Forschungsportfolio der Freiburger sind unter anderem auch eine stufenlose Fassadenverschattung inspiriert vom Vorbild des Klappmechanismus der Paradiesvogelblume oder ein Fahrradhelm, dessen Dämpfung auf die Struktur der Pomelo-Frucht zurückgeht. Die vollständige Videoführung durch die Pflanzenwelt der grünen Oase >>
Grüne Jobs entdecken in Weltretter-Workcamps der Bionik
Einfach mal die Welt retten? Und das in nur vier Tagen? „Yes, You Can! Green Up Your Future” lautet die Antwort von BIOKON. Die Forschungsgemeinschaft Bionik- Kompetenznetz e.V. macht dies jetzt in einer fesselnden Earth-Challenge-Experience in Joachimsthal bei Berlin für junge Menschen in der Berufsorientierung spannend erlebbar.
Die mysteriöse Forschungsstation „Bionika“, eine geheimnisvolle Earth-Challenge-Experience voller (noch) ungelöster Rätsel plus faszinierende Bionik: Das sind die Leitplanken der interaktiven Weltretter-Workcamps, die im Projektzeitraum 2020 bis 2022 jeweils 16 Teilnehmer*innen im Alter von 18 bis 22 Jahren für Greening-Potenziale in Jobs mit Zukunft begeistern. „Ein einzigartiges Bionik-Abenteuer vor den Toren Berlins mit packender Dramaturgie und großem Online-Weltretter-Community-Building“, erklärt BIOKON-Geschäftsführer Dr. Rainer Erb.
„Die Natur kann mit ihrem Entwicklungsvorsprung von über drei Milliarden Jahren Evolution oft überraschende „grüne“ Lösungsansätze für die Herausforderungen unserer Zeit bieten“, stellt der BIOKON-Geschäftsführer fest. Das Workcamp greife diese Faszination der Bionik auf und verbinde sie mit einer erlebnispädagogisch geführten Earth Challenge. Dabei könnten sich die Teilnehmer*innen auf ganz unterschiedlichen Tätigkeitsfeldern ausprobieren und so herausfinden, was alles in ihnen steckt.
Welcher Job passt zu welcher Persönlichkeit und zu welchem Talent? Die Workcamp-Module orientieren sich bei den Antworten am Interessensmodell von John L. Holland. Der amerikanische Psychologe hatte darin aus arbeits- und organisationspsychologischer Sicht die menschlichen Interessen und Neigungen in sechs Schwerpunkte geclustert: RIASEC – Realistic, Investigative, Artistic, Social, Enterprising und Conventional.
„Indem die Teilnehmer*innen Aufgabenstellungen aus ganz unterschiedlichen Perspektiven angehen, lernen sie, sich nicht nur innerhalb der eigenen, bekannten Interessen zu bewegen, sondern gezielt auch die persönlichen Komfortzonen zu verlassen, um sich so neue Denk- und Handlungsoptionen zu erschließen“, erklärt Dr. Rainer Erb.
„Ziel der Weltretter-Workcamps ist es, dass die jungen Leute praktisch erfahren, wie sie ihre Zukunft in die eigenen Hände nehmen und über das Greening von Berufen zu einer nachhaltigeren Entwicklung ihrer Lebens- und Arbeitswelt beitragen können“, so Dr. Erb. „Die Botschaft lautet: Du kannst sehr viel mehr als Du glaubst. Entdecke, was in Dir steckt: Yes, You Can! Green Up Your Future.“
Yes, You Can! Green Up Your Future“ ist ein Projekt von BIOKON – der Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e. V. – und wird durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit und den Europäischen Sozialfonds für Deutschland (ESF) gefördert.
Den Rahmen dafür steckt das ESF-Bundesprogramm „Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung befördern. Über grüne Schlüsselkompetenzen zu klima- und ressourcenschonendem Handeln im Beruf – BBNE“.
Öl stellt für Wasserlebewesen eine erhebliche Gefahr dar. Forscher der Universitäten Bonn und Aachen sowie der Heimbach-GmbH haben eine neue Methode entwickelt, solche Verunreinigungen zu beseitigen: Textilien mit speziellen Oberflächeneigenschaften schöpfen das Öl dabei passiv ab und transportieren es in einen schwimmenden Behälter. Als Vorbild dienten den Wissenschaftlern dabei Oberflächen aus dem Pflanzenreich. Die Studie ist nun in der Zeitschrift „Philosophical Transactions A“ erschienen.
Der Video-Clip ist ebenso kurz wie beeindruckend: Die 18-sekündige Sequenz zeigt eine Pipette, aus der dunkel gefärbtes Öl in ein Glas Wasser tropft. Dann hält ein Forscher ein grünes Blatt an den Fleck. Binnen weniger Augenblicke saugt es das Öl von der Wasseroberfläche, ohne auch nur einen winzigen Rest zurückzulassen.
Der Star des Films, das grüne Blättchen, stammt vom Schwimmfarn Salvinia. Für Wissenschaftler ist er aufgrund der besonderen Fähigkeiten seiner Blätter hochinteressant. Denn die sind extrem wasserscheu: Untergetaucht hüllen sie sich in einen Luftmantel und bleiben so vollkommen trocken. Forscher nennen dieses Verhalten „superhydrophob“, was sich mit „äußerst wasserabweisend“ übersetzen lässt.
Die Salvinia-Oberfläche liebt aber Öl – das ist gewissermaßen eine Kehrseite der Superhydrophobie. „Die Blättchen können daher auf ihrer Oberfläche einen Ölfilm transportieren“, erklärt Prof. Dr. Wilhelm Barthlott, Emeritus der Universität Bonn und ehemaliger Direktor des dortigen botanischen Gartens. „Und diese Eigenschaft konnten wir auch auf technisch herstellbare Oberflächen übertragen, etwa auf Textilien.“
Funktionstextilien als „Saugrüssel“
Derartige superhydrophobe Stoffe lassen sich dann beispielsweise einsetzen, um Ölfilme effizient und ohne Einsatz von Chemie von Wasseroberflächen zu entfernen. Anders als andere Materialien, die zu diesem Zweck bislang genutzt werden, nehmen sie das Öl aber nicht in sich auf. „Stattdessen wandert es, einzig und allein getrieben von seinen Adhäsionskräften, auf der Oberfläche des Textils entlang“, erklärt Barthlott. „Im Labor haben wir derartige Stoff-Bänder beispielsweise über den Rand eines auf dem Wasser treibenden Behälters gehängt. In kurzer Zeit hatten sie das Öl nahezu komplett von der Wasseroberfläche entfernt und in den Behälter transportiert.“ Den Antrieb liefert dabei die Schwerkraft; der Boden des Behälters muss deshalb unterhalb der Wasseroberfläche mit dem Ölfilm liegen. „Das Öl wird dann vollständig abgeschöpft – wie mit einem automatischen Fettlöffel für die Fleischbrühe.“
Damit werden superhydrophobe Textilien auch für die Umwelttechnik interessant. Versprechen sie doch einen neuen Lösungsansatz für das drängende Umwelt-Problem zunehmender Ölverschmutzungen auf Gewässern. Auf dem Wasser schwimmende Ölfilme verhindern einerseits den Gasaustausch durch die Oberfläche. Andererseits sind sie für viele Pflanzen und Tiere bei Kontakt gefährlich. Da sich Ölfilme zudem schnell über große Oberflächen ausbreiten, können sie ganze Ökosysteme gefährden.
Reinigung ohne Chemie
Das neue Verfahren kommt ohne den Einsatz von Chemikalien aus. Von herkömmlichen Bindemitteln wird das Öl zudem einfach aufgesaugt und kann dann später meist nur noch verbrannt werden. Anders bei der Superhydrophobie-Methode: „Das in den schwimmenden Behälter abgeschöpfte Öl ist so sauber, dass es sich wiederverwenden lässt“, erklärt Prof. Barthlott.
Das Verfahren ist nicht für großflächige Ölkatastrophen wie nach einem Tankerunglück gedacht. Aber gerade kleine Verschmutzungen – etwa durch Motoröl von Autos oder Schiffen, Heizöl oder Leckagen – sind ein drängendes Problem. „Besonders in stehenden oder langsam fließenden Gewässern werden auch geringe Mengen zu einer Gefahr für das Ökosystem“, betont der Biologe. Dort sieht er denn auch das Haupteinsatzpotenzial der neuen Methode, die von der Universität Bonn zum Patent angemeldet wurde.
Im Prinzip zeigen viele Oberflächen superhydrophobes Verhalten, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaß. Grundvoraussetzung ist zunächst einmal, dass das Material selbst wasserabweisend ist – zum Beispiel aufgrund einer Wachs-Beschichtung. Das allein reicht aber nicht aus: „Superhydrophobie basiert immer auch auf bestimmten Strukturen auf der Oberfläche wie etwa kleinen Haaren oder Warzen – oft in nanotechnologischer Dimension“, sagt der Botaniker der Universität Bonn. Auch ihm ist zu verdanken, dass die Wissenschaft inzwischen sehr viel mehr über diese Zusammenhänge weiß als noch vor einigen Jahrzehnten.
Die Forschungsarbeiten werden von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU gefördert. „Das hilft uns nun dabei, in Kooperation mit der RWTH Aachen gezielt öladsorbierende Materialien mit besonders guten Transporteigenschaften zu entwickeln“, sagt Barthlott.
Publikation: W. Barthlott, M. Moosmann, I. Noll, M. Akdere, J. Wagner, N. Roling, L. Koepchen-Thomä, M.A.K. Azad, K. Klopp, T. Gries & M. Mail (2020): Adsorption and superficial transport of oil on biological and bionic superhydrophobic surfaces: a novel technique for oil-water separation. Philosophical Transactions A., DOI >> https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0447 Quelle: Presseinformation der Uni Bonn
Turnusgemäß haben die BIOKON-Mitglieder nach drei Jahren ihren neuen Vorstand gewählt. BIOKON-Geschäftsführer Dr. Rainer Erb freut sich, dass im fünfköpfigen Vorstandsteam des interdisziplinären Bionik-Kompetenznetzes auch weiterhin Biologen und Ingenieure, Wissenschaftler und Unternehmensvertreter vertreten sind. So aufgestellt, treibt BIOKON die Verwirklichung der anstehenden Biologischen Transformation von Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft weiter voran.
Vorstandsvorsitzende ist erneut Professorin Dr. Antonia Kesel von der Hochschule Bremen. Sie hat den des ersten internationalen Bachelor- und Masterstudiengang „Bionik“ gegründet und leitet das Bionik-Innovations-Centrums Bremen (B-I-C Bremen) an der Hochschule Bremen.
Stellvertretender Vorstandsvorsitzender ist Markus Hollermann. Er ist Mitbegründer des Start-ups „die Bioniker GbR“ und Bionik-Experte der Altran Deutschland S.A.S. & Co. KG., einem der führenden Akteure im Innovation und High-Tech Engineering Consulting.
Professor Dr. Ivo Boblan lehrt Elektrotechnik, Aktorik, Robotik und Bionik an der Beuth Hochschule für Technik Berlin. Als Experte für bionische Robotik beschäftigt er sich insbesondere mit nachgiebigen Assistenzsystemen für Anwendungen in der sicheren Mensch-Technik-Interaktion.
Professor Dr. William Megill ist sowohl Ingenieur als auch Biologe mit den Schwerpunkten Sensorik und Robotik an der Hochschule Rhein-Waal. Er entwickelt und baut u.a. Antriebssysteme und Sensoren für kleine U-Boote und Boote.
Mario Stegerer arbeitet als Entwicklungsingenieur in der „Ideenwerkstatt“ der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG daran, Bionik künftig als Routine in den industriellen Entwicklungsprozess zu integrieren.
Alle zwei Jahre wird der International Bionic Award für herausragende Forschungsarbeiten in der bionischen Produktentwicklung verliehen. Der Preis richtet sich an Nachwuchswissenschaftler aus der ganzen Welt. Im Oktober 2020 findet die nächste Verleihung des International Bionic Awards statt. Bionische Forschungsarbeiten, die nicht älter als zwei Jahre sind, können ab sofort bis Ende Februar 2020 per E-Mail in englischer Sprache eingereicht werden.
Ausgezeichnet wird eine herausragende Arbeit, beispielsweise in Form einer bionischen Produktentwicklung, einer Bachelorarbeit oder einer Dissertation/Habilitation. Teilnehmen können sowohl Einzelpersonen als auch Teams.
Die Auswahl erfolgt in 2020 erstmals jährlich nach neuem Konzept: Eine internationale, aus hochrangigen Bionik-Fachleuten zusammengesetzte Jury ermittelt im Vorfeld maximal drei Finalisten. Auf dem 10. Bionik-Kongress am 23.10.2020 in Bremen werden diese Projekte in einem spannenden Science Pitch vorgestellt. Das Preisgeld für den Gewinner beträgt EUR 5.000. Die zweit- und drittplatzierten Teams erhalten eine Urkunde sowie einen Reisekostenzuschuss von bis zu EUR 600,-.
Die Bionik als interdisziplinäre Disziplin aus Natur- und Ingenieurwissenschaften gehört zu den wichtigsten Zukunftstechnologien. Bionische Entwicklungen liefern innovative und neuartige Lösungen für technische Probleme mit Hilfestellungen aus der Natur.
„Intelligente Waschmaschinen-Schublade“ inspiriert vom Riechorgan des Hammerhais
Die Plant Biomechanics Group der Universität Freiburg wurde zusammen mit ihrem langjährigen Industrieprojektpartner E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH für das „Einschubkasten-Modul zur Sensoraufnahme für Waschmaschinen“ mit dem Materialica Gold Award 2019 in der Kategorie „Surface and Technology“ ausgezeichnet.
Bei Waschmaschinen steigen die Anforderungen an Energieeffizienz und Prozessergebnis stetig. Diesen kann man mit Hilfe unterschiedlicher Sensoren gerecht werden. Der passende Ort, an dem sie platziert werden können, ist der Einschubkasten, in den das Waschmittel gefüllt wird. Der Fluidstrom wird über eine Abzweigung aus der Trommel eingebracht. Um die Waschlauge zu untersuchen, braucht es dort aber speziell konstruierte beruhigte Zonen. Andernfalls fließt das Waschwasser zu schnell, sodass mit den Sensoren dort bislang keine Messungen möglich war.
Zum Lösungsansatz führte die Bionik – und zwar war das Riechorgan des Hammerhais das Vorbild. Dieses verfügt über Kanäle, die hindurchfließendes Wasser so verlangsamen, dass die darin befindlichen Duftstoffe wahrgenommen werden können. Nach diesem natürlichen Vorbild konstruierte das Forschungsteam mithilfe des 3D-Drucks einen Einsatz für den Einschubkasten, der einen Teil des durchströmenden Wassers in kleine Kanäle abzweigt und abbremst. In diesen Strömungszonen können bis zu fünf Sensoren beispielsweise messen, welchen pH-Wert die Waschlauge hat oder wie stark sie durch Mikrofasern, die der Waschvorgang aus der Kleidung gelöst hat, belastet ist. Das Wasser wird anschließend wieder zurück in die Trommel geführt, sodass keine zusätzlichen Ressourcen dabei verbraucht werden. Auf diese Weise lässt sich der Zustand der Waschlauge während des gesamten Waschvorgangs live erheben und online übermitteln.
Quelle: Presseinformation der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Validierungspreis für neuartige Schiffstechnologien
Von schmutzabweisenden Oberflächen bis hin zu reibungsreduzierenden Lufthüllen an Schiffen: Biologische Vorbilder wie die Lotuspflanze oder der Schwimmfarn Salvinia lieferten für BIOKON-Ehrenmitglied Prof. Dr. Wilhelm Barthlott die Grundlage für die Revolutionierung neuer Materialien. Ihm wurden nun zusammen mit Mitarbeitern und Kollegen der Universität Rostock sowie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) vom Parlamentarischen Staatssekretär Dr. Michael Meister der renommierte Validierungspreis 2019 des Bundesforschungsministeriums (BMBF) verliehen.
Ausgezeichnet wurden die neuesten zukunftsträchtigen Technologien in Deutschland, die an der Schwelle zur Anwendung stehen. „Das Projekt leitet eine revolutionäre Entwicklung in der Schifffahrt ein“, sagte der Vorsitzende des Gutachtergremiums Prof. Dr. Siegfried Neumann von der TU Darmstadt in seiner Laudatio bei der Verleihung, die während der Hightech Strategie-Innovationstagung VIP und VIP+ am 26.03.2019 in Berlin stattfand. Hochtechnologien aus der belebten Natur sind an der Universität Bonn das Thema der Bionik, mit dem sich der Biologe Prof. Dr. Wilhelm Barthlott seit drei Jahrzehnten beschäftigt. Seine Entdeckung des Lotus-Effektes wurde 1999 mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet und erregt bis heute weltweit Aufsehen und hat ein großes wirtschaftliches Potential erschlossen. Wasser perlt von den Blattoberflächen der Lotuspflanze ab und nimmt dabei die Schmutzpartikel mit. Diese Selbstreinigungsfähigkeit verdankt die Lotuspflanze einer speziellen nanostrukturierten Oberfläche.
„Bei den neuen Arbeiten geht es um extrem wasserabstoßende Oberflächen und neue Anwendungspotentiale“, sagt Barthlott. „Es freut mich deshalb sehr, dass diese zukunftsweisenden Technologien mit dem Validierungspreis gewürdigt werden.“ Der Schwimmfarn Salvinia molesta ist extrem wasserscheu: Taucht man ihn unter und zieht in wieder heraus, perlt die Flüssigkeit sofort von ihm ab. Ein hauchdünnes Kleid aus Luft verhindert, dass die Pflanze mit Wasser in Kontakt kommt. Die Blattoberfläche von Salvinia ist so strukturiert, dass eine Luftschicht von ihr festgehalten wird. Diese Entdeckung lässt sich auch für Schiffe verwenden. Hält die Oberfläche des Schiffsrumpfes dauerhaft eine Lufthülle, ist die Reibung und damit der Spritverbrauch und Kohlendioxidausstoß der Schiffe sehr stark reduziert. Angesichts des Klimawandels und der schwindenden Vorräte an fossilen Ressourcen ist dies ein vielversprechender Ansatz: nicht nur wirtschaftlich, sondern auch extrem umweltfreundlich.
In den Jahren von 2002 bis 2017 hat Barthlott ununterbrochen in acht vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Projektphasen die Reibungsreduktion an Schiffshüllen (Passive Air Lubrication) grundlegend erforscht. Die Arbeiten führt Barthlott nach seiner Emeritierung im Jahr 2011 mit seinem Mitarbeiter Dr. Matthias Mail sowie Wissenschaftlern von der Universität Rostock und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) weiter.
„Das letzte Teilprojekt ARES – Air Retaining Surfaces – hat nun zu einem EU-Projekt mit einem Konsortium von zehn Partnern aus Industrie und Forschung aus sechs Ländern geführt“, berichtet Barthlott. Die relevanten drei Patente wurden 2007, 2008 und 2016 von der Universität Bonn angemeldet beziehungsweise sind erteilt. Die neuen Technologien werden von der Bonner Uni und der Patentagentur PROvendis auf der kommenden Hannovermesse vom 1. bis 5. April vorgestellt.
Quelle: Pressemitteilung der Universität Bonn
