BIOKON – Das Bionik-Kompetenznetz

Best Practices

„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.

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Forschung // 13. April 2011

Die perfekte Betonwand

Die Architektin Neri Oxman will Bionik und 3D-Druck zu einer neuen Konstruktionstechnik für Gebäude kombinieren.

Gebäude werden üblicherweise aus vorfabrizierten Bausteinen wie Ziegeln, Betonpfeilern, Stahlträgern und Glasplatten errichtet. Die MIT-Architektin Neri Oxman will mit dieser Bauweise brechen und eine bislang als skurril geltende Idee weiterentwickeln: Häuser auszudrucken.

Ursprünglich waren ”3D-Drucker” – zunehmend eine Sammelbezeichnung für Rapid-Prototyping-Maschinen – dafür gedacht, aus Computermodellen Schicht für Schicht Plastik-Gegenstände zu fertigen. Längst ist die Technik so weit gediehen, dass sich auch andere, haltbarere Materialien als Kunstharze verarbeiten lassen. Aus Stahlpulver etwa werden mittels der Lasersinter-Technik bereits seit vielen Jahren Autoteile in Kleinserien gefertigt.

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Forschung // 13. April 2011

Namib-Käfer als Vorbild für ergiebigen Nebelfänger

HighTex-Materialien der Zukunft oft der Natur nachempfunden

Die Textilforschung erwartet aus der Übertragung von Wirk- und Konstruktionsprinzipien aus der Natur einen Materialschub in Form von neuen faserbasierten Werkstoffen. Jüngste Entwicklung ist ein Nebelfänger, der die Trinkwassergewinnung aus der Luft in küstennahen Zonen revolutionieren könnte.

Wie Dr. Klaus Jansen, Geschäftsführer des 16 Brancheninstitute umfassenden Forschungskuratoriums Textil mitteilt, gibt die deutsche Textilforschung auch mit Blick auf bionische Innovationen international den Ton an. Unumstrittenes Kompetenzzentrum in diesem Bereich und gleichzeitig Kern bzw. wichtiger Bestandteil von zum Teil internationalen Bioniknetzwerken ist das bei Stuttgart ansässige Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf (ITV). Erste Entwicklungen wie selbstreinigende Textilbeschichtungen zum Beispiel auf Markisen – hierbei kommt der Lotuseffekt zur Anwendung – seien im Mittelstand angekommen. Sie sorgten als Weltneuheit bei den Herstellern für Umsatz und Arbeitsplatzsicherung, so Jansen.

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Presse // 13. April 2011

Bionik steigert Effizienz in der Chef-Etage

Wirtschaft und Gesellschaft gehen durch größten Umwandlungsprozess

– Bislang haben sich vor allem die Technik- und die Automobilbranche der Bionik bedient und Produkte geschaffen, bei denen die Natur als Ideengeber dient. Die dabei entstandenen Lösungen gelten dabei oft nicht nur als nachhaltig, sondern auch als budgetschonend. Doch auch in der Wirtschaft kann sich die Bionik gewinnmaximierend auswirken. ”Unsere bionischen Management-Lösungen verbreiten sich immer schneller. Sie haben durchschlagende Wirkungen und eine bisher nicht für möglich gehaltene Lösungskraft”, erklärt Fredmund Malik, Management-Experte und Gründer von Malik Management http://www.malik-management.com/de, gegenüber pressetext.

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Presse // 13. April 2011

Bionik im Betrieb

Lösungen der Natur erkennen und auf technische Anwendungen übertragen

Bionik bedeutet die Übertragung von Lösungsprinzipien der belebten Natur in technische Anwendungen. Mit der Veranstaltungsreihe ”Bionik im Betrieb” will die Aktionslinie Hessen-Nanotech des Hessischen Wirtschaftsministeriums die Anwendungspotenziale der innovativen Wissenschaftsdisziplin Bionik ins Bewusstsein der Anwender aus Mittelstand und Industrie rücken. Hochkarätige Experten stellen F&E-Projekte zu den Themen Oberflächen, Leichtbau und Struktur, Materialien sowie Antriebe und Sensoren vor. Ein Ziel der Veranstaltungsreihe ist die nachhaltige Vernetzung regionaler Unternehmen, Wissenschaftler und Ingenieure und weiterer Anwender der Bionik.

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Forschung // 29. March 2011

Laufkäferlarven rollen sich auf der Flucht in der Luft zusammen

Die Larven eines Sandläuferkäfers machen sich bei drohender Gefahr mit Hilfe einer ganz eigenen Technik aus dem Staub: Sie springen in die Luft, rollen sich vorwärts zu einer Art Rad ein und lassen sich dann vom Wind tragen, bis sie in einiger Entfernung vom Ausgangsort wieder sanft auf dem Boden landen. Das haben zwei amerikanische Wissenschaftler entdeckt, als sie an einem Strand auf Cumberland Island vor der Küste des US-Staats Georgia Larven von Cicindela dorsalis media beobachteten. Entscheidend für eine erfolgreiche Flucht war dabei neben dem Wind ein flacher Sandboden, sagen die Wissenschaftler. Es könnte daher sein, dass es heute weniger Sandlaufkäfer gibt als noch vor ein paar Jahren, weil Badeurlauber auf Cumberland Island den Sand immer mehr aufwühlen, schreiben Alan Harvey von der Georgia Southern University in Statesboro und Sarah Zukoff von der University of Missouri in Columbia.

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Forschung // 29. March 2011

Nano-Verbundwerkstoff wird durch häufige Belastungen stabiler

Ein Verbundwerkstoff aus Nanoröhrchen und Kunststoff wird stabiler, je stärker und häufiger er belastet wird. Dieses überraschende Verhalten haben US-amerikanische Forscher um Brent Carey von der Rice-Universität in Houston zufällig entdeckt: Sie verformten das Material mehrere Millionen Mal und dabei stellten verblüfft fest, dass es nicht wie erwartet ermüdete und brach, sondern sogar um zwölf Prozent an Festigkeit gewann.

Einen ähnlichen Trainingseffekt gibt es auch bei Muskeln und Knochen, erläutern die Wissenschaftler. Welche physikalischen und chemischen Prozesse im Fall des neuen Verbundwerkstoffs für die ungewöhnliche Eigenschaft verantwortlich sind, wissen die Forscher noch nicht. Sie hoffen aber, eine neue Klasse sogenannter adaptiver Materialien gefunden zu haben – Stoffe, die sich automatisch auf veränderte Ansprüche einstellen. Es sei beispielsweise denkbar, dass der neue Verbundwerkstoff einmal als eine Art künstlicher Knorpel dienen könnte: An den Stellen, an denen er besonders belastet wird, würde er sich selbst verstärken, während er in Bereichen mit weniger starker Belastung flexibel bleibt, berichten die Forscher.

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Forschung // 29. March 2011

Künstliches Blatt kann aus Sonne und Wasser Strom erzeugen

US-amerikanische Forscher haben eine Art künstliches Blatt geschaffen, das aus Wasser und Sonnenlicht Energie erzeugen kann. Ähnliches läuft bei der Photosynthese von Pflanzen ab. Optisch hat das künstliche Blatt keinerlei Ähnlichkeit mit seinem natürlichen Vorbild, sondern ist vielmehr eine Art spielkartengroße Solarzelle, beschrieben die Wissenschaftler jetzt ihre Neuentwicklung auf einer Konferenz. Bei der künstlichen Photosynthese entstehen aus Sonnenlicht und Wasser die Partner Sauerstoff und Wasserstoff. Diese beiden Gase reagieren dann in einer sogenannten Brennstoffzelle miteinander und erzeugen Strom. ”Das künstliche Blatt eignet sich besonders als kostengünstige Energiequelle für arme Haushalte in Entwicklungsländern”, sagte der Forschungsleiter.

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Forschung // 29. March 2011

Vogelflug entschlüsselt – SmartBird auf der Hannover Messe 2011

Aerodynamischer Leichtbau:

SmartBird ist ein ultraleichtes, aber leistungsstarkes Flugmodell mit einer hervorragenden Aerodynamik und maximaler Agilität. Mit SmartBird ist es Festo gelungen, einen der ältesten Menschheitsträume zu entschlüsseln: den Vogelflug.
Der von der Silbermöwe inspirierte, bionische Technologieträger kann von selbst starten, fliegen und landen – ohne zusätzlichen Antrieb. Seine Flügel schlagen dabei nicht nur auf und ab, sondern verdrehen sich gezielt. Dies geschieht durch einen aktiven Gelenktorsionsantrieb, der in Verbindung mit einer komplexen Regelung bisher unerreichte Wirkungsgrade im Flugbetrieb realisiert. Damit gelingt Festo erstmals eine energieeffiziente, technische Adaption des natürlichen Vorbilds.

Neue Lösungswege für die Automation:

Diese Funktionsintegration von gekoppelten Antrieben gibt wichtige Anregungen und Erkenntnisse, die Festo auf die Entwicklung und Optimierung von hybrider Antriebstechnologie übertragen kann.
Der minimale Materialeinsatz und die Ausführung als extremer Leichtbau weisen den Weg für ressourcen- und energieeffiziente Konstruktionen.
Bereits jetzt nutzt Festo sein Know-how im Strömungsverhalten für die Entwicklung aktueller Zylinder- und Ventilgenerationen. Durch Analyse der Strömungsphänomene bei der Entwicklung des SmartBird hat sich Festo zusätzliches Wissen für die Optimierung seiner Produktlösungen angeeignet und gelernt noch effizienter zu konstruieren.

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Presse // 29. March 2011

Bionik: Spinnenseide und Käferfüße als Ideengeber

Erfindungen nach dem Vorbild der Natur” – damit beschäftigt sich die Bionik. Indem sie Prinzipien aus der belebten Natur in technische Produkte umwandeln, wollen Forscher neue Materialien mit bisher ungekannten Eigenschaften entwickeln. Erste erfolgreiche Produkte gibt es bereits, zum Beispiel selbstreinigende Fassadenfarbe oder Haftmaterial ohne chemischen Klebstoff. Auf der ”International Industrial Convention on Biomimetics 2011”, die Mitte März in Berlin stattgefunden hat, präsentierten Wissenschaftler und Unternehmen ihre neuen bionischen Produkte. Mehr als 300 Teilnehmer aus 13 Ländern lockte die Veranstaltung in die Hauptstadt.

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Presse // 29. March 2011

Fast alle Autos haben bionisch optimierte Bauteile

Bionik-Kongress – zahlreiche Erfolgsgeschichten nach dem Vorbild der Natur

Was verbindet einen Elefanten mit einem Delphin oder einem Gecko? Was haben ein Drachenbaum, eine Papageienblume oder eine Lotusblume gemeinsam? Ob Tier oder Pflanze – sie alle standen Pate für technische Entwicklungen, die auf dem Kongress ”International Industrial Convention on Biomimetics 2011” am 16. und 17. März 2011 in Berlin präsentiert wurden. Über 300 Teilnehmer aus 14 Ländern folgten der Einladung der Bionik-Kompetenznetze BIOKON und BIOKON international und informierten sich über im Markt angekommene Entwicklungen und Produkte, die ein biologisches Vorbild haben. Dazu gehörten der mit dem Zukunftspreis ausgezeichnete bionische Handling-Assistenz nach dem Vorbild des Elefantenrüssels, Unterwassermodems, die die singende Kommunikationsweise der Delphine aufgreifen, selbstklebende Folie, die wie die Geckofüße haftet, sowie Fassadenbeschattungen, die ohne Gelenke und Scharniere wie die Papageienblume funktionieren.
Der Geschäftsführer von BIOKON, Dr. Rainer Erb, stellte sich nach dem Kongress den Fragen.

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Presse // 14. March 2011

Industriekongress stellt erfolgreiche Bionik-Beispiele vor

Das vorhandene bionische Wissen in Nutzen verwandeln

Bionik-Industriekongress in Berlin stellt Auswahl erfolgreicher Bionik-Beispiele vor

Jeder kennt ihn und fast jeder benutzt ihn irgendwo – den Klettverschluss. Die Widerhäkchen der Klettenfrüchte standen Pate für die Entwicklung dieses Produkts. Von der Natur wurde die Funktionsweise adaptiert. Damit ist der Klettverschluss eines der bekanntesten Produkte der Bionik, einer eher leisen Wissenschaft. Das Wort Bionik setzt sich aus den Begriffen Biologie und Technik zusammen und ist die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der technischen Umsetzung von Konstruktions-, Verfahrens- und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme befasst. Dem Klettverschluss folgten viele Beispiele, deren Ursprung aus der Natur häufig eher unbekannt ist. Und es werden noch viele Beispiele folgen, denn Deutschlands Bionik-Forscher gehören zur Weltspitze, wenn es darum geht, von der Natur für den Einsatz in der Technik zu lernen.

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