Tiere als Inspiration für Technik

Ameisen kennen keinen Stau

Ameisen kennen keine Staus und Fische kollidieren nicht, wenn sie im Schwarm unterwegs sind. In Robotik und Sensorik, Design und Architektur, Leichtbau und Materialwissenschaft – überall finden sich Ideen für aus der Natur entlehnte Funktionsweisen. Im Vorfeld unserer aktuellen Ingenieurgeschichte, die zeigt, wie Kieselalgen Modell für den Leichtbau stehen, zeigen wir Euch einige Beispiele, wo wir Menschen Funktionsweisen der Natur für uns verwenden.Bild: Günter Pichler / pixelio.de Ameisen

Ameisen drängeln nicht. Um anderen Tieren zu signalisieren, dass es an einer Stelle voll ist, benutzen sie Duftstoffe auf dem Boden. Diese „Buttom-up“-Strategie ermöglicht es ihnen flexibel auf vielfältige Bedingungen zu reagieren, das berichten die Kollegen von ingenieurkarriere.de. So kommt es im Ameisenstaat zu einer ständigen Abfolge von Laufen und Innehalten, was zu einem effektiveren Verkehrsfluss führt. Steigt die „Verkehrsdichte“, so führt das bei den Ameisen keineswegs zu zähflüssigem Verkehr oder Staus. Der Verkehr fließt dann sogar schneller.

Dieses Prinzip macht sich der Flughafen Tokio Narita, wo es zur Hauptverkehrszeit zu erheblichen Wartezeiten an der Passkontrolle kam, zum Vorbild. Fluglinien übermitteln sobald ein Flugzeug nach Japan abhebt umgehend die Zahl der nicht-japanischen Passagiere auf den Flügen. Das ermöglicht es dem Flughafen sich auf die Zahl der ankommenden Passagiere besser einzustellen und mehr Schalter für Ausländer zu öffnen.

Auch das Verhalten anderer Herden- und Schwarmtiere dient Wissenschaftlern als Inspiration für kollisionsvermeidende Systeme. Hummeln und Fische sind beispielsweise das Vorbild für Autos, die in einer Kolonne fahren können: „Ihr Verhalten im Schwarm zeigt, dass man selbst in dichtem Gedränge unfallfrei unterwegs sein kann“, zitiert ingenieurkarriere.de einen Manager vom Autobauer Nissan.

Fischschwärme orientierten sich an drei Grundregeln: Erstens ändern sie den Kurs, um Kollisionen zu vermeiden. Zweitens schwimmen sie mit gleicher Geschwindigkeit Seite an Seite und halten Abstand. Drittens holen sie auf, sobald sie sich zu stark von der Gruppe entfernen.

Die Sensoren des neuen Nissan-Autopiloten „ProPilot“ agieren dabei wie das Seitenlinienorgan bei Fischen, das Sinnesorgan, das Bewegungen aufspürt. Kommunikationsmodule helfen den Robotern den korrekten Abstand zu halten. Zudem verfügt das System auch über einen lasergestützten Entfernungsmesser, der von den Augen der Hummeln inspiriert ist, die im 300-Grad-Umkreis sehen können. Der Laser erkennt Hindernisse in einem 180-Grad-Radius und bis zu zwei Metern Entfernung. Unter Berücksichtigung der Entfernung reagiert das System selbstständig und lenkt das Fahrzeug um eine Gefahrenstelle herum.

Bild: sabrina gonstalla / pixelio.deSteinadlerDoch nicht nur am Boden, sondern auch in der Luft gilt die Natur als Maßstab für uns Menschen. Die Flügel des Steinadlers können unsere Flugzeuge zukünftig sparsamer machen. Im Gleitflug spritzen die Vögel ihre Handschwingen auf. Durch diesen Trick entstehen kleinere Wirbel als sie bei einem durchgängigen Flügel entstehen würden. So nimmt der Luftwiderstand ab, der Vogel spart Energie.

Mithilfe dem Steinadler nachempfundenen neuartigen Multiwinglets am Ende von Flugzeugtragflächen könnte die Luftfahrt in eine neue, treibstoffsparende Ära aufbrechen. Die Enden der Tragflächen müssten dafür mehrfach aufgebogen sein, berichtet Biokon, das Bionik-Kompetenznetz. Dies bringt im Vergleich zum konventionellen Flügel eine um elf Prozent verbesserte Gleitzahl. Bei einem flächendeckenden Einsatz an Verkehrsflugzeugen könnten so weltweit Millionen Tonnen Treibstoff gespart werden, rechnet Biokon aus.

Und es gibt noch viele weitere Beispiele, wie die WirtschaftsWoche zeigt: Solarpanels, deren Speichermodule Blättern nachempfunden sind. Windturbinen und Hubschrauber gebaut nach Form der Buckelwalflosse. Gebäude mit Klimasystemen ähnlich denen von Termitenhügeln. Kleber, der nach Vorbild von Miesmuscheln-Sekreten entwickelt wurde. Glasfassaden, die wie Spinnennetze UV-Strahlen reflektieren, damit Vögel sie wahrnehmen statt dagegen zu fliegen. Schiffe, die wie Delphine kommunizieren. Schwimmanzüge, die Haihaut ähneln. Roboter, die sich wie fleischfressende Pflanzen selbst von Insekten ernähren sollen. Materialien und gar ganze Brücken, die sich wie menschliche Hautwunden selbst heilen.

VDI-Ingenieurgeschichten_Moeller_500x500Wie genau dieser Transfer von der Natur zum fertigen Produkt funktioniert, zeigt Euch unsere aktuelle Ingenieurgeschichte. Zudem haben wir uns im Vorfeld schon einmal angesehen, wie die Natur der Technik als Vorbild dient und was genau Bionik ist. Ihr könnt mit dem Thema Ingenieurgeschichten nicht so recht etwas anfangen? Kein Problem, wir klären auf: „Was sind eigentlich die VDI Ingenieurgeschichten?

philipp-busse-foto.256x256Autor: Philipp Busse
Position im VDI: Junior Pressereferent
Aufgaben im VDI: Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, interne Kommunikation, Social Media

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