Was wir von der Bionik lernen

Die Natur als Vorbild der Technik

Im Laufe der Evolution hat die Natur viele technische Probleme gelöst. Durch Mutation, Selektion und Rekombination entwickelte sie die Vielfalt an optimal angepassten Pflanzen und Tieren, die wir heute kennen. Ihre natürlichen robusten Strukturen entstehen nicht zielgerichtet, sondern durch „Trial and Error“. Im Vorfeld unserer Ingenieurgeschichte, in der sich ein junger Ingenieur die Eigenschaften der Kieselalgen für den Leichtbau zunutze macht, schauen wir uns an, welche natürlichen Strukturen als Vorbild in der Technik genutzt werden.

Für Ingenieure sind Erfindungen der Natur äußerst interessant. Sie lassen sich von den technischen Konstruktionen inspirieren und wollen von Mutter Erde lernen. Als einer der ersten Forscher studierte schon Leonardo Da Vinci eifrig den Vogelflug mit der Absicht, die natürlichen Bewegungsabläufe von Vögeln zu imitieren. In nachgebauten Flügelmodellen wollte er ihre Auf- und Abwärtsbewegungen kopieren. Vielen Ingenieuren gilt er damit als Pionier der Bionik.

Aber was ist eigentlich Bionik?

Bild: Ernsting/ LAIF

Die Bionik nutzt Erkenntnisse aus biologischen Vorbildern für technische Problemlösungen

Bionik verbindet Biologie und Technik. Die Bionik nutzt Erkenntnisse aus biologischen Vorbildern für technische Problemlösungen. „Für eine bionische Entwicklung ist es aber nicht ausreichend, lediglich die Natur zu kopieren und zu versuchen, natürliche Konstruktionen nachzubauen. Damit ein Produkt als bionisch angesehen wird, muss es ein biologisches Vorbild haben. Bei der Herstellung muss eine Abstraktion des natürlichen Prinzips stattgefunden haben und eine Übertragung in eine technische Anwendung erfolgt sein“, erklärt Dr. Ljuba Woppowa, Geschäftsführerin unserer VDI-Gesellschaft Technologies of Life Science.

Der Einsatzbereich der Bionik ist sehr vielfältig
Oft wissen wir gar nicht, dass es in unserem Alltag einige Gegenstände gibt, die Vorbilder aus der Natur haben. Hättet Ihr gedacht, dass der Klettverschluss oder selbst Ortungssysteme natürliche Vorbilder haben?

Bioniker schauen sich Konstruktionen, Materialien und Oberflächen ab. So entstand z.B. auch der „Lotuseffekt“ – selbstreinigende Oberflächen. Hier wurde das Prinzip der selbstreinigenden Blätter der Lotusblume auf Technik übertragen. Auch in den Bereichen Fortbewegung, Sensorik, Kommunikation und Robotik kopiert man aus der Natur. Bionische Roboter sind z.B. im Gesundheitswesen oder in der Logistik im Einsatz.

Bionik möchte einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten
Die Natur zeigt, wie es gemacht wird: Sie geht sparsam mit ihren Ressourcen um, nutzt Sonnenenergie und Recycling, schafft neue multifunktionale Strukturen. Biologische Vielfalt ist in der Bionik die Grundlage, um Innovationen hervorzubringen, die auch einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.

„Als Ingenieure nehmen wir auch unsere Verantwortung für die Umwelt wahr. Die begrenzte Verfügbarkeit von Ressourcen erfordert eine effiziente und intelligente Nutzung, wenn aktuelle Lebensbedingungen erhalten werden sollen. Auf der Woche der Umwelt haben wir daher gezeigt, woran der VDI im Hinblick auf Ressourceneffizienz arbeitet“, erzählt uns Ljuba Woppowa. Auf dem VDI-Stand fanden sich u.a. bionische Exponate, die die Möglichkeiten der Bionik zur Entwicklung ressourcenschonender und umweltverträglicher Produkte verdeutlichten.

Attraktiver Eyecatcher und Publikumsmagnet war das Bionic Bike des Alfred-Wegener-Instituts Bremerhaven, das aus dem 3-D-Drucker kommt. Es veranschaulicht die bionische Strukturoptimierung, die auf dem biologischen Vorbild von Kieselalgen basiert. Mit dem ELiSE-Verfahren sind Gewichtseinsparungen von bis zu 60 Prozent möglich, was den Ressourcenverbrauch –wie Material oder Kraftstoff – maßgeblich reduziert.

Haben wir Euer Interesse an Bionik geweckt?
Der VDI-Fachbereich Bionik hat inzwischen neun VDI-Richtlinien veröffentlicht. Diese bionischen Herangehensweisen werden inzwischen gemeinsam mit dem DIN auf internationaler Ebene standardisiert. Zur Förderung des Nachwuchses vergeben wir alle zwei Jahre den mit 10.000 Euro dotierten Internationalen Bionic Award für herausragende Dissertationen oder Habilitationen. Die nächste Verleihung findet im Oktober 2016 statt. Darüber hinaus organisiert der Fachbereich Tagungen, Workshops und Seminare, wie z.B. die zweite Fachtagung „Industrielle Anwendungen der Bionik“ im Oktober 2017.
Hier erfahrt Ihr, wie Bionik Technologien verbessert oder schaut Euch doch unseren Film Zukunft, Technik, Leben an.

VDI-Ingenieurgeschichten_Moeller_500x500Übrigens: Eine unserer Ingenieurgeschichten zeigt einen jungen Bioniker, der innovativste Leichtbau-Lösungen nach dem Vorbild der Natur baut. Außerdem haben wir uns angesehen, welche weiteren Tiere der Bionik als Inspiration dienen. Ihr könnt mit dem Thema Ingenieurgeschichten nicht so recht etwas anfangen? Kein Problem, wir klären auf: „Was sind eigentlich die VDI Ingenieurgeschichten?“

Autorin: Andrea Kreitsch
Position beim VDI: Presse-Volontärin
Aufgaben beim VDI: Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, interne Kommunikation

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