Bionik Naturparkzentrum Wildenrath

Bionik: Natur als Vorbild

Das Wort "Bionik" leitet sich aus einer Kombination der Begriffe "Biologie" und "Technik" her. Das junge, interdisziplinäre Forschungsgebiet verbindet Biologie vor allem mit den Ingenieurwissenschaften, der Architektur und der Mathematik. Ziel der Bionik ist die Übertragung von Problemlösungen der Natur in den Bereich der Technik, um die in Jahrmillionen entwickelten und optimierten Erfindungen zu nutzen.

Analogien: "Kopien" ohne Vorbild

Es ist verblüffend, dass Natur und Technik bisweilen sehr ähnliche Problemlösungen gefunden haben. Die technischen Lösungswege wurden dabei oftmals ganz ohne Vorkenntnis der Natur entwickelt. Vergleicht man z.B. die Saugfüße des Gelbbrandkäfers unter dem Elektronenmikroskop mit den Saugern einer Badezimmermatte, erscheint die technische Lösung fast wie eine Kopie der Natur.

Nutzen und Schonen

Mit Hilfe der Energeto- und Klimabionik versucht man, die vorhandenen begrenzten Energievorräte zu schonen und neuartige Energiequellen zu erschließen. Das Prinzip der Photosynthese wird bei der Entwicklung neuartiger Photovoltaik-Zellen zur Stromgewinnung eingesetzt. In der Bautechnik wendet man nach dem Vorbild der Natur transparente Wärmedämmung an.
Die Selbstreinigungsfähigkeit vieler Blattoberflächen - auch Lotus-Effekt genannt – hilft Wasser und Reinigungsmittel sparen.

Am Anfang war der Vogelflug

Jahrhunderte lang bemühten sich die Menschen vergeblich, sich vogelgleich mit schlagenden Flügeln in die Lüfte zu erheben. Die exakte Nachahmung des Vogelfluges, per Muskelkraft mit eigenem Schlagflügelpaar gleichzeitig Vor- und Auftrieb zu erzeugen, führte in eine entwicklungsgeschichtliche Sackgasse. Erst Otto Lilienthal erfüllte den Traum vom Fliegen. indem er sich bewusst auf den reinen Gleitflug konzentrierte.

Fliegen und Schwimmen

Die Eigenschaften von Vögeln und Fischen werden unter bionischen Gesichtspunkten besonders intensiv erforscht. Vortriebs- und Auftriebsmechanismen, Körperform und Oberflächenbeschaffenheit stehen im Mittelpunkt des Interesses. Die Natur hält hierzu eine Vielzahl phantastischer Lösungen parat, die in der bionischen Hydro- und Aerodynamik analysiert und aufbereitet werden.

Bauen

Der Aufbau von Pflanzen und Tierskeletten gilt als meisterliche Konstruktion. Die erforderlichen Festigkeiten werden bei kleinstmöglichem Gewicht und geringstem Materialaufwand erreicht. Mit bionischem Bauteildesign versucht man, diese erstrebenswerten Eigenschaften auch auf technische Konstruktionen zu übertragen. Biologische Systeme zeichnen sich auch durch besonders harmonische Formen und Farben aus. In der Architektur führen Seifenhaut-, Hängenetz- oder Gitterschalenmodelle zu funktional und ästhetisch überzeugenden Lösungen.

Falten und Verpacken

Faltstrukturen in der Natur helfen Platz sparen oder Platz schaffen, etwa für Wachstum oder Bewegung. Sie können darüber hinaus auch schützen oder festigen. So entstehen nach dem Prinzip der Palmblätter kinetisch gekoppelte Faltflächen, die im aufgefalteten Zustand formstabil sind und sich dennoch zuverlässig auf- und zusammenfalten lassen. Technisch angewandt wird dies in der Verpackungsindustrie oder in der Raumfahrt.

Optimieren

Technische Konstruktionen entstehen im Allgemeinen zielgerichtet. Die Strukturen der Natur dagegen entstehen durch Versuch und Irrtum, das heißt durch zufällig auftretende kleine Änderungen im Erbgut, die bewahrt oder verworfen werden, je nachdem, ob sie einen Überlebensvorteil bringen oder nicht. Dies führt zur Optimierung von biologischen Strukturen und Prozessen. Diese Strategie von Versuch und Irrtum kann auch zur Lösung technischer Probleme oder zur Optimierung technischer Produkte eingesetzt werden.

Organisieren

Die Organisation von Insektenstaaten folgt festgelegten Verhaltensmustern: Alle Mitglieder einer Gruppe handeln nach denselben Regeln und führen sie in derselben Weise aus. Obwohl kein Mitglied eine individuelle intelligente Leistung erbringt, arbeitet das Gesamtsystem intelligent. Man spricht von Schwarmintelligenz. Im Computer programmierte "Ameisen" suchen nach diesem Prinzip die günstigste Verbindung in überlasteten Telefonnetzen und erhöhen den Datendurchsatz im Internet.