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Bionik: Weiter ein Zukunftsthema
Beim ersten „Forum Bionik“, das am 19.und 20.November in Nürnberg stattfand, konnten sich Teilnehmer aus Wirtschaft und Wissenschaft darüber informieren, wie bionisches Arbeiten funktioniert, welche Hilfsmittel und Methoden zur Verfügung stehen, welche Rolle die Bionik in unterschiedlichen Branchen spielt und welche Produkte und Verfahren derzeit in der Textilbranche, Holzbranche, in Architektur und Leichtbau, bei Oberflächen und Materialien, bei Energieanwendungen und zur Lärmreduzierung entwickelt werden.
Wenn das Prinzip der kalifornischen Kettennatter quietschende Bremsen leiser macht, wenn Radnetzspinnen ihren Beitrag zu innovativen Glasfassaden leisten oder die tief frequente Kommunikation der Elefanten zum Vorbild wird für die Schallleitung über Langstrecken, dann handelt es sich um bionisch- inspirierte Hightech-Innovationen. Diese waren Thema des erstmaligen Kongresses „Forum Bionik“ der Bayern Innovativ, auf dem am 19. und 20. November 2014 in Nürnberg 25 renommierte Experten der Szene einen Einblick in neuste bionische Forschungs- und Anwendungsansätze gegeben haben.
 Der Veranstaltungsort, das Eisenbahnmuseeum in Nürnberg.
Der Bionik kommt eine Schlüsselfunktion zu, und es gilt, die im „Testlabor Natur“ erfolgreich erprobten Lösungen für die Wissensgesellschaft nutzbar zu machen. Im Zeitalter schwindender Ressourcen und drohender Klimaveränderungen sind es vor allem zwei Eigenschaften, die das Vorbild Natur interessanter denn je machen: Die Konstruktionen der Natur sind effizient bei maximaler Energie- und Materialausnutzung. Die wirtschaftlichen Vorhersagen sind aufgrund des enormen Innovationspotenzials der Bionik mehr als positiv: Bis zum Jahr 2030 könnten weltweit rund 500 Milliarden Dollar durch Ressourceneinsparung und Schadstoffreduzierung eingespart werden, während der Beitrag der Bionik zum globalen Bruttosozialprodukt weltweit bis zu 1,6 Billionen Dollar ansteigen könnte.
Zwiespalt aus uneingeschränkter Bewunderung und Machbarkeits-Resignation
„Dabei ist Bionik im Sinne von „Lernen von der Natur für eine technische Umsetzung“ nicht neu und ist es vermutlich auch nie gewesen. Solange es Techniker gibt, leben sie in einem Zwiespalt der uneingeschränkten Bewunderung für die Leistungen der belebten Natur und der Resignation über das Unvermögen, diese mit den ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln zu reproduzieren“, so Knut Braun , Stiftungsvorstand des Internationalen Bionikzentrums, Stiftung für Bionik, München und Saarbrücken, Mitbegründer des weltweit ersten Studienganges Bionik an der Hochschule Bremen und einer von 25 renommierten Experten auf dem „Forum Bionik“.
Was hat die Delfinhaut oder der Kiefernzapfen mit textiler Innovation zu tun?
Die erstmalige Veranstaltung des neugegründeten Innovationsnetzwerkes Bionik der Bayern Innovativ spannt den Bogen von bionisch inspirierten Textilien, Bioinspirationen für Energieanwendungen über biotechnische Prinzipien in Architektur und Leichtbau bis zu Natur-inspirierten Oberflächen und Materialien. Aufgezeigt wird das enorme Innovationspotenzial der Natur bei Funktionstextilien nach tierischem Vorbild, bei Lichtbündelung und Leitung, bei komplexen Gebäudeformen oder im Bereich multifunktionaler bioinspirierter Oberflächen. Als Guest Speaker konnte der renommierte Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) Professor Claus Mattheck mit einem Vortrag über „Denkwerkzeuge nach der Natur“ gewonnen werden. Über den Aspekt zukünftiger Ausprägungen übergreifender Bionik wird Professor Dr. Gernot Spiegelberg, Corporate Technology New Technolgy Fields Siemens AG, München, berichten.
Einige Beispiele
In der ersten Vortragsreihe "Strategien für bionisches Arbeiten" stelle Dr. Ljuba Woppowa von der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences die vom VDI entwickelten Richtlinien zur Bionik vor und betonte die drei Kriterien, die bionisches Arbeiten stets kennzeichnen: Das Vorhandensein eines biologischen Vorbildes, die Abstraktion eines Prinzips aus diesem biologischen Vorbild und die Übertragung des Prinzips auf eine technische Anwendung.
 Beispiel Dosierung: Am Lotus perlt jeder Tropfen ab.
Quelle: Bundesministerium für Bildung und Forschung/pixelio.de
In der zweiten Vortragsreihe "Bionisch inspirierte Textilien" wurde deutlich, dass bionische Textilien erfolgreich am Markt eingesetzt werden können Dr. Thomas Stegmaier vom itv Denkendorf stellte faserverstärkte Gewebe in verschiedenen Einsatzbereichen vor, die besondere Eigenschaften aufweisen, z.B. eine Beständigkeit gegenüber UV-Licht, Feuer, Bakterien, Pilze und Hitze. Das Vorbild der Natur zeigt, dass die Struktur wichtig ist. Gewebe mit nanostrukturierter Oberfläche können so z. B. mit selbstreinigenden Eigenschaften versehen werden, mit hoher Abriebfestigkeit oder einem hohen Ölbindungsvermögen. Siegfried Winkelbeiner von Schoeller Textil AG in Sevelen Schweiz stellte verschiedene von Schoeller entwickelte Textilien vor, deren Entwicklung bionisch inspiriert ist.
Das c_change Gewebe zum Beispiel ist eine Membran auf Polyurethanbasis, die Gewebeporen öffnen und schließen kann, abhängig vom Schwitzen seines Trägers und das vom natürlichen Vorbild des Kiefernzapfens inspiriert wurde.
In der dritten Vortragsreihe Bioinspiration für Energieanwendungen stellte Prof. Dr. Hans Poisel von der Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik, Technische Hochschule Georg Simon Ohm, Nürnberg das Forschungsprojekt BIOSOL vor. BIOSOL ist die Bündelung und Sammlung von Sonnenlicht auf Dächern und Außenwänden und seine Leitung in fensterlose Räume. Natürliches Sonnenlicht soll dabei ohne Wärme zur Beleuchtung von Räumen genutzt werden. Die aktuellen Herausforderungen betreffen die Einspeisung des Lichts in die Fasern. Hier wird versucht, die Eigenschaft der Pflanzen nachzuahmen, die sich am natürlichen Sonnenlicht ausrichten können und ihre Blätter und Blüten nach dem Sonnenlicht ausrichten.
 Dr. Monika G. Wilhelm, Projektleitung Fachgebiet Bionik, Bayern Innovativ GmbH.
In einer weiteren Vortragsreihe "Bionische Industrieanwendung zur Lärmreduzierung" stellte Prof. Dr. -Ing. Thilo Bein, Abt. Wissenschaftsmanagement, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt in seinem Vortrag "Adaptronik für lärm- und schwingungsarme Produkte - ein technischer Ansatz zur Lösung bionischer Aufgabenstellungen" die Adaptronik als ein Instrument dar, um bionische Fragestellungen umzusetzen und neue Aktor- und Sensorsysteme entwickeln zu können, die in der Lage sind, auf die Umwelt und Umgebung zu reagieren. Erste Prototypen wurden entwickelt, die vor allem auf den Straßen, bei der Werkzeugentwicklung und im Maschinenbau Anwendung finden. Prof. Dr. Hermann Wagner vom Lehrstuhl und Institut für Biologie II (Zoologie), RWTH, Aachen zeigte in seinem Vortrag "Bionik und Schleiereulen" wie die besonderen Eigenschaften der Schleiereule, die sie zu präzisen Nachtjägern werden lässt, mit ihrem Körperbau zusammenhängen. Der Schleier verstärkt den Schall und verleiht ihnen ein ausgezeichnetes Gehör. Die Bürzeldrüse produziert ein Sekret, das verzweigte Fettsäuren enthält, die als Schmiermittel fungieren und der Aufbau der Flügel verleiht ihr die Fähigkeit zu lautlosem Flug.
www.bayern-innovativ.de
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