Themen der Bionik

Die Natur konstruiert durch Versuch und Irrtum. Veränderungen im Erbgut werden bewahrt oder verworfen, je nachdem, ob sie sich zuvor als hilfreich und gut oder unnötig und schlecht  erwiesen haben. Mutation und Selektion ermöglichen eine Evolution, die dazu führt, dass biologische Prozesse und Strukturen ständig optimiert werden. Die Ausstellung zeigt mit vielen Beispielen und Experimenten, wie die Technik Lösungsstrategien der Natur annimmt und in den verschiedensten Bereichen weiterentwickelt:

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Bauen

So wie Pflanzen und Tierskelette aufgebaut sind, sind sie echte Meisterkonstruktionen: Bei geringstem Materialaufwand und kleinstmöglichem Gewicht haben sie immer noch die nötige Festigkeit. Kein Wunder, dass das bionische Bauteildesign sich an ihnen etwa für eine moderne Leichtbauweise orientiert. Doch nicht nur die Funktionalität überzeugt die Designer, sondern auch die Ästhetik der natürlichen Formen kommt zum Tragen: Architekten lassen Seifenhaut-, Hängenetz und Gitterschalenmodelle in ihre Arbeiten einfließen.

Nutzen und schonen

Auf der Suche nach neuen, umweltverträglichen Energieformen müssen sich Wissenschaftler nur in der Natur umschauen. Das Prinzip der Photosynthese wird zum Beispiel bereits bei der Entwicklung von Photovoltaik-Zellen für die Gewinnung elektrischer Energie eingesetzt. Und beim Bau von Niedrig-Energie-Häusern nutzen Architekten Sonnenenergie direkt als Wärmequelle. Indem man den Lotus-Effekt auf Oberflächen einsetzt, perlt der Schmutz geradezu mit Wasser ab und man kann sich chemische Reinigungsmittel sparen.

Laufen, greifen, haften

Fortbewegung bei Tieren findet häufig auf mehreren Beinen statt. Spinnen und Insekten waren zuerst Vorbild für bionische Laufmaschinen. Der große Vorteil: Ihre Kippsicherheit in allen Laufphasen, sind doch stets mindestens drei Beine auf dem Boden. Für flexible Greifsysteme und lösbare Verbindungssysteme orientieren sich BIONIK-Forscher gerne an der Fliege oder dem Gecko, die auf unterschiedlichsten Materialien klettern und sogar über Kopf laufen können. Die Ausstellung zeigt hier verschiedene Beispiele.

Erkennen

Die Augen der Stubenfliege übertreffen mit ihrer Rundumsicht das menschliche Auge bei weitem. Auch die Eule ist dem Menschen in einem Punkt überlegen: Sie kann von allen Wirbeltieren am besten Geräusche orten und auch in völliger Dunkelheit noch eine Maus in 60 m Entfernung aufspüren. Nach demselben Ortungsprinzip funktioniert zum Beispiel die „akustische Kamera“. Sie ortet selbst eine Teil-Geräuschquelle, die vom Hauptgeräusch überdeckt wird,  aber psycho-akustisch oft wichtiger ist.

Falten und verpacken

Wenn sich die Natur faltet, will sie in den meisten Fällen Platz einsparen. Manchmal geht es dabei auch darum, Platz für neues Wachstum zu schaffen oder Schutz zu bieten. Faltstrukturen kommen wegen ihrer festigkeitssteigernden Wirkung, mit der sich nicht nur Gewicht, sondern auch Material und Energie sparen lassen, in der Technik zum Einsatz. In der Verpackungsindustrie, Raumfahrt und im Autobau weiß man um deren Wichtigkeit: Knautschzonen im Auto retten Leben, indem Falten die abzubauende kinetische Energie beim Aufprall abfangen.

Fliegen und schwimmen

Otto Lilienthal konnte sich den Traum vom Fliegen nur erfüllen, weil er sich bewusst auf den reinen Gleitflug des Storches konzentrierte. Das Fliegen ist heute keine Kunst mehr, im Interesse der BIONIK steht eher das Ziel der energiearmen Fortbewegung zu Wasser und in der Luft. Zugvögel legen auf einer einzigen Reise bis zu 20.000 km und mehr zurück, Lachse schwimmen zum Laichen einen 2.000 km langen Fluss stromauf. Die BIONIK erforscht, wie Form, Oberfläche und Flügel-Umströmung den Strömungswiderstand verringern können oder wie nach dem Beispiel des Eulenanflugs der Fluglärm in Zukunft reduziert werden kann.

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