Der Begriff Bionik setzt sich aus «Biologie» und «Technik» zusammen. In diesem Fachbereich wird die Natur als Vorbild für technische Erfindungen genommen — bionische Prozesse, Materialien und Strukturen sind dabei von Tieren und Pflanzen inspiriert.
Es wird versucht, Verfahren, Konstruktions- und Entwicklungsprinzipien der Natur in technische Anwendungen umzusetzen. In der Bionik sind keine identischen Kopien von der Natur zur Technik möglich, vielmehr handelt es sich um ein laufendes kreatives Umsetzen, häufig über mehrere Abstraktions- und Modifikationsprozesse.
Oft werden die Begriffe Bionik und Biomimikry gleichbedeutend verwendet. Genau genommen lassen sie sich allerdings voneinander differenzieren: So sprechen Experten meist von Bionik, wenn es um Einzellösungen geht, wohingegen sich Biomimikry auf ein ganzes System bezieht.
Anwendungsgebiete der modernen Bionik
Die Natur beeindruckt uns immer wieder mit ihrem riesigen Repertoire an Farben und Formen. Die Vielfalt der Lebewesen auf unserem Planeten ist allerdings nicht zufällig, sondern durch einen langen Evolutionsprozess über 3,8 Milliarden Jahre hinweg entstanden.
Die sogenannte Analogieforschung versucht, die Lösung eines technischen Problems durch geeignete Vorbilder in der Natur zu finden. In einem Prozess wird zuerst das Problem definiert, danach werden Analogien in der Natur gesucht, analysiert, und schliesslich wird an Lösungen für das Problem getüftelt. Bereiche, in der die Natur als Vorbild dient und in der die Bionik heute bereits Anwendung findet, sind unter anderem:
Oberflächendesign
Konstruktion von Maschinen
Bauwesen und Architektur
Transportwesen
Verbundmaterialien
Robotik
Einige konkrete Beispiele der Bionik:
Klettfrüchte – Klettverschluss
An Schuhen, Kleidung, Taschen und sogar Windeln kommt er zum Einsatz: Ein Produkt aus der Bionik, das jeder kennt, ist der «Klettverschluss». Dieser wurde im Jahr 1948 vom Schweizer Ingenieur Georg de Mestaral entwickelte. Wie der Name schon verrät, dient die Klette als Vorbild für Haft-Struktursysteme für reversible Verbindungen.
Kraken – Saugnäpfe
Saugnäpfe bestehen aus weichem, elastischem Material und bleiben durch das Andrücken auf glatten Oberflächen haften. Durch kräftiges Ziehen können sie aber ohne Probleme wieder entfernt werden. Auf dieselbe Weise kann sich auch der Kraken an glatten Oberflächen festhalten.
Mohnpflanze – Salzstreuer
Ist die Mohnpflanze verblüht, bildet sich eine Samenkapsel mit kleinen Löchern rundherum. Wird sie dann durch Wind oder Tiere bewegt, streuen die Samen heraus und neue Pflanzen können aus den verteilten Samen wachsen. Durch diese Inspiration wurde in Deutschland im Jahr 1920 die erste bionische Erfindung von Raoul Heinrich Francé patentiert: Ein Salzstreuer mit seitlichen Öffnungen.
Gecko – Kleber
Geckos, Spinnen und Libellen können problemlos an Wänden und sogar kopfüber an der Decke laufen. Diese Fähigkeit verdanken sie ihren vielen kleinen Haaren an den Füssen. Die Struktur wirkt wie Klebepunkte und hält die Tiere an der Wand. Forscher haben einen Kleber entwickelt, der das nachahmen soll. Besonders beim Bau von Fahrzeugen wird er schon heute eingesetzt.
Lotusblatt – Fassadenfarbe
Die bekannteste bionische Entdeckung ist der «Lotuseffekt». Bereits in den 70er Jahren hatte der Botaniker Wilhelm Barthlott dass viele Pflanzenblätter eine selbstreinigende Wirkung besitzen: Das Wasser perlt von ihren mit Wachs überzogene Oberflächen samt Schmutzpartikeln ab. Doch erst 20 Jahre später konnten Forscher den Effekt für Autolacke, Geschirr, Häuser oder Badewannen imitieren.
Potenzial und Perspektiven
Bionik und Biomimikry könnten für die Probleme der Menschheit eine grosse Hilfe sein. So etwa wird das Verhalten von Tieren, wie beispielsweise bei Bienen oder Vögeln, in Gruppen untersucht, um deren kommunikatives Verhalten zu verstehen. Die beobachteten Mechanismen der Natur lassen sich auch auf Unternehmen, Organisationen und andere menschengeschaffene Systeme übertragen. Mithilfe bionischer Schwarmdaten sollen in Zukunft beispielsweise autonom fahrende Autos geregelt werden. Hummeln könnten optimierte Kraftflugzeug-Routen aufzeigen und zum Umweltschutz beitragen, da es so zu weniger Emissionen kommen würde. Auch für Kreisläufe, Abfallvermeidung und Widerstandsfähigkeit soll die Biomimikry in Zukunft wichtige Ansätze liefern.
Anwendungsgebiete der modernen Bionik
In der Natur vorkommende Lösungskonzepte sind bereits gelernt. Die visuelle oder inhaltliche Verknüpfung der Lösung, mit einem Produkt, einer Leistung oder einem Verhalten bietet die Möglichkeit, dass:
komplexe Leistung vereinfacht werden
der Produktnutzen in den Vordergrund gestellt wird
die Marke ein Differenzierungsmerkmal erhält
der Inhalt authentisch vermittelt wird
das eine einprägsame Visualisierung das Marketing unterstützt.
usw.
Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielseitig. In individuellen Beratungsgesprächen oder kompakten Paketen liefern wir verschiedene Lösungen und Entwicklungsstufen, die dem Unternehmen die Möglichkeiten und Vorteile aufzeigt.
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Mike Roy Stähelin
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