Festo Didactic hat erkannt, dass Tiere und Insekten perfekte Ingenieure sind, die viele der Probleme, mit denen wir heute zu kämpfen haben, lösen können. Um unter anderem Schülerinnen und Schüler zu motivieren sich mit den Phänomenen der Natur zu beschäftigen, hat Festo diverse Bionik-Projekte entwickelt. Schaue Dir die folgenden Videos an, um zu sehen, wie die Ingenieure von Festo Elemente der Natur nachahmen, um Herausforderungen in der automatisierten Welt zu lösen.
Einer der ältesten Träume der Menschheit ist es, wie ein Vogel zu fliegen – sich in allen Dimensionen frei durch die Luft zu bewegen und die Welt aus der Vogelperspektive zu betrachten. Nicht weniger faszinierend ist der Vogelflug an sich. Vögel erreichen Auftrieb und bleiben nur mit der Muskelkraft ihrer Flügel in der Luft, mit der sie den nötigen Schub erzeugen, um den Luftwiderstand zu überwinden und ihren Körper in Bewegung zu setzen – ohne rotierende “Komponenten”. Vögel messen, steuern und regeln ihre Bewegung durch die Luft kontinuierlich und völlig autonom, um zu überleben.
Mit SmartBird ist es Festo gelungen, den Vogelflug zu entschlüsseln. Dieser bionische Vogel, inspiriert von der Silbermöwe, kann autonom starten, fliegen und landen – ohne zusätzlichen Antrieb. Seine Flügel schlagen nicht nur auf und ab, sondern drehen sich auch in bestimmten Winkeln. Festo ist es gelungen, eine energieeffiziente technische Anpassung des Naturmodells zu realisieren.
Schmetterlinge sind vor allem dafür bekannt, als Raupen in die Welt zu kommen und später als meist farbenfrohe Flugwesen aufzutauchen. Besonders auffällig an ihnen sind ihre großen Flügel im Vergleich zu ihrem schlanken Körper. Sie sind hauchdünn und bestehen aus einer elastischen Membran, die den Tieren ihre einzigartige Leichtigkeit und Aerodynamik verleiht. Mit den eMotionButterflies hat Festo nun ihren äußerst anmutigen und agilen Flug technisch umgesetzt. Damit die ultraleichten Flugobjekte nicht miteinander kollidieren, werden sie von einem Indoor-GPS koordiniert, das auch als Leit- und Überwachungssystem in der Produktion der Zukunft eingesetzt werden könnte.
Um ihrem natürlichen Vorbild möglichst nahe zu kommen, verfügen die künstlichen Schmetterlinge über eine hochintegrierte Bordelektronik. Sie sind in der Lage, die Flügel einzeln präzise zu aktivieren und damit die schnellen Bewegungen auszuführen. Da sich die Flügel leicht überlappen, entsteht beim Schlagen ein Luftspalt zwischen ihnen, der den Schmetterlingen ihre besondere Aerodynamik verleiht.
Für die BionicANTs hat sich Festo nicht nur die feine Anatomie der natürlichen Ameise zum Vorbild genommen. Erstmals wird auch das kooperative Verhalten der Kreaturen mit Hilfe komplexer Regelalgorithmen in die Welt der Technik übertragen. Wie ihre natürlichen Vorbilder kommunizieren sie miteinander und arbeiten nach klaren Regeln zusammen, um eine gemeinsame Aufgabe zu lösen. Die künstlichen Ameisen zeigen so, wie autonome Einzelkomponenten eine komplexe Aufgabe gemeinsam als vernetztes Gesamtsystem lösen können.
Wie ihr natürliches Vorbild gleiten die AquaJellies von Festo elegant und scheinbar mühelos durchs Wasser. Dafür sorgen ihre adaptiven Tentakel, die durch einen elektrischen Antrieb im Körper gesteuert werden. Die integrierte Kommunikations- und Sensortechnologie sowie die Echtzeitdiagnose ermöglichen ein koordiniertes, kollektives Verhalten mehrerer Quallen auch auf engstem Raum.
Festo visualisiert Ideen, wie effiziente Systeme in der Wassertechnik in Zukunft aussehen können.
Mit dem BionicKangaroo hat Festo die einzigartige Art und Weise, wie sich ein Känguru bewegt, technologisch nachgebildet. Wie sein natürliches Vorbild kann das BionicKangaroo die Energie beim nächsten Sprung effizient wiedergewinnen, speichern und zurückgewinnen. Die technische Umsetzung erfordert sowohl eine ausgefeilte Steuerungstechnik als auch eine stabile Sprungkinematik. Die konsequente Leichtbauweise und die intelligente Kombination von pneumatischen und elektrischen Antrieben ermöglichen das einzigartige Sprungverhalten. Das System wird durch Gesten gesteuert.
Der BionicCobot basiert nicht nur in seiner anatomischen Konstruktion auf dem menschlichen Arm. Wie sein biologisches Vorbild löst der pneumatische Leichtbauroboter viele seiner Aufgaben mit Hilfe von flexiblen und feinfühligen Bewegungen. Durch diese Flexibilität kann er direkt und sicher mit dem Menschen zusammenarbeiten.
Der Bionische Handling-Assistent ist ein Beispiel dafür, wie strukturelle Flexibilität und neue Steuerungskonzepte, die beispielsweise auf Sprach- und Bilderkennung basieren, dem Menschen helfen können, einfach und vor allem sicher mit Maschinen in der Fabrikumgebung der Zukunft zu interagieren. Im Falle einer Kollision mit dem menschlichen Bediener stellt das System keine Gefahr mehr dar und muss nicht wie bei herkömmlichen Fabrikrobotern sorgfältig vor Menschen abgeschirmt werden.
Das Chamäleon kann eine Vielzahl verschiedener Insekten fangen, indem es seine Zunge über die jeweilige Beute legt und sie sicher umschließt. Der FlexShapeGripper nutzt dieses Prinzip, um unterschiedlichste Objekte formschlüssig zu greifen. Mit seiner elastischen Silikonkappe kann er sogar mehrere Objekte in einem einzigen Greifvorgang aufnehmen und zusammenlegen, ohne dass eine manuelle Umrüstung erforderlich ist.
Die Airacuda imitiert einen Fisch hinsichtlich seiner Funktion, Struktur und Form. Airacudas kinematisches Konzept ähnelt dem seines biologischen Vorbildes – der Antrieb erfolgt über einen mechanischen Flossenantrieb.
Alles dank Leichtbau und Funktionsintegration: Mit dem BionicOpter beherrscht Festo die hochkomplexen Flugeigenschaften der Libelle technisch. Wie sein Vorbild in der Natur kann dieses ultraleichte Flugobjekt in alle Richtungen fliegen, in der Luft schweben und gleiten, ohne seine Flügel zu schlagen.
Der Flughund gehört zur Familie der Chiroptera – die einzigen Säugetiere, die aktiv fliegen können. Sie sind eng mit Fledermäusen verwandt, aber im Gegensatz zu Fledermäusen, die Ultraschall zur Navigation nutzen, sehen mit Hilfe ihrer großen Augen. Eine Besonderheit ist ihre feine elastische Flughaut, die aus Ober- und Unterhaut besteht und sich vom verlängerten Mittelhandknochen und Fingerknochen bis zu den Fußgelenken erstreckt.
Beim BionicFlyingFox steht wie beim biologischen Vorbild der Leichtbau im Vordergrund. Denn in der Technik gilt das gleiche wie in der Natur: Je geringer das Gewicht, desto geringer der Energieverbrauch. Darüber hinaus spart der Leichtbau Ressourcen im Bauprozess.
Die marokkanische Radlerspinne, die 2008 von Bionik-Professor Ingo Rechenberg in der Wüste Erg Chebbi am Rande der Sahara entdeckt wurde, war die Quelle der Inspiration für den BionicWheelBot. Die Radlerspinne kann wie andere Spinnen laufen. Sie kann sich aber auch mit einem kombinierten Ablauf aus Flug- und Bodenrolle fortbewegen. Perfekt auf den Lebensraum eingestellt. Damit passt sie sich optimal an ihre Umgebung an: Auf ebenem Untergrund ist sie im so genannten Rollmodus doppelt so schnell wie beim Laufen. Wo es uneben ist, sind dagegen einzelne Schritte von Vorteil. So kann sie sich in der Wüste – wo beide Geländeformen zu finden sind – sicher und effizient bewegen.
Wie sein biologisches Vorbild verfügt der BionicWheelBot über acht Beine, mit deren Hilfe er sowohl laufen als auch rollen kann. Im Rollmodus macht der BionicWheelBot analog zur natürlichen Radlerspinne mit seinem gesamten Körper einen Überschlag.
