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Was ist Bionik?

Die Bionik, die Symbiose aus Biologie und Technik, basiert auf der Tatsache, dass die Natur viele der Probleme, mit denen wir uns tagtäglich beschäftigen, bereits gelöst hat. Die Organismen und Ökosysteme, von denen wir umgeben sind, stehen vor den gleichen Herausforderungen wie wir. Zum Beispiel müssen sie Nahrung aufnehmen, sich an die Temperatur anpassen oder sich vor Gefahren schützen und Energie sparen. Sie müssen dies tun, ohne ihre eigene Umwelt zu schädigen.

Die Lösungen der Natur wurden über Jahrmillionen durch Evolution in Bezug auf Energieeffizienz, Leichtbau, Funktionsintegration und vieles mehr optimiert. Ingenieure auf der ganzen Welt lernen von der Natur und lassen sich von ihr inspirieren. Sie erfinden faszinierende Roboter, energieeffiziente Autos und Flugzeuge und innovative Materialien.

Die Bionik lernt von der Natur und lässt sich von den vielen intelligenten Lösungen der Natur inspirieren. Es geht auch darum, die richtigen Fragen zu stellen und nach den richtigen Modellen in unserer Umgebung zu suchen. Welche Strategie hat die Natur, um flexibel auf Temperaturänderungen reagieren zu können? Wie würden natürliche Vorbilder das Thema Dichtheit lösen? Welche Greifprinzipien gibt es in der Natur? Die Untersuchung, wie die Natur Lösungen für lebende Organismen entwickelt hat, kann bei der Lösung der heutigen technischen Probleme sehr effektiv sein. Die Bionik dient damit als optimales Bindeglied zwischen Biologie und Technik.

Da die Natur das Potenzial hat, Impulse für die Technik zu geben, können wir die Bionik auf zwei Arten betrachten – als Werkzeug zur Steigerung der Kreativität oder als Werkzeug zur strukturierten Problemlösung.

Energieeffizienz

Die Natur zeigt uns, wie wir auf vielfältige Weise maximale Effizienz bei minimalem Energieverbrauch erreichen können. Pinguine zum Beispiel haben eine ausgezeichnete natürliche Isolierung und können dank ihrer Körperform den Energieverbrauch reduzieren, um in den kalten Gewässern der Antarktis zu überleben.

Festo nutzte die Energieeffizienz der Pinguine als Inspiration für den AquaPenguin (hier abgebildet) und den AirPenguin.

Leichtbau und Funktionsintegration

Die Naturgesetze gelten auch für die Technik: Je weniger Gewicht, desto weniger Energie wird verbraucht. Zugvögel, die lange Strecken fliegen müssen, haben ein extrem leichtes Skelett. Aus technischer Sicht spart Leichtbau nicht nur Energie, sondern auch Ressourcen, da weniger Material für die Konstruktion benötigt wird. Die Fähigkeit eines Bauteils, mehrere Funktionen zu erfüllen, reduziert zudem Gewicht, Energieverbrauch und Materialkosten.

Leichtbau ist ein Merkmal vieler Festo Prototypen, darunter der Bionische Handling-Assistent und der SmartBird (hier abgebildet), dessen Flügelschlag den Weg für die Funktionsintegration von Auftrieb und Antrieb ebnet.

Lernen und Kommunizieren

Eine der wichtigsten Optimierungsstrategien, die die Natur im Laufe ihrer Evolution entwickelt hat, ist die Fähigkeit der Organismen, miteinander zu kommunizieren und beispielsweise Informationen über Nahrungsquellen und deren Qualität auszutauschen. Wer lernt, wie man die beste Nahrung findet, hat einen Vorteil, wenn es um die natürliche Auswahl geht.

Wie ihre natürlichen Vorbilder arbeiten die BionicANTs (wie abgebildet) nach klaren Regeln zusammen. Sie kommunizieren miteinander und koordinieren ihre Aktionen und Bewegungen. Jede Ameise trifft ihre Entscheidungen autonom, ist dabei aber immer dem gemeinsamen Ziel untergeordnet und trägt so zur Lösung der Aufgabe bei.

Ideen mittels Bionic Thinking fliegen lassen 

Vortag bei TEDxAmsterdam (Sprache: Englisch)

Weil wir von der Natur lernen wollen, und wir sie nicht einfach nur kopieren wollen, fragt unser Team vom Bionic Learning Network ständig: “Was kann uns die Natur lehren”. Schauen wir uns an, was wir gelernt haben und wie wir dieses Wissen angewendet haben.