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ein bionisciies Design entwicl<elt. Er do-
i<umentiert die Vorteile und Eigenarten
evolutionärer Entwicklungen als Leit–
faden für Bionik-Konstrukteure. Die Prin–
zipien lauten:
* Integrierte statt additive Konstruk–
tion
+ Optimierung des Ganzen statt Maxi-
mierung eines Einzelelementes
* Mul t i funkt ional i tät statt Mono-
funktionalität
4*
Feinabstimmung gegenüber der
Umwelt
4»
Energieeinsparung statt Energie–
verschwendung
4-
Direkte und indirekte Nutzung der
Sonnenenergie
4"
Zeitliche Limitierung statt unnötiger
Haltbarkeit
+ Totales Recycling statt Abfallan–
häufung
4»
Vernetzung statt Linearität
4»
Evolution in einem Versuch-Irrtums-
Prozeß.
Ein Schlagwort „Bionik-Design" steht für
ein Programm, das Biologie, Design und
Technik zum Nutzen der Umwelt mit ih
ren Pflanzen, Tieren und Menschen koor–
diniert.
Bei der Umwandlung bionischer Erkennt–
nisse in die technische Realität durch–
läuft der Transferprozeß in der Regel vier
Problemfelder.
(1) Problemfeld Interdisziplinarität
(Wirkungsnetz)
An der Problemlösung arbeiten Biolo–
gen, Strömungsingenieure u. a. Spezia–
listen, bilden ein Forschungs-Wirkungs-
netz, z. B. bei der Entwicklung der Riblet-
Folie anhand der Haifischschuppe. Sie
senkt den Reibungswiderstand bei Flug–
zeugen, Wasserfahrzeugen und U-Boo–
ten um annähernd 10 %, wodurch sich
der Treibstoffverbrauch um rund 4 %
senken, der Gesamtnutzen um annä–
hernd 8 % steigern läßt.
(2) Problemfeld Fortschritt und Rück–
griff
Bei der Erforschung des Prinzips der vir–
tuellen Spiegeloptik für ein 180 Grad Seh–
feld orientierten sich die Forscher am
Flußkrebsauge, das sich aus Ommati-
dien (Einzelaugen) zusammensetzt. Die–
ses Prinzip läßt sich erfolgreich auf ein
Röntgenastronomie-Teleskop übertra–
gen, um damit Röntgenstrahlenwie Licht–
strahlen zu fokussieren. Dieses Super-
teleskop soll im [ahre 2001 zum Einsatz
im Weltraum kommen. Umgekehrt wirkt
das Prinzip als Kollimator bzw. Kollinea-
tor (In optischen Geräten verwendete
Vorrichtung zur Darstellung eines im
Unendlichen gelegenen virtuellen Ob–
jekts.) Mit parallel gerichteten Röntgen–
strahlen kann man in der Chiptechnik
hundertmal feiner ätzen, d. h. mehr
Schalteinheiten auf einer Flächeneinheit
installieren.
(3) Problemfeld Forschung und An–
wendung
Um Doppelerfindungen für ein Problem–
feld zu vermeiden, empfiehlt sich eine
Stichwortrecherche in internationalen
Datenbanken, z. B. im Institut der
deutschen Wirtschaft in Köln unter der
Internetadresse
olgende Vorgehensweise
hat sich bewährt:
4«
Die Suchergebnisse werden protokol–
liert und dem Auftraggeber zur Aus–
wahl vorgelegt.
4»
Über das ausgewählte Thema wird
exakt experimentell geforscht oder
ein Designentwurf erstellt. Der Auf–
traggeber kann akzeptieren oder ab–
lehnen.
4»
Nach einer Auftragserteilung kann
eineweitere Iteration des Forschungs–
oder Entwurfansatzes erfolgen. Bei
sofortiger Übernahme des Designvor-
Schlages ist der Kauh^ertrag zu ver–
einbaren, wie z. B. beim Lotuseffekt
für Fiat-Autositze.
Anwendungsfelder der Bionik
Die Erfindung des Transistors war z. B. bei
der Firma Bell ein Abfallprodukt bei der
Grundlagenforschung, als man darüber
nachdachte, wie sich Elektronen durch
das Gitter eines Halbleiters schicken las–
sen. Technologiesprünge benötigen in der
Regel finanzielle Vorleistungen. Diese
zukunftsorientierten Denk- und Hand–
lungsweisen an Politiker, Administrato–
ren, Sach- und Dienstleister zu vermit–
teln, ist erstaunlicherweise nicht einfach,
denn in der Forschung und im Wettbe–
werb rangiert agieren vor reagieren.
Delphinköpfe und Delphinhaut haben
den Schiffsbauingenieuren wichtige
Energie-Einsparungsinnovationen gelie–
fert. Für die Einführung des Focksegels
(im jähre 1925) war der Vogel-Vorflügel
das Vorbild. Der Kamelnasenfilter wurde
von HNOChirurgen kopiert, um bei Luft–
röhrenschnitten für die notwendige Luft–
feuchtigkeit in der Nasenhöhle zu sorgen.
Leim aus Miesmuschelkalk - aus Ketten
seltener Aminosäuren - reagiert enzy-
matisch mit organischem Substrat. Als
„flüssiger Verband" auf einer Hautverlet–
zung wirken die Aminosäuren nicht wie
ein Pflaster, sondern „bilden zusammen
mit den Wundrändern einen „biologisch
reagierenden Komplex". Gerissene Haut
regeneriert darin bis zur Heilung. Wichti–
ge, noch nicht gelöste Problemfelder in
der Medizin und Medizintechnik harren
der Lösung mit Hilfe bionischer Vorbilder
oder Anregungen.
Stickstoffmonoxid schädigt bekanntlich
das Lungengewebe, obwohl es bei Be–
darf der Körper selber bilden kann. Es
läßt sich durch pulsierende Magnetfel–
der im Körper freisetzen - ein Weg zur
„Magnetfeldtherapie". Biokompatible
Implantate für „Reparaturen" und künst–
liche Organe liefern Algenskelette (Hy-
droxylapatit), dienen wachsenden Kno–
chenzellen und Kapillargefäßen als Leit–
strukturen. Ein perfekter Knochenersatz
entsteht, während sich die Grenzen zwi–
schen Algenskelett und Knochenmatrix
verwischen. Für Zahnimplantate der Zu–
kunft sind diese Erkenntnisse und Erfah–
rungen von entscheidender Bedeutung.
Biosensoren können wie Sinnesorgane
arbeiten, sensorische Ausfälle bei Sin–
nesorganen ersetzen oder kompensieren.
Neurobiologen und Neurochemiker er–
forschen die Struktur und Funktion des
Nervensystems bzw. die chemischen
Vorgänge, die in den Nervenzellen ablau–
fen und eine Erregungsleitung auslösen.
Neurobioniker vernetzen Chips mit Ner–
venzellen. Auf diesem Forschungsgebiet
sind die Japaner noch führend mit einem
halben jähr Forschungsvorsprung.
Die Bionik bietet optimale Lösungen in
folgenden Bereichen an:
Sandwichmaterialien, Schalldämpfung,
Klimatechnik, Energiebereitstellung. Was–
serbereitstellung, Abfallvermeidung -
über kettenartig vernetzte Abbauprozes–
se mit Hilfe von Bakterien. Die Natur
liefert Vorbilder für die Steuerung kom–
plexer Systeme am Beispiel der vernetz–
ten Regelung von Vielparametersyste-
men - in der Biosphäre. Ein komplex
gefordertes Management (für operative
und strategische Problemfelder) kann von
Ökosystemen störungsarme und nach–
ahmenswerte Musterlösungen in be–
triebs- und volkswirtschaftliche Denk–
ansätze transferieren.
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