Blick in die Forschung Aufgaben 89 Bewegung Bionische Bewegungen Biologie plus Technik macht Bionik Leben auf der Erde gibt es seit über 4 Mrd. Jahren – genug Zeit, um Prozesse zu optimieren. Diese Optimierung erfolgte nicht im Design-Studio, sondern durch natürliche Selektion: Entstand durch Zufall eine Struktur, die etwas besser funktionierte als die vohergehende, ergab dies einen Vorteil. So wundert es nicht, dass die Fülle an Lebewesen bemerkenswerte Lösungen für alle erdenklichen Anforderungen in der Natur aufweisen kann. Technikerinnen und Techniker versuchen ebenfalls, optimale Lösungen für diverse Probleme zu finden. Der Forschungszweig der Bionik1 versucht, anhand des Vorbildes Natur effiziente technische Produkte herzustellen. Auch wenn es sich um ein modernes Forschungsfeld handelt, hat bereits Leonardo da Vinci2 im 16. Jahrhundert Flugmaschinen nach dem Vorbild des Vogelflugs konzipiert. Heute ist die Bionik ein aktives Forschungsfeld, viele Universitäten und Fachhochschulen bieten das Fach als Teil ihrer Ausbildung an – in sehr unterschiedlichen Bereichen, von Architektur bis Zoologie! Die Natur als Vorbild für effiziente Bewegung Wissenschafterinnen und Wissenschafter aus dem Bereich Bionik forschen in viele Richtungen (zB Oberflächenstrukturen oder Materialforschung, auch der dir sicher bekannte Klettverschluss wurde nach dem Vorbild der Klette entwickelt). Ein wesentliches Forschungsfeld der Bionik ist die Bewegung von Lebewesen – und technischen Objekten. Relativ bekannt und bereits lange in Verwendung ist das Beispiel U-Boot, das (neben der offensichtlichen Stromlinienform) das Prinzip der Schwimmblase der Fische nachahmt: U-Boote besitzen Tauchzellen, die entweder mit Wasser aus der Umgebung oder Luft (aus mitgeführten Druckluftbehältern) gefüllt werden können. Dadurch kann der Auftrieb reguliert werden – das U-Boot steigt, schwebt oder sinkt – genau wie Fische mit Schimmblasen. Weniger bekannt ist das Mercedes-Benz Bionic car, ein Konzeptfahrzeug, das sich an der Form der Kofferfische orientiert und so eine sehr strömungsgünstige – und damit Treibstoff sparende – Gestalt darstellt. Interessant sind auch bionische „Tiere“, die die natürlichen Bewegungen ihrer Vorbilder imitieren. 2015 hat eine deutsche Firma mit dem Projekt BionicANTs elektromechanische Ameisen vorgestellt (kAbb. 16). Die Forscherinnen und Forscher haben nicht nur die Anatomie echter Ameisen zum Vorbild genommen, sondern auch das kooperative Verhalten dieser Tiere. Über Sensoren, Funkmodule und Mikroelektronik kommunizieren die „Tiere“ miteinander und stimmen ihr Verhalten aufeinander ab. Das Verhalten wird nicht von einem zentralen Computer gesteuert, vielmehr trägt jede Ameise die Regelungsstrategien in ihren Chips bei sich – wie bei echten Ameisen erarbeitet die „Schwarmintelligenz“ die Lösung für Probleme. Abb.16: BionicANT. Diese technische Ameise wurde nach bionischen Prinzipien konstruiert und soll neben der Bewegung einer Ameise auch die Schwarmintelligenz einer größeren Zahl von Tieren nachstellen können. Die Hersteller entwickeln auch bionische Kängurus („bionicKangaroo“), Fische („Airacuda“), Quallen („AquaJelly“) und Schmetterlinge („eMotionButterflies“). 1 Bionik: Kunstwort aus Biologie und Technik; Der Begriff „bionics“ wurde 1960 vom US-amerikanischen Neurologen und Luftwaffenmajor Jack E. Steele geprägt. 2 Leonardo da Vinci: italienischer Künstler und Naturforscher (1452–1519) 1 W Informiere dich, in welchen Studiengängen in Österreich das Forschungsfeld Bionik angeboten wird. Gib an, welche Ausbildungen an welchen Universitäten bzw. Fachhochschulen zur Wahl stehen. 2 E Suche im Internet nach Videos von den Produkten, die in der Bildbeschriftung von Abbildung 16 genannt sind. Betrachte die Videos und suche nach Videos, die die Bewegungen der Vorbilder zeigen. Beobachte die Bewegungen im Vergleich und fasse Unterschiede und Gemeinsamkeiten zusammen. Literatur: Festo AG & Co. KG BionicANTs: Kooperatives Verhalten nach natürlichem Vorbild. 2015, https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/367916/Festo_BionicAnts_de.pdf (Zugriff am 23.08.2017). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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