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Bionik - Stellenwert in der deutschen Industrie

Hausarbeit 2009 27 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung

2. Was bedeutet Bionik?
2.1. eine erste Annäherung und Definition
2.2. Technische Biologie und Bionik
2.3. historischer Hintergrund der Bionik

3. Industrie und Bionik
3.1. Definition von Industrie
3.2. der Kofferfisch - das Bionic Car
3.3. das Auge der Stubenfliege
3.4. von Elefanten lernen
3.5. Rattenscharf
3.6. weißer als Weiß - der Blatthornkäfer
3.7. weitere Beispiele und Produkte in der Industrie

4. „Innovation aus der Natur“ - ein Förderkonzept der Bionik

5. Schlussbetrachtung

Literaturverzeichnis

Bildnachweis

1. Einführung

Die Natur als Vorbild, dies ist das zentrale Anliegen der Bionik. Die Natur kann mit wenig Aufwand an Material und Energie Wirkungsvolles leisten. Doch wie passen die Natur und die Industrie zusammen? Die Industrie und damit der bedeutendste Wirtschaftszweig in einer Volkswirtschaft sind eher durch Innovationen und technologische Entwicklungen gekennzeichnet. In der heutigen Zeit geht es um das Überleben am Markt, um das nachhaltige Wirtschaften und die maximale Gewinnwirtschaft. Allerdings haben sich der Markt in Deutschland und der Weltmarkt gewandelt. Nicht mehr die bewährten Produkte und Verfahren bringen den alleinigen Markterfolg. Wer in Deutschland und schließlich auch auf dem Weltmarkt als Unternehmen bestehen will, muss sich durch eine hohe Innovationsrate auszeichnen und durch neue Produkte und Systeme abheben. Diese Fähigkeit ist ein wichtiger, wenn nicht sogar entscheidender Wettbewerbsfaktor. Eine Integration von Markt- und Technologieorientierung in der Produkt- und Prozessentwicklung muss erreicht werden. Ingenieure, Techniker, Designer und Konstrukteure brauchen dafür kreative Inspirationen, neue Ideen und Systeme zur Lösungsfindung. Dabei wird der Übertragung biologischer Vorbilder auf technische Anwendungen eine immer größere Bedeutung beigemessen. Kann somit die Bionik ein Allheilmittel für die Industrie sein? Mit der heutigen Technik muss es doch recht einfach möglich sein, Verfahren aus der natürlichen Umwelt für die Industrie nutzbar zu machen.

Im Schwerpunkt soll diese Hausarbeit einen allgemeinen Überblick über den Stand der Bionik in der deutschen Industrie geben. Gibt es nur gewisse spezielle Bereiche der Industrie, die sich mit dem Thema der Bionik auseinander gesetzt haben oder hält die Bionik in immer mehr Unternehmen Einzug. Haben es die Ingenieure und Designer nur auf eine Kopie der Natur abgesehen oder welches Potenzial steckt wirklich in der Natur. Wichtig dabei ist, dass nicht nur ein einziges biologisches Vorbild und das entstandene Produkt betrachtet werden wird, sondern eine Fülle von verschiedenen Bereichen der Industrie in den Blinkwinkel der Betrachtung treten. Selbstverständlich können nicht alle bionischen Ergebnisse behandelt werden, jedoch sollen Produkte und Forschungsansätze aus den verschiedensten Bereichen vor allem in der deutschen Industrie in Augenschein genommen werden.

2. Was bedeutet Bionik?

2.1. Eine erste Annäherung und Definition von Bionik

Der Begriff Bionik wurde von einem US-amerikanischen Luftwaffenmajor Jack E. Steele 1960 auf einer Konferenz in der Wright-Patterson Air Force Base in Dayton/Ohio geprägt. Die Definition geht auf das englische Wort „bionics“ zurück. Das deutsche Wort Bionik ist eine Wortschöpfung aus den Begriffen „Biologie“ und „Technik“ und drückt aus, wie Grundsätze und Erkenntnisse aus der Biologie in der Technik ihre Anwendungen finden (Brück/Kuhn 2008, S. 6).

Allerdings übt Werner Nachtigall, einer der Begründer der Bionik in Deutschland, Kritik an der Herkunft des Begriffs „Bionik (bionics)“. Dass Bionik ein Kunstwort, zusammengezogen aus den Anfangs- bzw. Endsilben der beiden Worte „Biologie“ und „Technik“ sei und dass der Begriff „bionics“ von Jack E. Steele geprägt worden ist, sei für Ihn im strengeren Sinne nicht nachweisbar (vgl. Nachtigall 1998). Jedoch sind sich viele Wissenschaftler auf diesem Gebiet einig, dass Bionik nicht als ein reines Kopieren der Natur verstanden werden soll. „Bionik bedeutet vielmehr, nach Erkenntnis der Funktionsweise natürlicher Konstruktionen und Prinzipien diese in modifizierter Form technisch anwendbar zu machen. Sich durch die Natur zum schöpferischen Konstruieren anregen zu lassen, ist das zentrale Anliegen der Bionik“ (Kern/Häcker 1998, S. 5). Auch Werner Nachtigall sagt über die Bionik, dass es „sich keinesfalls um ein sklaverisches Kopieren der Natur“ handelt (Nachtigall 1997, S. 2). Ein reines Kopieren der Natur ist meist auch gar nicht möglich und realisierbar. Die Natur soll eher als Anregung für technologisch eigenständige Entwicklungen und der innovativen Umsetzung in der Technik dienen.

1993 hat in Deutschland ein interdisziplinäres Expertengremium auf Initiative des VDI (Verein Deutscher Ingenieure)-Technologiezentrums Düsseldorf eine Definition formuliert: „Bionik als Wissenschaftsdisziplin befasst sich systematisch mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktionen, Verfahren und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme“ (Neumann 1993, S. 10).

2.2. Technische Biologie und Bionik - zwein einer Medaille

Wenn man sich mit dem Thema der Bionik auseinander setzt, rückt sofort ein weiterer Begriff in den Mittelpunkt der Betrachtung: die Technische Biologie. Werner Nachtigall beschreibt diesen Zustand der Symbiose als „Technische Biologie und Bionik - zwein einer Medaille“ (Nachtigall 1997, S. 2). Für jede bionische Umsetzung bedarf es als Basis die biologische Grundlagenforschung. Die Technische Biologie wird wie folgt definiert: „die Technische Biologie untersucht und beschreibt Konstruktionen und Verfahrensweisen der Natur unter Einbeziehung der Analysen- und Deskriptionsverfahren von Physik und Technik“ (Nachtigall 1998, S. 5). Ohne Technische Biologie ist also die Bionik nicht vorstellbar. Doch ohne eine bionische Umsetzung bleibt die Technische Biologie akademisch und deren Ergebnisse laufen Gefahr, in den Bibliotheken zu verkümmern. Man kann sagen, dass sich die beiden eigenständigen Disziplinen ergänzen, wie Kopf und Zahl oder wie Bild und Spiegelbild. Die Natur soll bei der Technischen Biologie mit Hilfe der Technik verstanden werden, die Bionik bedeutet „Lernen von der Natur für die Technik“ (vgl. Nachtigall 1998, S. 5-8).

2.3. Historischer Hintergrund der Bionik

Die Bionik als eine junge Wissenschaft mit zahlreichen neuartig erscheinenden Aspekten, hat im Grunde einen sehr alten Ursprung. Schon immer gab es Gelehrte und Forscher, die sich aus dem Reich der Natur inspirieren ließen. Immer wieder war es die natürliche Umwelt, die die Forscher auf Ideen für neue Erfindungen brachten. Eine bedeutungsvolle Ursehnsucht des Menschen war und ist es, fliegen zu können (vgl. Kern/Häcker 1998, S. 5).

Die wohl bekannteste Geschichte zum Thema Fliegen ist die griechische Sage von Dädalus und Ikarus. Um aus der Gefangenschaft zu entkommen, schufen Dädalus und sein Sohn Ikarus aus den Federn von Vögeln und dem Wachs von Kerzen Flügel. Die Flügel konstruierten sie nach dem Vorbild der Vögel. Doch bei der Flucht geriet Ikarus zu nahe an die Sonne und das Wachs zwischen seinen Flügeln schmolz und er stürzte ab (vgl. Wissmann 1982, S. 28 f.).

Die ersten wissenschaftlichen Ansätze können dem Universalgenie Leonardo da Vinci (1452-1519) zugeschrieben werden. Wie bereits Werner Nachtigall und andere Wissenschaftler herausgestellt haben, kann Leonardo als der erste Bionik- Wissenschaftler bezeichnet werden. „Er versuchte, den Vogelflug zu verstehen und aus diesem Verständnis Flugapparate für den Menschen zu konstruieren“ (Nachtigall 1998, S.32). Ein wichtiges Werk in diesem Zusammenhang war das 1505 in Florenz erschienene Buch „Sul volo degli uccelli“. Doch zu dieser Zeit hatte Leonardo mit seinen bionischen Ansätzen nur wenig Erfolg (vgl. Nachtigall 1998, S. 32).

Einige Jahrhunderte später verschrieb sich ein englischer Landsmann Sir George Cayley (1773-1857) der „Aeronautik“, was heute als Flugphysik bezeichnet wird. 1829 beschäftigte er sich intensiv mit der Frucht des Wiesenbocksbarts und beantwortete die Frage, warum die Früchtchen autostabil fallen. Durch diese gewonnen Erkenntnisse und die Übernahme der Prinzipien entwickelte Cayley den ersten praktikablen Fallschirm. Ebenso geht auf Ihn der Bau des ersten autostabilen Flugmodells zurück (vgl. Nachtigall 1997, S. 8).

Im Jahre 1889 erschien das Werk „der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst“ von Otto Lilienthal (1848-1896). Er beobachtete die Natur genau und studierte den Vogelflug wissenschaftlich. Durch seine intensiven Studien und der Erkenntnis der leicht gewölbten Flügelfläche für den Antrieb gelang ihm 1891 der wohl erste menschliche Flug. Lilienthal konnte auf mehr als 2000 Gleitflüge zurückgreifen und war in der Lage bis zu 400 Meter weit fliegen zu können (vgl. Kern/Häcker 1998, S. 6). Doch seine Leidenschaft bezahlte der deutsche Luftfahrtpionier mit seinem Leben. Am 9. August 1896 stürzte er aus 15 m Höhe ab und erlag später seinen Verletzungen (vgl. Seifert/Waßermann 1992, S. 156 f.).

Neben dem uralten Traum der Menschen vom Fliegen gab es selbstverständlich noch weitere Anregungen aus der Natur, die sich Menschen gewidmet haben. Ein Pionier der Bionik im frühen 20. Jahrhunderts war Raoul H. Francé (1919/23). Er übertrug Funktionen, Strukturen und Prozesse biologischer Systeme in die Technik und löste technische Probleme durch biologische Vorbilder. „Von der Natur lernen - das war ihm ein wichtiges Anliegen, das alle seine Arbeiten durchzieht“ (Nachtigall 1997, S. 10). Zu seiner Zeit war er ein viel gelesener Autor und war Begründer der Lehre vom Edaphon, der Kleinlebewelt im Boden. 1919 erschien sein Werk „die technischen Leistungen der Pflanzen“ und im Jahre darauf veröffentlichte er das Buch „die Pflanzen als Erfinder.“ Er sagte dem Forschungsgebiet eine große Zukunft voraus. Alf Gießler war von den Sichtweisen Francés sehr beeindruckt und veröffentlichte 1939 sein Buch „Biotechnik“. Ein Schwerpunkt seiner Arbeit lag in der Natur. Er durchforstete sie nach Anregungen für technische Umsetzungen und beschränkte sich dabei nicht nur auf biomechanische Aspekte. Gießler bezog wichtige Gesichtspunkte der Elektrotechnik und andere technische Disziplinen mit ein und das ganz im modernen Sinne. Jedoch sind seine Darstellungen stark von der Ideologie des Nationalsozialismus geprägt worden und mit dem Beginn des Zweiten Weltkrieges spielte das Lernen von der Natur keine wesentliche Rolle mehr, „sonst hätte das Gießlerische Buch vielleicht eine Schrittmacherfunktion haben können“ (Nachtigall 1997, S. 10).

Beginnend mit den 60er Jahren wurde dem Thema Bionik vermehrt Aufmerksamkeit gewidmet und erst in unser heutigen Zeit kommt es zum Aufblühen und zu einer wirtschafltichen Akzeptanz. Wie Werner Nachtigall feststellte, „es braucht eben seine Zeit, bis sich Sichtweisen durchsetzen“ (Nachtigall 1997, S. 10).

3. die Industrie und Bionik

Die Industrie hat in der Bundesrepublik Deutschland einen sehr hohen Stellenwert und ist damit einer der bestimmenden Wirtschaftszweige im Land. In den Unternehmen spielen immer mehr die Forschung und Entwicklung von neuartigen und besonders innovativen Produkten eine wichtige Rolle. Der Gedanke der Bionik ist bei vielen Unternehmen in den letzten Jahren und Jahrzehnten immer mehr in den Vordergrund gerückt, weil die Natur Vorbilder zeigt, die es zu erforschen gilt und an denen man sich orientieren kann. Nach einer kurzen Definition des Terminus Industrie werden in diesem Abschnitt Produkte vorgestellt, die aus einem biologischen Vorbild entstanden sind und in der Industrie ihre Anwendungen finden.

3.1. Definition von Industrie

Das Wort Industrie leitet sich aus dem lateinisches industria ab und bedeutet so viel wie Fleiß und Betriebsamkeit. Die Industrie ist in Deutschland der wichtigste Zweig der materiellen Produktion und ist aus diesem Grund führender Volkswirtschaftszweig.

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Details

Seiten
27
Jahr
2009
ISBN (eBook)
9783640944279
ISBN (Buch)
9783640944026
Dateigröße
689 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v174101
Institution / Hochschule
Helmut-Schmidt-Universität - Universität der Bundeswehr Hamburg
Note
2,0
Schlagworte
bionik stellenwert industrie

Autor

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Titel: Bionik - Stellenwert in der deutschen Industrie