Einführungsvorlesung „Vorbild Natur für Technologien der Zukunft“

Präsentation zum Thema: "Einführungsvorlesung „Vorbild Natur für Technologien der Zukunft“"—  Präsentation transkript:

1 Einführungsvorlesung „Vorbild Natur für Technologien der Zukunft“
Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Bionik I“ Einführungsvorlesung „Vorbild Natur für Technologien der Zukunft“

2 Was ist Bionik

3 Schleimklumpen in der Ursuppe der Erde
1 Schleimklumpen in der Ursuppe der Erde

4 Im Urozean entwickeln sich die Fische
2 Im Urozean entwickeln sich die Fische

5 Vorsichtig erobert das Leben das Land
3 Vorsichtig erobert das Leben das Land

6 Unsere Vorfahren erklettern die Bäume
4 Unsere Vorfahren erklettern die Bäume

7 5 Die Krönung der Evolution ist beeindruckt und denkt über die Nutzung weiterer Evolutionsergebnisse nach

8 Bionik: Studium von Ergebnissen der biologischen Evolution
aus der Sicht des Ingenieurs !

9 Sternstunden der Bionik 1
2. Rot-grün-blau-Farbcode 1. Flugzeug 3. Multiwinglets Sternstunden der Bionik 1 4. Ablösebremse 7. Gecko-Tape 5. Lotus-Effekt 6. Neuronale Netze 8. Evolutionsstrategie 10. Bionik-Pumpe 9. Sandfisch-Effekt

10 Sternstunden der Bionik 2
11. Delfin-Modem 12. Mottenaugen- Effekt 13. Künstlicher Spinnenfaden Sternstunden der Bionik 2 14. Lobster-Teleskop 15. Nebelkollektor-Käfer 16. Hai-Antifouling 17. Berwian 18. Micro-Air-Vehicle 20. Wirbeldämpfung durch Fischschleim 19. Riblet-Oberfläche

11 Vorbild Natur für Technologien der Zukunft

12 ? Der Blick in die Zukunft

13 Flugmaschinen schwerer als Luft sind nicht möglich
L. K. (1895) Lord Kelvin

14 ? Der Blick in die Zukunft

15 Bionische Fertigungstechnik

16 Bionik pur: Die gereiften Automobile werden eingefahren

17 Heute Späne Spanende Fertigung Morgen Bionik-Bad Wachsende Fertigung

18 Zukünftige Massenfertigung
Samenzahnrad Vermehrungsbad Zukünftige Massenfertigung

19 Maßstabsänderung durch skaliertes Wachstum
Von „Makro“ zu „Nano“ Skalierer Maßstabsänderung durch skaliertes Wachstum

20 Replionik Auxonik Zwei neue Wissenschaften entstehen
Wissenschaft selbst replizierender Strukturen Auxonik Wissenschaft wachsender Strukturen Zwei neue Wissenschaften entstehen

21 Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Nahrungsmoleküle Startmolekül Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

22 Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

23 Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Dissoziation Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

24 Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

25 Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

26 3D-Drucker durch simuliertes Wachstum
Morphofluid nachfüllen Morphokeim einsetzen www Produkt im GNN anwählen GNN 3D-Drucker durch simuliertes Wachstum Phänodukt entnehmen

27 Die Solarfarbe BRESOPAN ® (self breeding solar paint)
Elektrode Streichen Formieren Ernten Die Solarfarbe BRESOPAN ® (self breeding solar paint)

28 Materialien und Funktionswerkstoffe

29 Selbstausrichtung der Knochenbälkchen
Werkstoff Ossit® Selbstausrichtung der Knochenbälkchen

30 Ossit ®-Brücke am Eröffnungstag
In der Zukunft: 20 Tage später 60 Tage später 40 Tage später Ossit ®-Brücke am Eröffnungstag 2 t 5 t , 5 t , Selbststrukturierung einer Ossit ®-Brücke unter zunehmender Belastung

31 Weiterentwicklung von Ossit® zum:
NovoOssit Selbstheilung

32 Straßenschäden wachsen zu
NovoOssit Straße der Zukunft Straßenschäden wachsen zu Durch Selbstheilung wird eine Haltbarkeit von 50 Jahren garantiert

33 Annelidin ® Ingerferm ® Resilinex ®
Wassermörtel nach dem Vorbild der Wattwürmer (Phylum annelida) Ingerferm ® Wasserverfestiger nach dem Vorbild der Schleimaale (Inger) Resilinex ® Fast perfekter Gummi nach dem Vorbild des Rückschnellproteins (Resilin) in den Flügelgelenken der Heuschrecke Drei weitere bionische Werkstoffe der Zukunft

34 Resilinex ®-Superball des Jahres 2060
Ohne den biologischen Gummi Resilin könnte der Floh nicht mit 200 g beim Absprung beschleunigen Wirkungsgrad 99% Resilinex ®-Superball des Jahres 2060

35 Mobilität Ende des 21. Jahrhunderts

36 Verkehrsflugzeug der Zukunft
80% weniger Treibstoff als 2010 durch: Multiwinglets (Vorbild Vogel) Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch) Nachgiebige Oberfläche (Vorbild Delfin) Integralantrieb (Vorbild Schwingenflug)

37 Verkehrs U-Boot der Zukunft
90% weniger Treibstoff als 2010 durch: Elastisch dämpfende Haut (Vorbild Delfin) Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch) Mikro-Blasenschleier (Vorbild Pinguin) Integralantrieb (Vorbild Qualle)

38 Das Propeller-Sieb-Modell
(erzeugt Schub)) Sieb (erzeugt Widerstand) Das Propeller-Sieb-Modell

39 Zwei Propeller-Sieb-Vehikel durchfliegen einen Raum
Propeller Strahl Verlustenergie Sieb Nachlauf Keine bewegte Luft Zwei Propeller-Sieb-Vehikel durchfliegen einen Raum

40 Integrale Antriebe in der Natur
Vogel Fisch Paramecium Aal Qualle Manta

41 2000 auf dem Fährschiff bei Gibraltar nach Afrika
Schaumschläger 2000 auf dem Fährschiff bei Gibraltar nach Afrika Ein unmöglicher Antrieb

42 Bionik der Abfallbeseitigung

43 ? PROMIM® 2010 Entwicklung der Protein-Mimese Augenlinse Spinnenfaden
Nervenzelle 2010 2010 Entwicklung der Protein-Mimese PROMIM®

44 Biologische LEGO-Moleküle Aminosäuren ( 20 Elemente )
Bionik LEGO-Moleküle Protein Moleküle PROMIM Moleküle

45 Abbau von PROMIM- Produkten
Beschleuniger Alles auf einen Haufen Abbau von PROMIM- Produkten

46 Computation und das Globale Neurale Netz

47 Das „world wide web“ (www) 2010 Von Neumann Maschinen

48 Das „Global Neural Net“
(GNN) 2070 Neuronen-Computer

49 „Das Zweitgehirn in der Hosentasche“
An künstliche Sinnesorgane angekoppeltes Paralleles Neuronales Netz (PNN)

50 Kochloiden, Robokrebse und Robobienen

51 Künstliche Marienkäfer (Studie)
Vorbild für eine „bionische Putzschabe“

52 Kochloid beim Fensterputzen

53 Stopfkrebse dichten einen Deich mit Annelidin® und Igerferm ®

54 Annelidin ® Ingerferm ® Zur Erinnerung !
Wassermörtel nach dem Vorbild der Wattwürmer (Phylum annelida) Ingerferm ® Wasserverfestiger nach dem Vorbild der Schleimaale (Inger)

55 … An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf.
Rekonstruktion von Jüngers Glasbiene … An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf. … Sie hatten etwa den Umfang einer Walnuss, die noch in der grünen Schale steckt. Roman (1957) … Zapparoni, dieser Teufelskerl, hatte wieder einmal der Natur ins Handwerk gepfuscht… Wahrscheinlich saß er dort behaglich bei seinen Büchern und verfolgte zuweilen auf dem Bildschirm, was ihm die „Glasbiene“ sendete. Text

56 Micro Air Vehicle (MAV)
Biene und Micro Air Vehicle (MAV)

57 Mikro Air Vehikel des Instituts

58 Schwarm-Ingenieurwesen (Hesmonik)

59 Schwarm künstlicher Libellen auf dem Patrouillenflug im Jahr 2070

60 Künstliche Libellen inspizieren einen Abwasserkanal

61 Lawinenopfer unter den Schneemassen
Elektrischer Sinn des Hais Beutetiere unter dem Meeresboden Lawinenopfer unter den Schneemassen Libelloide formen eine Antenne zur Detektion von Lawinenverschütteten

62 Nano-Biosensoren und „der sechste Sinn“

63 Molekülkescher ! Einmolekülmessgerät Seidenspinnermännchen

64 Die Kunst ein Molekül zu fangen und zu identifizieren

65 Einmoleküldetektion durch eine Katalysatorkaskade
10 000 Katalysator 100 Signalmolekül Katalysator 1 Katalysator Rezeptor Einmoleküldetektion durch eine Katalysatorkaskade

66 Libelloid mit Einmoleküldetektor eliminiert einen Kartoffelkäfer
Grünblattduft Kartoffelfeld

67 Bionik im Bauwesen

68 Zukunft: Radiforen begründen die Fundamente von Hochhäusern
Tamariske: Wurzeltiefenrekord 65 m radix = Wurzel forare = bohren Latein:

69 Radioforen in Aktion

70 Bionik in der Raumfahrt

71 Terraleben breitet sich aus
Von-Neumann-Sonden streunen im All

72 Terraforming der Venus im Jahr 2090
Venus Atmosphäre 96.5% C 3.5% N2 O2 Venus Ballon versprüht ABOs (Artifizielle Ballon Organismen)

73 Tabacha und Tabbot

74

75 Tabbot erntet Helium drei

76 Ende

77 Aus dem Inhalt des Romans:
Der ausgediente preußische Rittmeister Richard bewirbt sich um eine Stelle im Unternehmen des Konzernchefs Zapparoni. Zapparoni stellt miniaturisierte Maschinen und Spielzeuge her. Die Stelle soll auf PR-Tätigkeit hinauslaufen, die Richard missbilligt. Sind doch er und seine Kavallerie-Kollegen durch Maschinen (Panzer ersetzen Kavalleriehelden) erniedrigt worden. Auf das Vorstellungsgespräch wartend beobachtet Richard im Garten von Zapparonis Villa gläserne Bienen, wie sie von Blüte zu Blüte fliegend Nektar saugen, aber nicht (nachhaltig) bestäuben. Schließlich zerstört Richard einen der Mikroroboter und lehnt die angebotene Stelle ab. Erst auf Zapparonis Drängen erklärt er sich bereit, die Rolle eines Vermittlers zwischen den Ingenieuren und den Arbeitern der Fabrik zu übernehmen