PowerPoint-Folien zur 11. Vorlesung „Bionik I“

Präsentation zum Thema: "PowerPoint-Folien zur 11. Vorlesung „Bionik I“"—  Präsentation transkript:

1 PowerPoint-Folien zur 11. Vorlesung „Bionik I“
Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 11. Vorlesung „Bionik I“ Die Zukunft der Bionik Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

2 Die Zukunft der Bionik

3

4

5

6 Photobiologische H2-Produktion Photosynthese
Wie lässt sich der „zukünftige Energieträger“ Wasserstoff vor dem Einbau in das Kohlenhydrat abfangen ?

7 Die photosynthetische Wasserspaltung erfolgt …
Möglichkeit des Abfangens nicht so . . . sondern so !

8 Wasserstoffproduktion in der Natur
Nostoc muscorum Vegetative Zellen Heterocyste Vegetative Zelle O2 H2O Heterocysten N2 NH4 H2 Wasserstoffproduktion in der Natur

9 Grundprinzip der photobiologischen H2-Produktion
Vegetative Zelle O2 H2O Grundprinzip der photobiologischen H2-Produktion Heterocyste Purpurbakterie H2 N2

10 Photo-Bioreaktor in der Wüste Erg Chebbi (Südmarokko)
Purpurbakterien Algen Photo-Bioreaktor in der Wüste Erg Chebbi (Südmarokko) Solarzelle H 2-Gefäß Verdunstungskühler

11 7 Tage H2-Produktion in der Sahara

12 Bionisches Modell für eine solare H2-Produktion
Grünalgen und Purpurbakterien müssen in Zukunft künstliche lebende System bilden Bionisches Modell für eine solare H2-Produktion

13 „Heliomiten“ in der Sahara
Vision einer 100 kW Bio-Wasserstoff-Farm

14 Mikro Air Vehikel (MAV)
15 cm

15 MicroBat (Caltech, USA)
Größe 20 cm, Gewicht 11,5 g Flugzeit 6 min 17 s (Weltrekord im Nov. 2001) MicroBat (Caltech, USA)

16 Der Nanoflyer (8,5 cm Ø - 2,7 g) von
Petter Muren mit Infrarot-Fernsteuerung

17 Flug in die Dünen der Sahara
Aug. 2004 Foto Ingo Rechenberg Flug in die Dünen der Sahara

18 Flug in den Dünen der Sahara
Foto Ingo Rechenberg Flug in den Dünen der Sahara

19 MAV Marsmission Erde: gerde = 9,81 m/s2, r erde = 1,225 kg/m3, perde = 1013 h Pa Mars: gmars = 3,69 m/s2, r mars = 0,020 kg/m3, pmars = 8 h Pa m/s 2 ) ( = mars wind v

20 Bionik im Jahre 2099

21 2099: Die gereiften Automobile werden eingefahren

22 Das neue Zeitalter der Fertigung
Spanen versus Wachsen Spanende Fertigung 2005 Wachsende Fertigung 2099 Bionik-Bad Das neue Zeitalter der Fertigung

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

24 Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek

25 Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek
Dissoziation Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek

26 Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek
Dissoziation . . . Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek

27 Selbst replizierender Mechanismus nach Lionel S. Penrose

28 Grundbausteine

29 Samenbaustein ! Oh ! Grundbausteine

30 Samenzahnrad Replikationsbad

31 Von-Neumann-Architektur für ein
sich selbst replizierendes System

32 NASA-Studie für eine sich selbst replizierende Mondfabrik
Zusammenbau Teile Fertigung Chemie-Technik Chemie-Technik Teile Fertigung Zusammenbau NASA-Studie für eine sich selbst replizierende Mondfabrik

33 Von-Neumann-Sonden auf dem Weg
Terraleben breitet sich aus

34 Replionik Wissenschaft selbst replizierender Strukturen Auxonik Wissenschaft wachsender Strukturen Zwei neue Disziplinen der Bionik im 21sten Jahrhundert

35 Aus der Betriebsanleitung für den MorphoJet 7
Morphofluid nachfüllen Morphokeim einsetzen Produkt anwählen Aus der Betriebsanleitung für den MorphoJet 7 Phänodukt entnehmen

36 Der selbstorganisierende Solaranstrich
Streichen Formieren Ernten Der selbstorganisierende Solaranstrich

37 Ossit ® NovoOssit ® Zwei bionische Werkstoffe im 21sten Jahrhundert
Anisotrope Selbstverfestigung in Richtung der Spannungstrajektorien Ossit ® NovoOssit ® Zusätzlich Eigenschaft der Selbstheilung Zwei bionische Werkstoffe im 21sten Jahrhundert

38 Selbstausrichtung - Knochenbälkchen

39 Ossit ®-Brücke am Eröffnungstag 2099
20 Tage später 40 Tage später 60 Tage später 5 t , 2 t 5 t , Selbst-Strukturierung einer Ossit ®-Brücke unter zunehmender Belastung

40 Künstliche Marienkäfer
Vorbild für eine „bionische Putzschabe“

41 Cochloid beim Fensterputzen

42 Flugmaschinen, die schwerer sind als Luft, sind nicht möglich
L. K. (1895) Lord Kelvin

43 … An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf
… An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf. Sie waren zwar nicht so groß wie jene, denen Gulliver in Brodingnag begegnete und gegen die er sich mit dem Degen verteidigte, jedoch bedeutend größer, als eine Biene oder auch eine Hornisse ist. Sie hatten etwa den Umfang einer Walnuss, die noch in der grünen Schale steckt. Die Flügel waren nicht beweglich wie Vogel- oder Insektenflügel, sondern sie waren als starrer Saum um den Körper herumgeführt, also eher Stabilisierungs- und Tragflächen. 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 der Rauchgraue sendete.

44 Der Traum von der ferngesteuerten künstlichen Libelle

45 Der Traum vom autonomen Schwarm künstlicher Libellen

46 Künstliche Libellen inspizieren einen Abwasserkanal

47 Lokale Kartoffelkäfer-Elimination durch eine künstliche Libelle
mit (Z-3-hexen-1-ol)-„Grünblattduft“-Sensor

48 Mikromechanisches Flug Insekt
25mm Das MFI-Projekt Mikromechanisches Flug Insekt Universität Berkely

49 Federflügler (Ptenidium sp.)
There's plenty of room at the bottom Richard Feynman (1959) Größe: 0,25 mm Federflügler (Ptenidium sp.)

50 Bionische Herausforderung: Künstliches Bewusstsein (KB)

51 Ende