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Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Bionik I Wundersame Technologien in der Natur Geschichte der Bionik und die Leistung der Evolution Weiterverwendung.

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1 Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Bionik I Wundersame Technologien in der Natur Geschichte der Bionik und die Leistung der Evolution Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

2 Ergebnisse der Evolution

3

4 Wundersame Technologien in der Natur

5 Lassospinne in Cowboy-Manier Wundersame Technologien in der Natur 1

6 Tiefsee-Anglerfisch mit Leuchtköder Wundersame Technologien in der Natur 2

7 Wundersame Technologien in der Natur 3 Bombardierkäfer mit Flammenwenwerfer

8 Wundersame Technologien in der Natur 4 Ein Schützenfisch zielt auf seine Beute

9 Wundersame Technologien in der Natur 5 Fangreuse der Köcherfliegen Larve

10 Wundersame Technologien in der Natur 6 Fallgruben des Ameisenlöwen

11 Scarabeus sacer bei der Rollarbeit Wundersame Technologien in der Natur 6

12 Wasserspinne in ihrer Taucherglocke Wundersame Technologien in der Natur 8

13 Pistolenkrebs mit Wasser-Colt Wundersame Technologien in der Natur 9

14 Jesus-Echse beim Überwasser-Sprint Wundersame Technologien in der Natur 10

15 Aus der Geschichte der Bionik

16 Der erste Bioniker Dädalus und Ikarus

17 Es ist schwer die Feder technisch zu kopieren ! Das Wunder der Vogelfeder Federast Federstrahl Bogenstrahl Federast Hakenstrahl Hakenfortsatz Schaft Spule Schaft Fahne

18 Die Fledermaus: Einfach zu kopierendes fliegendes Vorbild

19 Leonardo da Vinci Leonardo da Vinci ( ) Entwürfe für eine Flugmaschine ( )

20 Der Avion III von C LÉMENT A DER macht nur kleine Hüpfer Kann nicht fliegen: Es fehlt das Höhenleitwerk zur Längs-Stabilisierung ! Vor der Prüfungskommission – 14. Oktober 1897 Clément Ader ( )

21 Auftriebswanderung am gewölbten Profil führt zur Instabilität des singulären Flügels S S S

22 Keine Auftriebswanderung am ebenen Profil S S S Ein ebenes Profil fliegt eigenstabil !

23 F. Ahlborn: Die Stabilität der Flugorgane (1897) A. Dingler: Bewegung der pflanzlichen Flugorgane (1889) Zwei Bionik-Schriften

24 Flugsamen von Macrozanonia macrocarpa als Modell für ein Nurflügelflugzeug von Igo Etrich Profil ebene Platte: fliegt längsstabil !

25 Igo Etrich ( ) Zanonia-Gleiter von Igo Etrich 1906

26 Otto Lilienthals systematische Studien zum Vogelflug Otto Lilienthal ( )

27 ... Wider Erwarten zeigte sich aber auch dann noch kein Nachteil, wenn die Flügelverdickung abgerundet an der Vorderkante lag, wie bei Fig. 43. Es hatte sogar den Anschein, als ob diese Form besonders günstige Luftwiderstandsverhältnisse besitze,... Aus Otto Lilienthal: Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst Die Entdeckung der gerundeten Profilnase

28 Rekonstruktion des Derwitz-Apparats von Otto Lilienthal Im Sommer 1891 erreicht Lilienthal mit seinem Flugzeug Nr. 3 in Derwitz (Potsdam) Flugweiten bis zu 25 m.

29 Das Höhenleitwerk - Das A und O der Fliegekunst

30 Otto Lilienthal 16. August 1894 Der Gleiter imitiert die Flügelaufspreizung eines Storches

31 1801 stellte der Physiker Thomas Young die Hypothese auf, dass unser Auge alle Farbempfindungen aus drei Grundfarben zusammensetzt Monitor Thomas Young ( )) Young-Helmholtz Dreifarbentheorie N o r m i e r t e E m p f i n d l i c h k e i t Wellenlänge / nm Auge Farbfilm 3-Chip Kamera

32 Die Erfindung des Holzfaserpapiers durch Friedrich Gottlob Keller 1845 wurde das Frankenberger Kreisblatt auf Wespenpapier gedruckt Die aufmerksame Betrachtung der Natur war es, die dem Webermeister Gottfried Keller in Sachsen dazu führte, das geschliffene Holz zu erfinden. Wespen waren seine Lehrmeister, die ihn auf den Gedanken brachten, ähnlich wie diese zernagte Holzfasern zum Bau ihres Nestes verwandten, durch Schleifen von Holz gutes Papiermaterial zu erhalten. Aus dem Buch Reich der Erfindungen von 1901 Friedrich Gottlob Keller ( )

33 Große Klette (Arcticum lappa) Patent für einen technischen Klettverschluss 1951 George de Mestral ( Velcro ® (velours und crochet )

34 Über weiche und harte Bionik

35 Victoria amazonica Der Gärtner und Hobbyarchitekt Sir Joseph Paxton nutzte seine bota- nischen Kenntnisse über das Bauprinzip der Victoria amazonica zum Entwurf des Crystal Palace für die Weltausstellung 1851 in London.

36 Der Londoner Kristallpalast von 1851 und das Blatt der Victoria amazonica

37 Radiolarien USA-Pavillon – Expo 67 Architekturbionik Buckminster Fuller

38 Weiche Bionik Bionik als Kreativitätstechnik Harte Bionik Angewandte Evolutionsbiologie

39 Winning Team A2-Modellflug- Weltmeisterschaft 1954 Beispiel für evolutionistische Bionik Ingo Rechenberg

40 Oskar Czepa (Weltmeister 1951) mit seinem A2-Flugmodell Zahnstocher Regeln für die A2-Klasse: Gewicht > 410 g Fläche dm 2

41 Formel für die Sinkgeschwindigkeit eines Flugmodells: c a = Aufriebsbeiwert g = Erdbeschleunigung = Luftdichte G = Gewicht F = Flügelfläche c w = Widerstandsbeiwert Nicht zu beeinflussen Durch Bestimmungen gegeben Aerodynamische Güte

42 Flugmodell Zahnstocher mit Vogelprofil - A2-Weltmeister 1951 ! Für Vogel und A2-Modell gilt die gleiche Strömungsphysik Gleiche Reynoldszahl !

43 Harte Bionik: 2. Kapieren vor Kopieren 1. Evolutionsdenken

44 Die platte Naturkopie ist nicht das Ziel der Bionik ! Die bionische Lösung verlässt die Fabrik Bioniker

45 2. Weltkrieg: Ewak, eine Insel im Pazifik. Ureingeborene sehen in Flugzeugen des dortigen US-Stützpunktes Göttervögel. Sie bauen Imitate aus Stroh und schlagen Landebahnen in den Urwald. Auch unsere Kultur kopiert überlegene Techniken, nicht von Aliens, sondern von der Natur, auch dann, wenn es keinen Sinn macht und sie missverstanden wurden.

46 Foto: Klaus Fiedler Rätselhaftes Insekt mit Pinselschwanz aus dem brasilianischen Urwald Unverstanden und deshalb nicht technisch nachbaubar

47 L EONARDO DA V INCI Das A und O der Bionik: Kapieren vor Kopieren Der auf den Arbeitstisch L EONARDO s gebeamte PC ist ohne Wert

48 Raoul Heinrich Francé (1874 – 1943) und sein bionischer Salzstreuer (Patent Nr ) Evolutionsbiologische Aufgabe der Mohnkapsel: Den Samen möglichst weit zu streuen ! Die Biotechnik ist der Gipfel der Technik überhaupt

49 Fliegende Samen

50 Wie gut arbeitet die biologische Evolution ?

51 Evolution einer Augenlinse

52 Verformbarer Glaskörper als Evolutionsobjekt

53 Evolutionsstrategische Optimierung eines Freiträgers mit minimalem Gewicht

54 Evolutionsstrategische Optimierung einer Fachwerkbrücke mit minimalem Gewicht

55 Dynamische Brückenoptimierung

56 Melancholie, Kupferstich von Albrecht Dürer aus dem Jahr 1514 Magisches Quadrat

57 Ende


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