PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung „Bionik I“ 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

Ergebnisse der Evolution

Wundersame Technologien in der Natur

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

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

Bombardierkäfer mit Flammenwenwerfer Wundersame Technologien in der Natur 3 Bombardierkäfer mit Flammenwenwerfer

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

Fangreuse der Köcherfliegen Larve Wundersame Technologien in der Natur 5 Fangreuse der Köcherfliegen Larve

Fallgruben des Ameisenlöwen Wundersame Technologien in der Natur 6 Fallgruben des Ameisenlöwen

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

Wasserspinne in ihrer Taucherglocke Wundersame Technologien in der Natur 8 Wasserspinne in ihrer Taucherglocke

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

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

Aus der Geschichte der Bionik

Dädalus und Ikarus Der erste Bioniker

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

Die Fledermaus: Einfach zu kopierendes fliegendes Vorbild

Entwürfe für eine Flugmaschine (1497 - 1500) Leonardo da Vinci (1452-1519) Leonardo da Vinci Entwürfe für eine Flugmaschine (1497 - 1500)

Vor der Prüfungskommission – 14. Oktober 1897 Clément Ader (1841-1925) Vor der Prüfungskommission – 14. Oktober 1897 Der Avion III von CLÉMENT ADER macht nur kleine Hüpfer Kann nicht fliegen: Es fehlt das Höhenleitwerk zur Längs-Stabilisierung !

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

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

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

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

Zanonia-Gleiter von Igo Etrich 1906

systematische Studien Otto Lilienthal (1848-1896) Otto Lilienthals systematische Studien zum Vogelflug

Die Entdeckung der gerundeten Profilnase . . . 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“

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. Rekonstruktion des Derwitz-Apparats von Otto Lilienthal

Das Höhenleitwerk - Das A und O der Fliegekunst

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

1801 stellte der Physiker Thomas Young die Hypothese auf, dass unser Auge alle Farbempfindungen aus drei Grundfarben zusammensetzt Young-Helmholtz Dreifarbentheorie Thomas Young (1773-182)) Farbfilm 400 500 600 700 N o r m i e t E p f n d l c h k Wellenlänge / nm Auge Monitor 3-Chip Kamera

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

technischen Klettverschluss 1951 Große Klette (Arcticum lappa) George de Mestral (1907-1990 Velcro ® („velours“ und „crochet“ ) Patent für einen technischen Klettverschluss 1951

Über weiche und harte Bionik

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.

Der Londoner Kristallpalast von 1851 und das Blatt der Victoria amazonica

Architekturbionik Radiolarien USA-Pavillon – Expo ’67 Buckminster Fuller Radiolarien Architekturbionik USA-Pavillon – Expo ’67

Weiche Bionik Bionik als Kreativitätstechnik Harte Bionik Angewandte Evolutionsbiologie

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

Oskar Czepa (Weltmeister 1951) mit seinem A2-Flugmodell „Zahnstocher“ Regeln für die A2-Klasse: Gewicht > 410 g Fläche 32-34 dm2

Formel für die Sinkgeschwindigkeit eines Flugmodells: g = Erdbeschleunigung Nicht zu beeinflussen r = Luftdichte G = Gewicht Durch Bestimmungen gegeben F = Flügelfläche cw = Widerstandsbeiwert Aerodynamische Güte ca = Aufriebsbeiwert

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

Harte Bionik: 1. Evolutionsdenken 2. Kapieren vor Kopieren

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

2. Weltkrieg: Ewak, eine Insel im Pazifik 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.

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

Der auf den Arbeitstisch LEONARDOs „gebeamte“ PC ist ohne Wert Das A und O der Bionik: Kapieren vor Kopieren LEONARDO DA VINCI Der auf den Arbeitstisch LEONARDOs „gebeamte“ PC ist ohne Wert

Raoul Heinrich Francé (1874 – 1943) Die Biotechnik ist der Gipfel der Technik überhaupt Evolutionsbiologische Aufgabe der Mohnkapsel: Den Samen möglichst weit zu streuen ! und sein bionischer Salzstreuer (Patent Nr. 723 730)

Fliegende Samen

Wie gut arbeitet die biologische Evolution ?

Evolution einer Augenlinse

Verformbarer Glaskörper als Evolutionsobjekt

Evolutionsstrategische Optimierung eines Freiträgers mit minimalem Gewicht

Evolutionsstrategische Optimierung einer Fachwerkbrücke mit minimalem Gewicht

Dynamische Brückenoptimierung

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

Ende www.bionik.tu-berlin.de