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

Was ist Bionik

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

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

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

Unsere Vorfahren erklettern die Bäume 4 Unsere Vorfahren erklettern die Bäume

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

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

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

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

Vorbild Natur für Technologien der Zukunft

? Der Blick in die Zukunft

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

? Der Blick in die Zukunft

Bionische Fertigungstechnik

Bionik pur: Die gereiften Automobile werden eingefahren

Heute Späne Spanende Fertigung Morgen Bionik-Bad Wachsende Fertigung

Zukünftige Massenfertigung Samenzahnrad Vermehrungsbad Zukünftige Massenfertigung

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

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

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

Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

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

Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad

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

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

Materialien und Funktionswerkstoffe

Selbstausrichtung der Knochenbälkchen Werkstoff Ossit® Selbstausrichtung der Knochenbälkchen

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

Weiterentwicklung von Ossit® zum: NovoOssit Selbstheilung

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

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

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

Mobilität Ende des 21. Jahrhunderts

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

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)

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

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

Integrale Antriebe in der Natur Vogel Fisch Paramecium Aal Qualle Manta

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

Bionik der Abfallbeseitigung

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

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

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

Computation und das Globale Neurale Netz

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

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

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

Kochloiden, Robokrebse und Robobienen

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

Kochloid beim Fensterputzen

Stopfkrebse dichten einen Deich mit Annelidin® und Igerferm ®

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

… 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

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

Mikro Air Vehikel des Instituts

Schwarm-Ingenieurwesen (Hesmonik)

Schwarm künstlicher Libellen auf dem Patrouillenflug im Jahr 2070

Künstliche Libellen inspizieren einen Abwasserkanal

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

Nano-Biosensoren und „der sechste Sinn“

Molekülkescher ! Einmolekülmessgerät Seidenspinnermännchen

Die Kunst ein Molekül zu fangen und zu identifizieren

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

Libelloid mit Einmoleküldetektor eliminiert einen Kartoffelkäfer Grünblattduft Kartoffelfeld

Bionik im Bauwesen

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

Radioforen in Aktion

Bionik in der Raumfahrt

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

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

Tabacha und Tabbot

Tabbot erntet Helium drei

Ende www.bionik.tu-berlin.de

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