Bionik ein dynamischer Prozess Die Erforschung der Evolution und die Entwicklung der technischen Kultur

Die Anfänge Der Traum vom Fliegen Ikarus sollte Scheitern Leonardo da Vinci ( 1452-1519) Künstler und Universalgelehrter konstruierte legendäre Flugmaschinen nach dem Beispiel der Natur 1989 – Jahre danach testete der Rugbystar Rory Underwood den Nachbau…

Bionik eine vernetzte Wissenschaft robuste Materialien optimierte Mobilitätstechniken energieeffiziente Bau- und Wohnformen durchdachte Informations-und Kommunikationsmechanismen hochsensible Wahrnehmungssensoren hocheffiziente Organisationsformen

Lernen von der Natur Minimum-Maximum- Prinzip Entwicklung im Versuchs – Irrtums-Prozess als Methode Optimierung des Ganzen statt Maximierung des Einzelelements Feinabstimmung gegenüber der Umwelt Nutzung der Sonnenenergie Vernetzung statt Linearität Multifunktionalität Recyclingfähigkeit für Nachhaltigkeit

Bionik als Impulsgeber Auto-, Flugzeug-, Schiffs-, Bahn,-, Flugzeugbau Architektur Werstofftechnik Informatik Maschinentechnik Computertechnik Medizin Kosmetik…

Wunderwerk Natur und Wunderforschung „es gibt keine Wunder für den, der sich nicht wundern kann“ Was Kinder interessiert?- „ Wunderforschung“ ein lebenslanges Experiment Entdecken Entschlüsseln Übertragen Modellbau und Konstruktion Anwenden

Den Alltag erforschen Begegnung mit bionischen Phänomenen im Alltag- Entwicklung eines Portfolios-Prozessdokumentation und ein Spaziergang im Wald…….

Die Pflanze als Erfinder Raoul Francé in 1899

Bauen und Architektur 1.Stabilität durch Knicke und Falten 2.Sandwichstrukturen 3.Bienenwabe- Wespennest optimale Räume und stabile Strukturen durch Selbstorganisation im Material 4.Vorbild Fächerpalme 5.Pflanzentürme- Getreide- Bambus- und Schachtelhalme natürliche T- Träger durch Hohlräume im Zellaufbau flexible Stapelkonstruktionen stabile Röhre durch Ringknoten mit vernetzten Fasern

Oper Sydney Oper Sydney

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Taipei 101, 508 m, Taipeh ( Taiwan) Stapel und Pendel Taipei 101, 508 m, Taipeh ( Taiwan) Stapel und Pendel

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Baumaterialien Sperrholzplatten- vernetzte Faserschichten Biegsamkeit –Vorbild Zellwandaufbau bei Gräsern Papier- Bau der Wespen Betonhart- Schnecken und Muscheln- Perlmutt- weiche und harte Stoffe werden kombiniert - Plättchenstapel umgeben von einer Matrix- als Vorbild für unkaputtbare Verbundmaterialien- Stahlbeton-Druck- und Zugfestigkeit

Wärmedämmung Wärmedämmende Materialien – Vorbild Eisbärenfell- ein System zur Umwandlung und Speicherung von Sonnenenergie in Wärme Doppelwandige Haarzylinder- Umwandlung des kurzwelligen Lichtes in langwelliges Wärmelicht- schwarze Eisbärhaut als Wärmespeicher

Fortbewegung und Mechanik der Propeller als Antriebssystem in der Luftfahrt-Vorbild- Ahorn- Samen verbreiten sich durch Windflug- Drehpunkt-Samenkapsel- Rotation und Hub Experiment) Rotortechnik nach Vorbild der Libelle Rückstoßtechnik – der Düsenantrieb der Quallen und Tintenfische – Impuls und Impulserhaltung

Ein Fallschirm aus Härchen Der sichere Sturz in die Tiefe- Samenkörper des Wiesenbocksbartes „ Pusteblume“- der Schwerpunkt ist weit unten gelagert und die tragende Fläche des Härchenschirmes ist nach oben gebogen- stabiles kontrolliertes Fliegen

Pflanzenmuskeln- Material und Motor

Düsenantrieb aus dem Meer

Laufen Springen Kriechen Dehnen Schleichen Gehen Krabbeln Rollen Greifen Öffnen Schließen Öffnen Zusammenziehen Strecken Dehnen Laufen Springen Kriechen Tanzen Schleichen Gehen Krabbeln Rollen Greifen Öffnen Schließen Gehen Zusammenziehen Strecken Dehnen Schleichen Gehen Krabbeln Rollen…

Zusammenspiel Gelenken Knochen Muskeln -Spieler und Gegenspieler z.B. Beuger und Strecker am Arm Sehnen und Bänder Nerven

Neue Materialien und Technologien

Bioverbundstoffe Abb. Karosserieteile bestehen aus einem Flachs- Baumwollgewebe gtränkt mit einem leinöl- Acrylat.Die Flachsfaser sorgt für Stabilität, Baumwolle ist dehnbar und kann Schläge abdämpfen. Kombination von sehr leichten stabilen Pflanzenfasern mit einer Matrix aus herkömmlichen zunehmend auch biologisch abbaubaren Kunststoffen.

Vorbild - Baum Nachwachsend, abbaubar, recycelbar Struktur von Massivholz-= Bioverbundsystem Lignin- natürliches Polymer als Füll- und Stützmaterial für Druckfestigkeit In diese Matrix sind unzählige Fasern aus Zellulose eingebettet. Diese nehmen die Zugkräfte auf. Im Verbund besteht dieser Hochleistungsverbund den gewaltigen Stürmen und trägt die Last meterhoher Baumkronen.

Abb. Verbund aus Biokunststoff auf der Basis von einem Gemisch aus Maisstärke und Sojaöl werden Flachsfasern eingebracht- der Kern besteht aus Korkmatten

Abb.Basaltfaser-Steinfaser- temperatur und chemikalienbeständig

Hüllen und Schichten Oberflächenmaterialien die Schmutz abweisen, Schadstoffe abbauen, Bakterien bekämpfen oder sich bei Rissen und „ Kratzern selbst heilen können , sind durch neuartige Technologien im Mikro – und Nanobereich möglich.

Abb. Naturvorbild- Lotoseffekt- Oberfläche ist in Anlehnung an das Lotosblatt noppenartig geformt. Wasser perl tab und nimmt aufgelagerte Schmutzpartikel mit. Anstriche für Außenfassaden. Nanostruktur des Lotosblattes. unten- Lotoseffekt- Nano

Selbstheilende Kunststoffe ahmen das Prinzip der Haut nach-Membranaufbau Abb. Prinzip –selbstheilender Kunststoff- Zikulation einer Reperaturflüssigkeit in einem materialinternen Kapillarsystem

Schadstofffilter Schmutz .Lärm, Strahlungen, Feinstaub- um Luftqualität- Gebäudeoberfläche kann hier als Filter dienen. Lebensqualität in Ballungszentren verbessern Abb. Buchsbaumart bewachsenen Flächen überziehen die Fassade- vertikaler Garten besteht aus einem mit Substrat gefüllten Stahlboxen

Falten Gefaltet- Technik des Faltens stabilisiert und formt zugleich. Einfachste Variante um aus einer 2-dimensionalen Fläche eine stabile dreidimensionale Struktur zu bauen. Falten

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Wachsend, der Form folgend CAD generierte Modelle und Objekte lassen sich in einem material-additativen Verfahren in „3D“ ausdrucken. Das Computermodell wird rechnerisch in feine Schichten zerlegt, die danach lagenweise wieder aufgebaut werden. Flüssiger Kunststoff z.B. Epoxydharz wird durch einen so computergesteuerten Laser schichtweise verfestigt.

Stereolithografieverfahren

Dreidimensionaler Druck Ähnlich einem Tintenstrahldrucker der räumlich druckt, wird ein Pulver mit einem Binder in Schichten aufgetragen, um dreidimensionale Objekte herzustellen. Das Verfahren ist relativ preisgünstig. Als Materialien kommen Stärke, Gips oder kunststoffbasierte Massen in Frage. Während des Konstruktionsprozesses verteilt der Druckkopf kontinuierlich das Bindemittel auf dem Sand in Schichtstärken von 5-60 mm.. -2 Wochen maschinelles Drucken und eine Woche nachschleifen von Hand. Abb. Raumgroßer Pavillion, Radiolaria- Andrea Morgante

Aufgeblasen Von der Luft getragende Strukturen- Membranteile Tragwerke- Brücken Raumsysteme- Trennwände- Raumkörper Möbel- Metallhocker

Abb. Mobiles Trennwandsystem, das sich in der Tasche transportieren lässt.12kg- in 10 min aufgeblasen

Ein ganz neues Feld der Forschung sind neben den aufgeblasenen- inflated die deflated Strukturen. Auch über die Abwesenheit von Luft können Konstruktionen stabil gehalten werden. Vakuumgehaltene Membranstrukturen haben eine Füllung, die durch den Druck der äußeren evakuierten Hülle stabilisiert wird. Ein alltägliches Beispiel sind Kaffepulverblöcke als pneumatische Objekte.

Abb. Vakuumstabilisierte Brücke aus 40. 000 Kunststoffbällen Abb. Vakuumstabilisierte Brücke aus 40.000 Kunststoffbällen. Die Spannweite des Bogens beträgt 10 m.

Abb. Auch Blech lässt sich aufblasen Abb. Auch Blech lässt sich aufblasen. Aufeinandergelegte Bleche lassen sich auch entlang der Ränder verschweißen, sodass sie als geschlossene Kissen aufgeblasen werden können. Das Aufblasen der Objekte erfolgt mit Wasser bei einem Druck von 6-50 bar. Abhängig von der Blechstarke und der Form des Objektes. Bei gleichem Materialaufwand sind die so erzeugten Formen stabiler als vergleichbare Formen aus gekanteten Blechen, Es lassen sich transportable Bauelemente denken, die erst auf der Baustelle aufgeblasen werden.

Rematerialisierung- Second Life Re-Growing- Nachwachsend Re- Cycelt- Kreislaufsysteme Re-used- Wiederverwendet

aus Christiane Sauer, Made of aus Christiane Sauer, Made of.. Neue Materialien für Architektur und Design, Gestalten Berlin 2010, ISBN 978-3-89955-293-5