PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung „Bionik I“

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1 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

2 Ergebnisse der Evolution

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4 Wundersame Technologien in der Natur

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

15 Aus der Geschichte der Bionik

16 Dädalus und Ikarus Der erste Bioniker

17 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 !

18 Die Fledermaus: Einfach zu kopierendes fliegendes Vorbild

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

20 Vor der Prüfungskommission – 14. Oktober 1897
Clément Ader ( ) 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 !

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

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

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

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

25 Zanonia-Gleiter von Igo Etrich 1906

26 systematische Studien
Otto Lilienthal ( ) Otto Lilienthals systematische Studien zum Vogelflug

27 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“

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. Rekonstruktion des Derwitz-Apparats von Otto Lilienthal

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 Young-Helmholtz Dreifarbentheorie Thomas Young ( )) 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

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

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

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

38 Weiche Bionik Bionik als Kreativitätstechnik Harte Bionik Angewandte Evolutionsbiologie

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

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

41 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

42 ! 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

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

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

45 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.

46 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

47 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

48 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 )

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