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Bionik-Vitrine: Multimediales Lernangebot

BionikNeue Medien in der Wissenschaft erklären interessierten Laien Top-Down- und Bottom-Up-Prinzip an ausgewählten bionischen Produkten.
Die Bionik-Vitrine mit einer Vielzahl von Exponaten befindet sich in der Zoologischen Sammlung der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Sie besteht aus einer Schauvitrine, einem Laserscanner und einem Touchscreen. Die Vitrine zeigt die bionischen Vorbilder und ihre zugehörigen bionischen Produkte. Jedes Exponat ist mit einem Strichcode versehen. Über den Laserscanner können so unterschiedliche multimediale Beiträge bestehend aus Texten, Bildern, Filmen und Animationen, gestartet werden. Der Touchscreen ermöglicht eine benutzerfreundliche und leichte Bedienung.

Die multimediale Lernplattform „Bionik-Vitrine“ umfasst 13 bionische Produkte, die ein biologisches Vorbild haben. Dies sind:

  1. Autoreifen nach dem Vorbild der Katenpfoten
  2. Bionic Car
  3. Fin Ray Effect®
  4. Fluidic Muscle
  5. Haihaut-Effekt
  6. Geckoprinzip
  7. Hörsaaldecke nach dem Vorbild der Knochenbälkchen:
    Bereits im Jahr 1870 erkannte der Ingenieur K. Cullmann, dass die Knochenbälkchen genau dem Verlauf der theoretischen Druck- und Zuglinien folgen. Die Knochenbälkchen im Inneren des Knochens bilden ein schwammartiges Füllmaterial, das den Knochen äußerst stabil macht, ohne dass er schwer wird. Dieses Leichtbauprinzip wurde unter anderem bereits beim Bau des Eiffelturms im Jahr 1889 angewandt. 1968 baut der Architekt Hans-Dieter Hecker den Alten Zoologiehörsaal der Universität Freiburg. Die Deckenkonstruktion erfolgte ebenfalls nach dem Konstruktionsprinzip der Knochen.
  8. Selbstschärfende Messer
  9. Pinguindesign
  10. Inneohrprothese
  11. Schockpalette
    Beim Transport empfindlicher Güter werden stoßdämpfende Paletten eingesetzt, die Vibrationen oder Stöße wirksam abfedern sollen. Dabei wurden verschiedene Vorbilder aus der Tier- und Pflanzenwelt auf das technische Produkt übertragen.
  12. Spinnenseide
  13. Winglets

Bei den einzelnen Entwicklungsprozessen von der Idee bis zur Produktreife wird zwischen dem Top-Down und Bottom-Up-Prinzip unterschieden.

Top-Down-Prinzip – von oben nach unten
Immer wenn für die Lösung eines technischen Problems gezielt nach einer Lösung in der Natur gesucht wird, spricht man vom Top-Down-Prinzip (englisch: von oben nach unten). Kurz gesagt: Ein bereits vorhandenen Produkt soll verbessert oder weiterentwickelt werden. Dazu betrachtet man Analogien in der Natur und untersucht Lösungen, die die Natur für ein bestimmtes Problem gefunden hat und erforscht die Zusammenhänge von Form, Struktur und Funktion (Grundlagenforschung). Anschließend versucht man die biologische Lösung auf das technische Problem zu adaptieren. Ein Beispiel für einen Top-Down-Prozess ist die Verbesserung eines Flugzeuges. Hierzu untersuchen Forscher die Art und Weise, wie Vögel oder Flugsamen fliegen beziehungsweise strömungsarm durch die Luft gleiten.

Bottom-Up-Prinzip – von unten nach oben
Es gibt jedoch eine zweite Möglichkeit, um eine Erfindung zu machen – nämlich den umgekehrten Weg zu gehen: von unten nach oben. Diesen Entwicklungsweg nennt man Bottom-up-Prinzip. Dabei wird zunächst ein interessantes biologisches Phänomen gründliche untersucht und erforscht. Anschließend überlegen sich die Forscher, auf welches Produkt sich das biologische Prinzip anwenden ließe. Ein bekanntes Beispiel für diesen Lösungsweg ist der Lotus-Effekt. Hier wurde zunächst das Prinzip der schmutzabweisenden Oberfläche wissenschaftlich geklärt, um das Prinzip dann auf andere Oberflächen zu übertragen. Das Ergebnis war eine schmutzabweisende Wandfarbe.

Quellen:

  • Bionik: Patente aus der Natur, Tagungsbeiträge des 5. Bionik-Kongresses 2010, Hochschule Bremen, BIOKON, S. 58-64, ISBN: 978-3-00-033467-2
  • Die genialsten Erfindungen der Natur – Bionik für Kinder, Sigrid Belzer, Fischer-Verlag, Frankfurt am Main 2010, ISBN: 978-3-596-85389-2
  • Bionik-Vitrine: Standort: Zoologischen Sammlung der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Hauptstr. 1, 79104 Freiburg

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