Bionik Aktuelle Trends und zukünftige Potenziale - Institut für ...

6 Zusammenfassung
Drei Hauptstränge der Bionik
Erster und ältester
Hauptentwicklungsstrang:
Funktionsmorphologie – Form
und Funktion
6 ZUSAMMENFASSUNG
6.1 Bioniktrends
Stark vereinfachend lassen sich drei zeitlich und vom Ansatz her unterscheidbare
Hauptstränge der Bionik ausmachen, wobei der dritte
Strang maßgeblich zur Überwindung von Restriktionen der beiden
vorhergehenden beizutragen vermag. Bei diesen drei Strängen handelt
es sich um 1) die Funktionsmorphologie – Form und Funktion, 2)
die Biokybernetik – Informationsverarbeitung, Sensorik und Robotik,
sowie 3) die Nanobionik – Molekulare Selbstorganisation und Nanotechnologie.
Funktionsmorphologie
Der erste und älteste Entwicklungsstrang fokussiert auf den Zusammenhang
zwischen biologischen Formen bzw. Strukturen und deren
Funktion. Zu den bisher größten Innovationserfolgen dieser Linie
gehören der Fallschirm, der Auftrieb erzeugende Flugzeugflügel, die
Stromlinienform sowie der Klettverschluss. Solange sich die wissenschaftlichen
Naturbeobachtungen im makroskopischen Bereich bewegten,
konnten technische Umsetzungen in eben dieser Dimension
mit den jeweils verfügbaren Techniken und Materialien insbesondere
dann recht gut gelingen, wenn die interessante Funktion v. a. an die
Form und weniger an das Form gebende Material gebunden war. Für
die Auftriebsfunktion eines Flugzeugflügels ist vor allem seine Form
entscheidend, seine technische Realisierung in einem nicht-biologischen
Material ändert daran wenig. Interessant ist zudem, dass viele
Erfolgsbeispiele in diesem Form-Funktions-Strang aus dem Bereich
der Fluiddynamik stammen. Dies führt zu einer zweiten Erfolgsvoraussetzung.
Ein Teil der Errungenschaften der Bionik im Bereich der
Fluiddynamik ist der Tatsache geschuldet, dass der bionische Ansatz
Restriktionen der mathematisch-experimentellen Physik zu kompensieren
in der Lage war. Weder die analytischen noch die neueren numerischen
Modelle der Strömungsmechanik waren bisher in der Lage,
das Verhalten von Strömungen exakt genug zu berechnen bzw. vorherzusagen,
um sozusagen am „grünen Tisch“ Optimierungen vornehmen
zu können. Letztlich musste bisher immer noch ein empirisch-experimenteller
(ausprobierender) Optimierungsprozess im Strömungskanal
durchgeführt werden – und bei einem solchen Ausprobieren hat die
Evolution tatsächlich einen riesigen Vorsprung.
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