Bionik

Was versteht man unter Bionik?

Bionik verbindet Biologie und Technik. Dabei werden Strukturen, Funktionen oder Prozesse aus der Natur untersucht und ihre Funktionsprinzipien auf technische Anwendungen übertragen. Die Natur dient als Vorbild, wird aber nicht einfach kopiert.

Wie entsteht eine bionische technische Lösung?

Zuerst wird ein biologisches Vorbild untersucht. Dann wird sein Funktionsprinzip erkannt und abstrahiert. Anschließend wird dieses Prinzip auf eine technische Anwendung übertragen. Beispiel: Klette → Widerhaken → Klettverschluss.

Wie funktioniert der Klettverschluss nach dem Vorbild der Klette?

Die Früchte der Klette besitzen viele kleine elastische Haken, die sich im Fell von Tieren oder an Kleidung festhalten. Beim Klettverschluss besitzt ein Band viele kleine Haken und das andere viele Schlaufen. Die Haken verhaken sich in den Schlaufen und können beim Auseinanderziehen wieder gelöst werden.

Was ist der Lotuseffekt?

Der Lotuseffekt beschreibt die starke Wasser- und Schmutzabweisung bestimmter Oberflächen. Lotusblätter besitzen eine mikroskopisch raue Oberfläche mit kleinen Noppen und einer Wachsschicht. Wasser haftet dadurch schlecht, bildet Tropfen und rollt ab. Dabei nimmt es Schmutzpartikel mit.

Wie wird der Lotuseffekt technisch genutzt?

Das Prinzip wird für wasser- und schmutzabweisende bzw. selbstreinigende Oberflächen genutzt, zum Beispiel bei Fassadenfarben. Wasser perlt ab und nimmt dabei Schmutz mit.

Warum ist die mikroskopisch raue Oberfläche beim Lotuseffekt wichtig?

Durch die feinen Noppen besitzt ein Wassertropfen nur wenige Kontaktpunkte mit der Oberfläche. Dadurch haftet er schlechter und kann leichter abrollen.

Nenne weitere Beispiele für Bionik und ihre natürlichen Vorbilder.

Haifischhaut → strömungsgünstige bzw. bewuchshemmende Oberflächen; Termitenbau → Gebäudebelüftung; Bienenwabe → stabiler Leichtbau; pflanzliche Selbstheilung → selbstheilende Werkstoffe; menschliche Gliedmaßen → bionische Prothesen.

Wie dient Haifischhaut als Vorbild für technische Oberflächen?

Die feine Struktur der Haifischhaut erschwert Anlagerungen und kann den Strömungswiderstand verringern. Nach diesem Vorbild entwickelte Oberflächen können zum Beispiel bei Schiffen eingesetzt werden, um Bewuchs, Reibung und Treibstoffverbrauch zu reduzieren.

Welche Vorteile können bionische Produkte haben?

Bionische Lösungen können Material und Energie sparen, Schadstoffe reduzieren, Ressourcen schonen, technische Produkte effizienter machen und langlebige oder selbstreinigende Lösungen ermöglichen. Dadurch können sie zur Nachhaltigkeit beitragen.

Erkläre Bionik anhand von Klettverschluss und Lotuseffekt.

Bionik bedeutet, Funktionsprinzipien aus der Natur auf technische Anwendungen zu übertragen. Beim Klettverschluss dienen die kleinen Haken der Klettenfrucht als Vorbild für ein Haken- und Schlaufenband. Beim Lotuseffekt dient die mikroskopisch raue und wasserabweisende Oberfläche des Lotusblattes als Vorbild für selbstreinigende Oberflächen. Wasser perlt ab und nimmt Schmutz mit.