Technik auf der Spur der Natur

1. April 2008, 21:00
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Noch steckt die Bionik hierzulande in den Kinderschuhen - Eine Tagung soll die Vielfalt der Anwendungen zeigen

Die Auflösung der Grenzen zwischen Natur und Technik ist seit jeher ein Faszinosum der Menschheitsgeschichte. Aber nicht nur Kunst und Sciencefiction haben sich mit der Erschaffung von Androiden und anderen Maschinen nach dem Vorbild von Lebewesen beschäftigt, auch die Wissenschaft lässt sich gern von den "Wundern der Natur" inspirieren. Immerhin experimentiert die Natur mithilfe der Evolution schon seit Millionen von Jahren an der Optimierung ihrer pflanzlichen, tierischen und menschlichen Geschöpfe.

Was mit Leonardo da Vincis Studien zum Vogelflug und der davon abgeleiteten Konstruktion von Flugmaschinen begann, wird heute als Bionik bezeichnet, eine Wortkreation aus den Begriffen Biologie und Technik. Dabei handelt es sich nicht einfach um das oberflächliche Kopieren biologischer Phänomene, wie Christian Schinagl vom Joanneum Research betont, sondern um die Analyse von natürlichen Strukturen und Funktionsprinzipien, um sie - in adaptierter Form - in technische Systeme übertragen zu können. Prominente Beispiele sind der Lotus-Effekt, der in schmutz- und wasserabweisenden Lacken Eingang fand; der Klettverschluss; von Geckofüßen abgeschaute Haftmechanismen; oder die Imitation von Haifischhaut zur Verringerung von Reibungsverlusten bei Flugzeugen

Verborgene Schätze

Während andernorts, etwa in Deutschland, Großbritannien oder Japan, Bionik bereits eine etablierte Fachrichtung ist, hat die Forschung im Grenzgebiet zwischen Biologie und Technik hierzulande noch wenig Freunde gefunden. Dabei "zeigt die Erfahrung, dass besonders erfolgreiche Innovationen meist dadurch entstehen, dass unterschiedliche Experten zusammenarbeiten", wie Schinagl beteuert. Der Systemanalytiker hat das erste österreichische Bionik-Netzwerk mitbegründete, das Ende vergangenen Jahres in den Verein Bionik Austria mündete und daran arbeitet, die "verborgenen Schätze und das dahin schlummernde Know-how" zu bergen.

"Auf vielen Biologieinstituten werden seit Jahrzehnten technisch relevante Forschungen betrieben, aber es gibt keinen Kontakt zu Technikern", hebt Schinagl die Notwendigkeit des Wissenstransfers hervor. Freilich fehle es noch an Ressourcen, unternehmerischem Mut und einem eigenen Förderprogramm, um die hiesige Bionik voranzutreiben. An einzelnen Unis gäbe es zwar schon Ansätze interdisziplinärer Arbeit, doch sei "noch viel Kleinarbeit" nötig, damit sich etwa ein Maschinenbauingenieur mit einem Insektenforscher an einen Tisch setze und umgekehrt. - So wie es derzeit in einem Joanneum-Projekt passiert, wo an Mikrorobotern gearbeitet wird.

Um bereits vorhandene punktuelle Initiativen zu vernetzen und die Vielfalt der Bionik darzulegen, veranstalten das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) und die Forschungsförderungsgesellschaft FFG morgen, Donnerstag, eine Tagung mit dem etwas irreführenden Titel "Bionik und Verkehrstechnologie". Denn die österreichischen und internationalen Vortragenden beschäftigen sich mit Verkehr nur im weitesten Sinne.

Vorgestellt werden die verschiedensten Bionik-Anwendungen: Von den Lehren, die Manager aus Naturgesetzen ziehen können über die Optimierung von Bauteilen anhand der Wachstumsregeln von Bäumen und Knochen bis hin zur Entwicklung von empfindsamen Roboterarmen. Die Eröffnungsrede wird Rudolf Bannasch vom Institut für Bionik und Evolutionstechnik an der TU Berlin halten, der unter anderem strömungsoptimierte Unterwasser-Fahrzeuge entwickelte, die der Form von antarktischen Pinguinen nachempfunden sind.

Gedankenspiele

"Das Initiieren von interdisziplinären Projekten ist schwierig", berichtet Petra Gruber, die sich an der TU Wien mit Architekturbionik beschäftigt, "aber es gibt eine sehr positive Entwicklung". Ob energieeffiziente Fassadentechnik, Materialien, die Flecht-, Web- und 3-D-Strukturen aus der Natur imitieren oder morphologische Designs - "das Feld ist riesig", schwärmt die Architektin. Das größte Potenzial sieht Gruber in der Übertragung der Charakteristika von lebenden Organismen wie Reiz-Reaktionsmechanismen auf Bauteile, die zu halbintelligenten Elementen werden - zu "smart systems".

Während Bionik im Bereich der Oberflächen- und Materialtechnologie bereits eine relativ breite Anwendung findet, bleiben andere Ideen vorerst noch reine Gedankenspiele. Wie die ausgeklügelten Navigationssysteme von Wüstenameisen eines Tages die Arbeit von Robotern im Weltall erleichtern könnten, wird der Schweizer Biologe Tobias Seidl von der European Space Agency (ESA) darlegen - die sich seit sechs Jahren einen internen Think-Tank leistet, um die Schnittstellen zwischen Biologie und angewandter Technologie auszuloten.

Zu entdecken gibt es noch viel: Eben haben US-Forscher Möglichkeiten für flexiblere Prothesen entdeckt - anhand der raffinierten Schnäbel von Tintenfischen. (Karin Krichmayr/DER STANDARD, Printausgabe, 2.4.2008)

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    Die Ähnlichkeit zwischen Vogelflügeln und den ersten Flugapparaten ist unübersehbar, wie der Flugpionier Otto Lilienthal im selbstgebastelten Eindecker zeigt.

  • Technik als Spiegelbild der Natur: links die Oberkiefer des Ameisenlöwen, rechts eine Kombizange - beide Instrumente erfüllen ähnliche Funktionen. Alle Bilder stammen aus dem Band "Faszination Bionik: Die Intelligenz der Schöpfung", herausgegeben von Kurt G. Blüchel und Fredmund Malik (2006).
    fotos: faszination bionik / werner nachtigall

    Technik als Spiegelbild der Natur: links die Oberkiefer des Ameisenlöwen, rechts eine Kombizange - beide Instrumente erfüllen ähnliche Funktionen. Alle Bilder stammen aus dem Band "Faszination Bionik: Die Intelligenz der Schöpfung", herausgegeben von Kurt G. Blüchel und Fredmund Malik (2006).

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