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Bionik

Gemeinsame Sprachregelung in Biologie und Technik

| Autor / Redakteur: Annedore Bose-Munde / Udo Schnell

Das komplexe Flügelschlagprinzip der Libelle wurde im Bionic-Opter von Festo erstmals technisch realisiert.
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Das komplexe Flügelschlagprinzip der Libelle wurde im Bionic-Opter von Festo erstmals technisch realisiert. (Bild: Festo)

Oft basieren industrielle Innovationen auf konstruktiven Lösungen nach einem biologischen Vorbild. Doch wenn bionische Ansätze erfolgreich für technische Umsetzungen genutzt werden sollen, müssen Verfahren und Regeln entwickelt werden, die eine Brücke zwischen den Welten schlagen.

Dass Prinzipien aus der Natur im Alltag durchaus erfolgreich funktionieren, zeigen Beispiele wie die selbstreinigende Fassadenfarbe Lotusan des Unternehmens STO, die eine große Marktrelevanz hat, oder die Wabenstrukturen in Sandwichplatten. Unternehmen verwenden zunehmend bionische Verfahren und Konzepte für die Entwicklung oder Optimierung neuer Produkte. Ansatzpunkte gibt es viele: So sollen neue Produkte durch die bionische Funktionalisierung von Oberflächen entwickelt oder ein praxisgerechter Leichtbau durch die Anwendung von Wachstumsregeln realisiert werden.

Bionische Konzepte sollen durch additive Verfahren insbesondere für belastungsoptimierte Strukturen umgesetzt und im Bereich Soft-Robotics neue Ideen für Leichtbauroboter generiert werden. Zur VDI-Fachtagung „Industrielle Anwendungen der Bionik“, die am 30. September und 1. Oktober in Esslingen stattfindet, stehen diese Themen im Fokus.

Auch in der Automobilindustrie fassen bionische Optimierungsverfahren verstärkt Fuß. Josef Dubsky, der bei der Porsche AG den Bereich Optimierungsmethoden verantwortet, nennt ein Beispiel: „Für die Strömungsberechnung nutzen wir die Möglichkeit der Topologieoptimierung, der ein Phänomen aus der Natur zugrunde liegt.“

Konzeptentwicklungstools ermöglichen effiziente Package-Lösungen

In seinem Vortrag wird er Erfahrungen und Beispiele anhand von luftführenden Geometrien sowie die momentane Prozesskette vorstellen. „Anwendungen für diese Erkenntnisse liegen in der Topologieoptimierung für Innenströmungen, beispielsweise bei der Bewertung der Ladeluftkühler-Geometrie, der Einlass- und Auslasskanäle sowie von Klimakanälen oder Abgasanlagen“, so Dubsky. Und er betont: „In der frühen Phase der Fahrzeugentwicklung sind Konzeptentwicklungstools notwendig, um effiziente Lösungen im Rahmen der Package-Vorgaben zu finden.“ Mit der bionischen Strukturoptimierung wird bereits heute in fast jedem Fahrzeug ein Großteil der Bauteile überarbeitet.

Für die Hersteller von Verbindungslösungen ist Bionik ebenfalls kein Fremdwort. Im Rahmen eines BMBF-Forschungsprojektes entwickelte beispielsweise die Fischerwerke GmbH & Co. KG aus Waldachtal gemeinsam mit dem Bionik-Innovations-Centrum der Hochschule Bremen ein neuartiges Füge- beziehungsweise Befestigungssystem für den Einsatz im Baugewerbe. Ergebnisse des Projektes Biofix sind Fügelösungen für Leichtbausysteme nach biologischem Vorbild.

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