PDA

View Full Version : Technik - Technik aus der Natur



Cobra
29.04.2006, 13:18
Ingenieure lassen sich von Pflanzen und Tieren inspirieren. Für den Bau von Robotern nutzen sie Prinzipien, die von der Evolution im Laufe von Millionen Jahren optimiert wurden
Die Berechnungen unserer Ingenieure haben ergeben, daß Hummeln nicht fliegen können. Weil sie das nicht wissen, fliegen sie trotzdem." Dieser Spruch steht auf einem Plakat in einer Fertigungshalle beim Flugzeugbauer Boeing. Kein Wunder, daß menschliche Konstrukteure angesichts vieler genialer Lösungen der Natur ins Grübeln geraten. Allerdings rechnen sich deren "Entwicklungszeiten" in Millionen von Jahren. Dann aber ist der Erfolg garantiert. Er ist das Ergebnis unzähliger Veränderungen auf der molekularen Ebene von Organismen. Mit immer neuen Feinjustierungen schickt die Natur ihre weiterentwickelten Lösungen in ein nie endendes Wettrennen. Das Zusammenspiel von Mutationen und Selektion sorgt dafür, daß sich immer nur die jeweils am besten angepaßten Lebensformen durchsetzen können. Auf dem optimierten Bauplan können nachfolgenden Generationen aufbauen, um ihn in immer neue Richtungen weiterzuentwickeln.
Warum nicht von der Natur lernen, wie sich erfolgreiche Organisationsformen und Konstruktionsprinzipien auf die Technik übertragen lassen? Genau damit beschäftigt sich die Bionik. Der Ausdruck setzt sich aus den Begriffen Biologie und Technik zusammen. Auf das Forschungsgebiet wurde die US-Luftwaffe zu Beginn der sechziger Jahre aufmerksam. Ihr hatten es vor allem die Fähigkeiten von Fledermäusen angetan. Mit Hilfe eines biologischen Sonars vermögen die Tiere ihre Beute im Dunkeln punktgenau zu orten. Eine dem Fledermaus-Sonar abgekupferte Richtungsortung sollte die Radartechnik um Größenordnungen leistungsfähiger machen, so der Plan. Zwar scheiterte das Vorhaben seinerzeit. In einem anderen Fall wirkte die Bionik jedoch im buchstäblichen Wortsinn beflügelnd. So entstand ein Jagdflugzeug mit verstellbaren Tragflächen, die sich, ähnlich wie die Flügel beim Sturzflug eines Vogels, an den Rumpf anlegen lassen.


Die Militärs waren freilich nicht die ersten, die auf der Suche nach technischen Innovationen im reichen Fundus der Natur stöberten. Schon den Künstler, Architekten und Naturforscher Leonardo da Vinci hatte der Traum vom Fliegen zu präzisen Detailstudien inspiriert, in welchen er das Kräftespiel beim Vogelflug genau analysierte. Die Zeichnungen, die er 1505 in einem Buch über den Vogelflug veröffentlichte, waren als Vorlage für die Entwicklung von Flugmaschinen gedacht.
Dieser Traum sollte sich rund 400 Jahre später verwirklichen. Während Otto Lilienthals Zweidecker mit fächerartig bespannten Segmenten noch an den Bau von Insektenflügeln erinnert, steht für die Tragflächen moderner Flugzeuge unverkennbar der Flügel der Vögel Pate. Bewegliche Teile an den Spitzen der Tragflächen erfüllen dieselbe Funktion wie die Handschwingen bei einem segelnden Adler. Statt eines großen Wirbels entstehen nur kleine Verwirbelungen; das spart Energie.

Weil das Fliegen in der Luft viel mit dem schnellen Gleiten durch Wasser gemein hat, haben Flugzeugkonstrukteure Anleihen auch bei den Meeresbewohnern genommen. Windkanalversuche mit Modellen haben gezeigt, daß Haifische schneller schwimmen, als es ihre Körperform eigentlich erlaubt. Des Rätsels Lösung: Ihre Haut besteht aus vielen kleinen, rauen Plakoidschuppen. Angeordnet in feinen Längsrillen, kanalisieren diese das am Körper vorbeiströmende Wasser und senken so den Reibungswiderstand. Das Prinzip haben Forscher des US-Unternehmens 3M auf die Aerodynamik übertragen und eine spezielle Folie entwickelt. Dabei ahmt ein 0,2 Millimeter tiefes Sägezahnprofil den Mechanismus der Haifischhaut nach. Versuche mit Flugzeugen, bei denen Teile mit der "Riblet-Folie" überzogen wurden, haben gezeigt, daß sich so der Treibstoffverbrauch auf Langstreckenflügen um ein bis zwei Prozent senken läßt.
mehr... (http://www.welt.de/data/2006/04/29/880091.html?s=2)