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TRANSCRIPT
Ingo Rechenberg
PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Bionik I“
Einführungsvorlesung
„Vorbild Natur für Technologien der Zukunft“
Was ist Bionik
1
Schleimklumpen in der Ursuppe der
Erde
2
Im Urozean entwickeln sich die
Fische
3
Vorsichtig erobert das Leben das
Land
4
Unsere Vorfahren erklettern die
Bäume
5
Die Krönung der Evolution ist
beeindruckt und denkt über die
Nutzung weiterer Evolutionsergebnisse
nach
Bionik: Studium von Ergebnissen der biologischen Evolution
aus der Sicht des Ingenieurs !
Sternstunden der Bionik 1
3. Multiwinglets
9. Sandfisch-Effekt
2. Rot-grün-blau-Farbcode
6. Neuronale Netze5. Lotus-Effekt
1. Flugzeug
4. Ablösebremse
10. Bionik-Pumpe8. Evolutionsstrategie
7. Gecko-Tape
Sternstunden der Bionik 2
11. Delfin-Modem
14. Lobster-Teleskop
18. Micro-Air-Vehicle19. Riblet-Oberfläche
15. Nebelkollektor-Käfer
16. Hai-Antifouling
17. Berwian
12. Mottenaugen-Effekt 13. Künstlicher
Spinnenfaden
20. Wirbeldämpfungdurch Fischschleim
Vorbild Natur für
Technologien der Zukunft
Der Blick in die Zukunft ?
Flugmaschinen schwerer als Luft sind nicht möglich
L. K. (1895)Lord Kelvin
Der Blick in die Zukunft ?
Bionische Fertigungstechnik
Bionik pur: Die gereiften Automobile werden eingefahren
Heute
Spanende Fertigung
Wachsende Fertigung
Bionik-Bad
Späne
Morgen
Samenzahnrad
Vermehrungsbad
Zukünftige Massenfertigung
Maßstabsänderung durch
skaliertes Wachstum
Skalierer
Von „Makro“
zu „Nano“
Zwei neue Wissenschaften entstehen
Replionik
Auxonik
Wissenschaft selbst replizierender Strukturen
Wissenschaft wachsender Strukturen
Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Nahrungsmoleküle
Startmolekül
Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Dissoziation
Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
MorphJet 7
MorphJet 7
MorphJet 7
Morphofluid nachfüllen
Morphokeim einsetzen
Produkt im GNN anwählen
Phänodukt entnehmen
GNN
M o rp h J e t7
www
3D-Drucker durch
simuliertes Wachstum
Streichen ErntenFormieren
Vo lta
Elektrode Elektrode
Die Solarfarbe BRESOPAN
® (self breeding solar paint)
Materialien und Funktionswerkstoffe
Selbstausrichtung der Knochenbälkchen
Werkstoff Ossit®
Ossit
®-Brücke am Eröffnungstag
20 Tage später
05t,55t,2 t0
40 Tage später60 Tage später
Selbststrukturierung einer Ossit ®-Brücke
unter zunehmender Belastung
In der Zukunft:
NovoOssitWeiterentwicklung von Ossit® zum:
Selbstheilung
NovoOssit
Straße der Zukunft
Durch Selbstheilung wird eine Haltbarkeit von 50 Jahren garantiert
Straßenschäden wachsen zu
Annelidin
®
Ingerferm
®
Drei weitere bionische Werkstoffe der Zukunft
Wassermörtel nach dem Vorbild der Wattwürmer (Phylum annelida)
Wasserverfestiger nach dem Vorbild der Schleimaale (Inger)
Resilinex
®
Fast perfekter Gummi nach dem Vorbild des Rückschnellproteins (Resilin) in den Flügelgelenken der Heuschrecke
Ohne den biologischen Gummi Resilin könnte der Floh nicht mit 200 g beim Absprung beschleunigen
1020
3040 50
100
60cm
cm
Wirkungsgrad 99%
Resilinex ®-Superball des Jahres 2060
Mobilität Ende des 21. Jahrhunderts
Verkehrsflugzeug der Zukunft
80% weniger Treibstoff als 2010 durch:
Multiwinglets (Vorbild Vogel)
Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch)
Integralantrieb (Vorbild Schwingenflug)
Nachgiebige Oberfläche (Vorbild Delfin)
Verkehrs U-Boot der Zukunft
90% weniger Treibstoff als 2010 durch:
Elastisch dämpfende Haut (Vorbild Delfin)
Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch)
Mikro-Blasenschleier (Vorbild Pinguin)
Integralantrieb (Vorbild Qualle)
Das Propeller-Sieb-Modell
Sieb
Propeller (erzeugt Schub))
(erzeugt Widerstand)
Propeller Strahl
Sieb Nachlauf
Verlu
sten
ergie
Keine
beweg
te L
uftZwei Propeller-Sieb-Vehikel durchfliegen einen Raum
Integrale Antriebe in der Natur
Fisch
Vogel
Paramecium
Qualle
Manta
Aal
Schaumschläger
Ein unmöglicher Antrieb
2000 auf dem Fährschiff bei Gibraltar nach Afrika
Bionik der Abfallbeseitigung
Entwicklung der Protein-Mimese
2010
PROMIM®
?2010
AugenlinseSpinnenfaden
Nervenzelle
LEGO
Biologische LEGO-Moleküle Aminosäuren ( 20 Elemente )
Protein Moleküle
PROMIM Moleküle
Bionik LEGO-Moleküle
24 Elemente
Alles auf einen Haufen
Abbau von PROMIM- Produkten
Beschleuniger
Computation und das Globale Neurale Netz
Das „world wide web“ (www) 2010
Von Neumann Maschinen
Das „Global Neural Net“ (GNN) 2070
Neuronen-Computer
An künstliche Sinnesorgane angekoppeltes Paralleles Neuronales Netz (PNN)
„Das Zweitgehirn in der Hosentasche“
Kochloiden, Robokrebse und Robobienen
Künstliche Marienkäfer (Studie)
Vorbild für eine „bionische Putzschabe“
Kochloid beim Fensterputzen
Stopfkrebse dichten einen Deich mit Annelidin® und Igerferm
®
Annelidin
®
Ingerferm
®
Wassermörtel nach dem Vorbild der Wattwürmer (Phylum annelida)
Wasserverfestiger nach dem Vorbild der Schleimaale (Inger)
Zur Erinnerung !
… An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf.
… Sie hatten etwa den Umfang einer Walnuss, die noch in der grünen Schale steckt.
… Zapparoni, dieser Teufelskerl, hatte wieder einmal der Natur ins Handwerk gepfuscht… Wahrscheinlich saß er dort behaglich bei seinen Büchern und verfolgte zuweilen auf dem Bildschirm, was ihm die „Glasbiene“ sendete.
Roman (1957)
Rekonstruktion von Jüngers Glasbiene
Text
Biene und
Micro Air Vehicle (MAV)
Mikro Air Vehikel
des Instituts
Schwarm-Ingenieurwesen (Hesmonik)
Schwarm künstlicher Libellen auf
dem Patrouillenflug im Jahr 2070
Künstliche Libellen inspizieren einen Abwasserkanal
Lawinenopfer unter den Schneemassen
Elektrischer Sinn des Hais
Beutetiere unter dem Meeresboden
Libelloide formen eine Antenne zur Detektion von Lawinenverschütteten
Nano-Biosensoren und „der sechste Sinn“
Einmolekülmessgerät
Seidenspinnermännchen
Molekülkescher
!
Die Kunst ein Molekül zu fangen und zu identifizieren
Einmoleküldetektion durch eine Katalysatorkaskade
Rezeptor
Signalmolekül100
10 000
Katalysator
Katalysator
Katalysator
1
Kartoffelfeld
Libelloid mit Einmoleküldetektor
eliminiert einen Kartoffelkäfer
Grünblattduft
Bionik im Bauwesen
Zukunft:
Radiforen begründen
die Fundamente
von Hochhäusern
Tamariske: Wurzeltiefenrekord 65 m
radix = Wurzel
forare = bohrenLatein:
Radioforen in Aktion
Bionik in der Raumfahrt
Von-Neumann-Sonden streunen im All
Terraleben breitet sich aus
Venus Ballon versprüht ABOs (Artifizielle Ballon Organismen)
Terraforming der Venus im Jahr 2090
Venus Atmosphäre
96.5% C
3.5% N2
O2
Tabbot erntet Helium drei
Ende
www.bionik.tu-berlin.de
Aus dem Inhalt des Romans:
Der ausgediente preußische Rittmeister Richard bewirbt sich um eine Stelle im Unternehmen des Konzernchefs Zapparoni. Zapparoni stellt miniaturisierte Maschinen und Spielzeuge her. Die Stelle soll auf PR-Tätigkeit hinauslaufen, die Richard missbilligt. Sind doch er und seine Kavallerie-Kollegen durch Maschinen (Panzer ersetzen Kavalleriehelden) erniedrigt worden. Auf das Vorstellungsgespräch wartend beobachtet Richard im Garten von Zapparonis Villa gläserne Bienen, wie sie von Blüte zu Blüte fliegend Nektar saugen, aber nicht (nachhaltig) bestäuben. Schließlich zerstört Richard einen der Mikroroboter und lehnt die angebotene Stelle ab. Erst auf Zapparonis Drängen erklärt er sich bereit, die Rolle eines Vermittlers zwischen den Ingenieuren und den Arbeitern der Fabrik zu übernehmen