Bionik
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Technik in der Natur
Die Bionik erweitert den Technikbegriff auf die Welt des Lebens: Bionik = Biologie + Technik. Ihr liegt die Idee zugrunde, dass technische Objekte und lebende Organismen in der selben physikalischen Wirklichkeit bestehen müssen. Deshalb lassen sich in beiden Welten ähnliche Prinzipien entdecken, die dieser Wirklichkeit gehorchen. Primäre Aufgabe der Bionik ist es, durch systematischen Vergleich die Parallelen und Ähnlichkeiten von lebenden und technischen Systemen heraus zu arbeiten und Ansätze für verbesserte oder neue technische Lösungen zu finden. Zusätzlich kann aber auch aus den Erkenntnissen der Bionik auf die Wirkprinzipien geschlossen werden, die Form, Struktur und Funktion eines lebenden Systems bestimmen. Die Erscheinung eines Lebewesens ist nie willkürlich, sondern berücksichtigt immer die physikalischen Gegebenheiten. Die Bionik liefert damit hilfreiche Erklärungen, warum ein Lebewesen so und nicht anders aussieht, funktioniert und handelt.
Die Natur als Entwicklungsabteilung
Wesentlich für den Nutzen der Bionik ist dabei, dass sich lebende Systeme in einer Millionen Jahre währenden evolutionären Entwicklung herausgebildet haben. Diese lange Entwicklungszeit führte zu hochspezialisierten, optimierten und teilweise verblüffenden Lösungen. Es gibt kaum ein technisches Prinzip, dass sich nicht in der einen oder anderen Form in der Natur wiederfindet. Das heißt aber nicht, dass "natürliche" Lösungen die einzig möglichen oder - nach menschlichen Maßstäben - optimalen Lösungen sind.
Warum es in der Natur kein Rad gibt
Viele technische Prinzipien in lebenden Systemen beruhen auf Zwängen, die nur bestimmte Lösungen zulassen. So wird das Prinzip des Rades - also der vollständigen Drehbewegung - in der Natur praktisch nicht genutzt. Mit Ausnahme einiger Mikroorganismen, die sich mit drehenden "Korkenziehern" vorwärts schrauben, ist diese Form der Kraftübertragung in der Natur nicht zu finden. Der Grund liegt z.B. in der Notwendigkeit, innerhalb eines größeren Organismus alle Bestandteile mit den notwendigen Grundstoffen zu versorgen. Nur so können diese Bestandteile wachsen und sich bei Bedarf regenerieren und "reparieren". Die dem Rad zugrunde liegende Drehbewegung erfordert aber eine vollständige Trennung von Drehkörper (Achse) und Halterung (Lager). Damit ist eine Verbindung dieser getrennten Bestandteile über Gefäße nicht möglich. Sie würden die Drehbewegung immer begrenzen. Die einzige Möglichkeit, Stoffe zwischen diesen Bestandteilen auszutauschen bestünde darin, den Zwischenraum als "Gefäß" für den Stoffaustausch zu nutzen. Dies würde jedoch erhebliche Dichtungsprobleme aufwerfen. Eine mechanisch belastete Durchdringung müsste sicher abgedichtet werden um den Verlust von Flüssigkeit und das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. Auch für die Kraftübertragung innerhalb eines solchen Drehsystems verfügt die Natur nicht über adäquate Mittel. Schließlich geht jede Lösung in der Natur durch geringfügige Variation aus einer vorangegangenen, funktionierenden Lösung hervor. Dieses schrittweise Vorgehen der Evolution funktioniert bei der vollständigen Drehbewegung anscheinend nicht. Da war es wohl deutlich einfacher mehrere Hebel (Knochen) mit Zugelementen (Muskeln) auszubilden um sich damit fort zu bewegen (bionische Bewegung).
Bionik und die Grenzen der Technik
Dieses kurze Beispiel zeigt, dass sich aus der "bionischen" Betrachtung Erkenntnisse über Organismen und Technik ableiten lassen. Die Bionik bietet Ansätze für komplexe technische Lösungen. Sie liefert aber auch Informationen für Grenzbetrachtungen: Was ist unter welchen Umständen möglich? Damit kann sie helfen, technische Sackgassen frühzeitiger wahrzunehmen und bessere, an die jeweilige Umwelt angepasste technische Lösungen zu finden.
Näheres zur Definition und weitere Links unter http://de.wikipedia.org/wiki/Bionik
Siehe auch
Literatur:
- Populäre Darstellung der Bionik: Bionik, Kurt G. Blüchel, C. Bertelsmann Verlag München, 2005, ISBN 3570008509
- Eine Einführung aus den 70iger Jahren: Einführung in die allgemeine Bionik, H. Heynert, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin, 1972 (nur noch im Antiquariat erhältlich)
- Eine allgemeinverständliche Darstellung mit vielen Bildern: Das große Buch der Bionik, Prof. Dr. Nachtigal/Kurt G. Blüchel, DVA München, 2000, ISBN 3421058016
- Das Skript einer Vorlesung an der TU-Berlin (beginnt bei bibu1.pdf und endet bei bibu8.pdf): http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/skript/bibu1.pdf
- http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bionik/8744
