BionikNWA - Frau Woydich

Klasse 10 D

Dennis Götz – Martin Laue – Thomas Schwäble02.02.20112011

Inhalt

Was ist Bionik?.......................................................................................................................................2

Beispiele – Werkzeuge aus der Natur.....................................................................................................3

Bionik Fliegen.........................................................................................................................................4

Nie mehr putzen? Der Lotus -Effekt macht es möglich..........................................................................5

Die Natur inspiriert Architekten.............................................................................................................6

Bauweisen in der Natur..........................................................................................................................8

Quellenangabe.....................................................................................................................................10

Schwierigkeiten bei der Dokumentation.............................................................................................10

Eigenständigkeitserklärung..................................................................................................................11

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Was ist Bionik?

Das Wort „Bionik“, wird gebildet aus den Wörtern Biologie und Technik. In diesen Fällen, arbeiten beide Abteilungen miteinander. Bei Pflanzen und Tieren findet man Konstruktionen die der Mensch versucht nachzubauen. Die Bionik versucht, Ideen aus der Natur für die Technik zu übernehmen. Dabei stoßen sie auf eine faszinierende Ebene zwischen Biologie und Technik, wo wir schon oft Lösungen draus gezogen haben. Wer heute von Technik spricht, muss ebenfalls Ahnung von der Biologie haben.

Mit dem Traum vom Fliegen begann der Aufstieg der Bionik. Vögel waren Vorbilder der ersten Flugzeugbauer. Man hat Sie lange beobachtet, Experimente durchgeführt sowie versucht nachzubauen. Die ersten Flugapparate flogen nur wenige Meter weit. Die Entwicklung ging nur langsam voran, bis zum heutigen Stand.

Wir haben viele Gegenstände im Alltag, welche Vorbilder aus der Natur sind. Oft wissen wir dies gar nicht.

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Beispiele – Werkzeuge aus der Natur

Man sieht die Ähnlichkeit der Bauform des Brecheisens, in Natur und Technik. Dieses „Brecheisen“ kommt im Zahn eines Fisches vor – der Wels. Die Funktionen sind beispielsweiße Nahrungspartikel von Untergrund zu lösen oder wie bei uns als Werkzeug, den Holzboden herauszureißen. Das Besondere ist aber der an der Oberseite liegende Schlitz. Damit lassen sich z.B. Nägel herausziehen oder etwa – wie beim Wels – festgewachsene Fadenalgen abrupfen.

Der Kamm – ist eines der bekanntesten „Werkzeuge“. Auf dem Bild linken Bild ist dieser in der Natur zusehen. Er wind von Bachinsekten verwendet um Dreck und Futterreste vom

eigenem Leib „abzukämmen“.

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Bionik Fliegen

1. Otto Lilienthal

Er wurde am 23.5.1848 in Anklam geboren und war ein deutscher Flugpionier.Er studierte die Vögel sehr genau und experimentierte zunächst vergeblich mitschlagenden Flügeln. Bei seinem Studium der Vögel erkannte er als erster dieleicht gewölbten Flügel, die für den Auftrieb sehr wichtig sind. 1891 gelang esihm endlich selbst zu Segeln mit Hilfe von Weidenruten und einer 10qm großenFlügelfläche aus Baumwollstoff. 1896 verunglückte er tödlich bei einem seinerFlugversuche. Er war zu dieser Zeit durch seine Flugversuche schon sehr berühmt.1909 vollendete Igo Etrich, ein Schüler, das Werk und stellte es vor.

2. Die Vorbilder: Der Vogel und der HaiFlugzeugkonstrukteure nahmen sich den Vogel als Vorbild für die Flugzeugtechnik. Als gutes Beispiel diente hierbei der Adler: Wenn dieser beim Fliegen seine Flügel nach Außen spreizt, entstehen hierbei kleine Luftwirbel an den Spitzen. Diese stören den Flug weniger. Heutzutage besitzen die Flugzeuge hochgestellte Spitzen an den Flügelenden, so wie bei dem Adler. Auch der Hai beeinflusste die Konstrukteure. Er hat mikroskopisch feine Rillen in seiner Haut, die in Strömungsrichtung verlaufen. Die Forscher des Luft- und Raumfahrtzentrums stellten eine Folie her, die dieser Haifischhaut ähnelt. Moderne Flugzeugoberflächen werden mit dieser Haut ausgestattet. Mit dieser Methode sparen sie bis zu drei Prozent des Flugzeugkraftstoffes Kerosin. Pro Flug auf eine längere Strecke spart man bis zu 2,4 Tonnen Kraftstoff.

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Nie mehr putzen? Der Lotus -Effekt macht es möglich.

Der Lotus-Effekt ist das Naturphänomen von unbenutzbaren Pflanzenoberflächen die somit niemals verschmutzt werden können.

Dieser Selbstreinigungseffekt zeigt sich besonders eindrucksvoll bei der Indischen Lotusblüte, dem Symbol der Reinheit in asiatischen Religionen. An ihr haftet kein Schmutz, selbst Klebstoff oder Bienenhonig perlt von ihren Blättern ab, ohne auch nur die geringste Spur zu hinterlassen.

Die Ursache für diesen Besonderen schutzabweisenden Effekt ist das Biodesign dieser Pflanze, beim starken vergrößern der Blätter lässt sich nun eine mikroskopisch fein genoppte Blattoberfläche aus Wachskristall Ionen erkennen. Durch die kleinsten Noppen können die Schmutzpartikel sehr schwer auf dieser Oberfläche haften, und zum anderen läuft das Wasser in kugeliger Form ab und nimmt dabei die Schmutzpartikel auf und entfernt sie beim Ablaufen zugleich von der Blattoberfläche.

Dank dieser Erkenntnis des „Lotus-Effekt“ Prinzips werden heutzutage auf der Basis dieses Verfahrens schmutzabweisende, selbstreinigende Lacke, Farben und andere Oberflächenbeschichtungen hergestellt, die weitreichenden Anwendungsmöglichkeiten besitzen.

Beispiel:

Fassadenfarben

Autobeschichtungen

Kunststoffe und Keramik Produkte

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Die Natur inspiriert Architekten

Die bautechnische Kreativität der Natur ist offenbar grenzenlos.Heutzutage nehmen immer mehr Architekten und Ingenieure die biologischen Systeme der Natur zum Vorbild. Zum Beispiel beim Bau von Gebäuden, Brücken und Technischen Konstruktionen. Da die Natur schon seit Anbeginn der Zeit ihre Konstruktionen auf die jeweilige Situation anpassen musste sind diese stabil, flexibel, mit geringem Materialaufwand und optimal an den jeweiligen Lebensraum angepasst.

Beispiel 1./SCHNECKENMUSCHEL

Auch Amerikanische Architekten haben sich beim Bau der Valley Wind Elementarschule in Missouri (USA) von der spiralförmigen Konstruktion einer Seeschnecke inspirieren lassen,

Mit dieser stabilen Konstruktion und speziellen Form der einen Schnecke nachempfunden wurde, wurde die Fläche des Gebäudes optimal und platzsparend genutzt.

Beim Betreten des Gebäudes geht man zunächst durch einen kreisförmig angelegten Gang, von dem aus alle Klassenzimmer nach außen angelegt sind. Am Ende dieses Ganges windet sich der Flur schneckenförmig in die Mitte des Gebäudes, und hier befindet sich ein Zentralraum mit Sitzgruppen, Podium und Kleinbühne. Hier lässt sich eine funktionelle Formgestaltung erkennen.

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Beispiel 2.Der Vergleich Bambus-Halm und einem Fernsehturm

Biologische und technische Hochbauten die sich in Form und Schwerpunkt ähneln sind durchaus vergleichbar, obwohl sie sich stark im Gewicht und Höhe unterscheiden.

Diese beiden Parallelen der Konstruktionen werden nun im unteren Schaubild erläutert, in dem die Konstruktion eines Fernsehturmes mit dem Aufbau eines Riesengetreidehalms verglichen wird.

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Bauweisen in der Natur

Jedoch was die Architekten an der Natur am meisten bewundern, ist das effektive Bauen von starken Konstruktionen mit einem sehr geringen Materialaufwand.

Das Geheimnis ist das präzise Zusammenwirken von verschiedenen Verbindungen und starken Strukturen die den Schwerpunkt des Gegenstandes optimal verteilen.

Vertreter für dieses Phänomen gibt es viele Beispiele z.B. (Spinnennetze Seifenblasen...) verschiedene Pflanzen und Strukturen von verschiedenen Blättern z.B. (Seerosenblatt, Palmenblatt .....)

Leichtbaueise Beispiel Riesenseerose

Zur Verdeutlichung dieses Phänomens der Leichtbauweise hier ein Bild von der Struktur eines Riesenseerosen Blattes

Durch diese besondere Struktur die wir auf dem oberen Bild sehen können diese 2mm dicken Blätter ein Gewicht von bis zu 50 -60 Kg tragen.

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Gebäude bei denen biologische Systeme aus der Natur übernommen wurden:

<-- Olympiastadion in Pekingauch bekannt als„das Vogelnest „

<-- Millennium Dome London Es soll einen riesigen, etwas abgeplätteten Wassertropfen darstellen.

<-- Das Zeltdach des Münchener Olympiastadions

Spinnennetze waren die natürlichen Vorbilder der Architekten, bei dem Bau von diesem Gebäude.

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Quellenangabe

http://library.thinkquest.org/27810/deutsch/tiere1.html

http://www.helles-koepfchen.de/artikel/1934.html

http://www.g-o.de/dossier-detail-61-8.html

http://www.geo.de/GEOlino/technik/58976.html 

http://www.bionik-online.de/pageID_6757870.html

Das große Buch der Bionik  - Neue Technologien nach dem Vorbild der Natur / Prof.Dr.Werner Nachtigall  Kurt G. Blüchel

Zeitschrift – Bionik, das ist unsere Zukunft!

Zeitschrift – Die Natur mit der Technik verbunden.

Schwierigkeiten bei der Dokumentation

Einer der größten Schwierigkeiten bei unserer Gruppe war dass wir alle in unterschiedlichen Orten wohnen und uns somit oft nicht auf einen passenden Zeitpunkt unserer Ausarbeitung einigen konnten.

Beschaffung der Printmedien, weil in jeglichen Büchereien alle Bücher zu Thema Bionik bereits verliehen waren (Buch reservieren → Zeitaufwand )

treffen in der Experimenta (Wird noch erledigt)

aufwändige Beschaffung von hoch qualitativen Bilder im Internet

Eine weitere Schwierigkeit bestand in der sorgfältigen Auswahl unseres Modells und unserem Versuch (oft nicht durchsetzbare Versuche oder sehr teure Modelle)

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Eigenständigkeitserklärung    

Wir versichern hiermit, dass wir die vorstehende NWA-Präsentation mit dem Titel:

 

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selbstständig verfasst und keine anderen als die angegebenen

Hilfsmittel benutzt haben.

 

 

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Ort/Datum                                                 Unterschrift

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