Die Wissenschaft, die sich damit beschäftigt, wie man Phänomene der Natur auf die Technik übertragen kann, nennt man Bionik. Viele heute unverzichtbare Produkte wie das Flugzeug, der Saugnapf und der Klettverschluss haben eines gemeinsam: die Erfinderinnen und Erfinder ließen sich von der Natur, von Tieren und Pflanzen inspirieren.
Der Begriff Bionik meint die Kombination der Begriffe Biologie und Technik. Schon vor mehr als 500 Jahren nutzte der berühmte Erfinder Leonardo da Vinci bei der Entwicklung eines Fluggerätes die Natur als Vorbild. Er beschäftigte sich intensiv mit dem Flug der Vögel, die er in die Entwürfe seiner Fluggeräte, wie zum Beispiel den Ornithopter, einarbeitete. Der Flügelschlag an sich war nicht geeignet, doch dank der Beobachtungen aus Segel- und Gleitflug erzielte er einige Erfolge und seine Arbeit wurde für die späteren Entwicklungen in der Luftfahrt genutzt.
Erfahrungsschatz. Die Natur hat im Laufe von Millionen von Jahren durch Evolution effiziente Lösungen für verschiedene Probleme entwickelt. Diese Strategien macht sich die Wissenschaft heutzutage zu Nutze, um technische Systeme zu erfinden oder zu verbessern. Der Bionik kommt vor allem im Bereich der Entwicklung nachhaltiger, effizienter Technologien eine bedeutende Rolle zu. Denn durch das Nachahmen natürlicher Prozesse und Strukturen kann es gelingen Ressourcen zu schonen, Energie effizienter zu nutzen bzw. auch umweltfreundlichere Produkte herzustellen. In herausfordernden Zeiten mit Klimaerhitzung und Ressourcenknappheit kommt der Bionik hier eine wichtige Rolle zu.
Alltägliches. George de Mestral kam die Idee zum Klettverschluss als er einen Waldspaziergang mit seinem Hund machte und sich die Samen der Klette in dessen Fell verfingen. Diesen Effekt nutzte der Ingenieur und erfand den Klettverschluss, der uns heute im Alltag häufig begegnet. Die weichen, elastischen Saugnäpfe des Kraken waren Vorbild für die Erfindung unserer Produkte mit Saugnäpfen, wie z. B. dem Pömpel/der Saugglocke oder auch Haken mit Saugnäpfen. Die kleinen, feinen Härchen an den Füßen, die es Spinnen, Libellen oder auch Echsen ermöglichen senkrechte Wände hochzuklettern, lieferten die Idee für einen Haftkleber, der vor allem im Fahrzeugbau eingesetzt wird und dessen Besonderheit es ist, dass man ihn auch wieder relativ unkompliziert ablösen kann. Den sogenannten Lotuseffekt nutzt man zum Beispiel bei Fassadenfarbe: die besondere Beschaffenheit der Oberfläche der Lotuspflanze sorgt dafür, dass Wasser einfach abperlt. Fassadenfarbe (bzw. auch Fenster) mit Lotuseffekt reinigt sich also selbst, denn der Schmutz perlt mit dem Wasser einfach ab.
Bionik am Bau. Das genaue Beobachten und Nachahmen der Natur führt auch zu innovativen Lösungen bei technischen Herausforderungen. Das Eastgate Centre in Harare, Simbabwe wurde nach dem Vorbild eines Termitenhügels gestaltet. Denn diese Bauten sind Meisterwerke der natürlichen Klimatisierung, sie halten eine konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit – unabhängig von äußeren Einflüssen bzw. hohen Außentemperaturen. Dies erreichen sie durch ein ausgeklügeltes System von Luftkanälen, die eine passive Belüftung ermöglichen. Der Architekt Mick Pearce schaffte es, das Eastgate Centre ohne herkömmliche Klimaanlage zu errichten. Es funktioniert ausschließlich mit passiven Kühlmechanismen im Gebäude, die auf natürlichen Luftströmen und der thermischen Masse der Bauteile basieren. Die Wärme wird tagsüber gespeichert und in den kühleren Nachtstunden abgegeben, unterstützt durch Ventilatoren und strategisch platzierte Öffnungen. Ein beeindruckendes Beispiel für Bionik in der Architektur, wodurch Bau- und Betriebskosten reduziert werden konnten.
Vorbilder aus der Natur: Der Oktopus nutzt Saugglocke, Termitenbauten sind Meisterwerke der natürlichen Kühlung, die Lotuspflanze lässt Schmutz und Wasser abperlen, Löwenzahnsamen waren die Vorlage für den Fallschirm.
Bekannte Architektur. Der Pariser Eiffelturm ist ein Leichtbau, der nach dem Vorbild des menschlichen Oberschenkelknochens entworfen wurde. Die Anordnung der Balken und Hohlräume sorgt für maximale Stabilität bei minimalem Materialeinsatz. Auch die Ähnlichkeit des Olympiastadion-Daches in München mit einem Spinnennetz hat seinen Grund. Otto Frei, Günther Behnisch und andere entwarfen die Seilnetzkonstruktion nach den Vorbildern von Spinnennetzen und Seifenblasen. Die Dachlandschaft ist fast 75.000 m2 groß und umspannt Stadion, Mehrzweckhalle und Schwimmbad. Genutzt wird die Leichtbauweise, die eine stabile und dennoch flexible Struktur schafft. Die verwendeten Acrylplatten in der Seilnetzkonstruktion sind leicht und halten den Regen ab.
Kleiner Exkurs zum Schluss. Die Natur dient uns Menschen bereits lange als Vorbild und Ideengeber – hier noch eine Sammlung von interessanten Anwendungen: Entenfüße mit ihren Schwimmhäuten dienten als Grundlage für die Erfindung von Taucherflossen, die Form von Vogelschnäbeln war die Basis der Erfindung der Pinzette, Löwenzahnsamen haben die Erfinder des Fallschirms inspiriert, ein Wassertropfen wiederum führte zur Produktionsidee der Lupe. Die Schuppen der Fichtenzapfen haben mit dem überlappenden Anbringen von Dachziegeln zu tun, die Schuppen von Fischen und Reptilien wiederum wurden genauer betrachtet und bei der Herstellung von Ritterrüstungen nachgeahmt.
Nützlich und erprobt. Die Bionik bedient sich also „altem Wissen“, um neue Lösungen zu entwickeln. Wir können viel lernen und nutzen, vor allem, um auch umwelt- und klimafreundliche Prozesse und Produkte zu etablieren bzw. herzustellen. Hier gibt es großes Potenzial für mehr Nachhaltigkeit und eine gute Lebensqualität auch in der Zukunft.
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Silvia Osterkorn-Lederer, Redaktion
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