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Bild 1 von 11. Flosse in Wellenform: . Dank seiner Flossen kann der Buckelwal extrem ausgefeilte Manöver schwimmen. Auch die Flugzeug-Industrie ist interessiert, denn die wellige Flosse ist eine gute Tragfläche. Mit dieser Form könnte die Sicherheit und Wendigkeit von Flugzeugen gesteigert werden. Bildquelle: Keystone.
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Bild 2 von 11. Der Traum vom Fliegen war der Ursprung der Bionik. Leonardo da Vinci studierte im 15. und 16. Jahrhundert den Vogelflug und konstruierte nach dessen Vorbild seine berühmten Flugmaschinen. Trotz umfangreicher Studien waren seine Konstruktionen aber zum Scheitern verurteilt, denn die menschliche Muskelkraft reicht nicht aus, um damit zu fliegen. Bildquelle: Keystone.
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Bild 3 von 11. Die Samen der Pusteblume waren Vorbild für den ersten funktionierenden Fallschirm. Der Engländer Sir George Cayley (1773-1857) erkannte, dass die Samen stabil im Wind schweben, weil ihr Schwerpunkt weit unten liegt und die tragenden Flächen nach außen hochgebogen sind. Bildquelle: Keystone.
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Bild 4 von 11. Das Eisbärenfell hat es in sich: Jedes einzelne Haar ist im Querschnitt durchsichtig und hohl. Die Sonnenstrahlen werden durch diese Haarkanäle auf die schwarze Haut des Eisbären geleitet und in Wärme umgewandelt. Die Fettschicht der Haut speichert diese Wärme. Das Eisbärenfell ist Vorbild für wärmedämmende Textilien oder Dämmmaterialien. Bildquelle: Reuters.
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Bild 5 von 11. Muscheln schützen sich mit einer Perlmuttschale, die so stabil ist, dass Bioniker alles daran setzen, sie nachzubauen. Das Geheimnis liegt im Aufbau des Perlmutts: Kalkstrukturen sorgen dafür, dass die Schale nicht nachgibt. Dazwischen gelagert ist ein System von «Stoßdämpfern» aus Chitin und Eiweiss, das dafür sorgt, dass die Schale nicht bricht. Bildquelle: Keystone.
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Bild 6 von 11. Die Natur hat sich für die Bäume optimale geometrische Formen ausgedacht, die Druck, der durch den Wind oder schweren Schnee entsteht, ableitet. So ist beispielsweise die Astgabel perfekt ausgerundet und dadurch äusserst stabil. Bei medizinischen Implantaten wird die Baum-Geometrie bereits eingesetzt. Bildquelle: Keystone.
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Bild 7 von 11. Die spezielle Haut der Haie verringert den Oberflächenwiderstand. Sie besteht aus winzigen Schuppen mit einem Grat entlang der Mitte. Zwischen den Graten bildet sich eine dünne Wasserschicht, die beim Schwimmen den Reibungswiderstand verringert. Ein Effekt, der zur Reduktion des Treibstoffverbrauchs für Schiffe oder Flugzeuge genutzt wird. Bildquelle: Keystone.
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Bild 8 von 11. Forscher versuchen, die perfekte Stromlinienform zu konstruieren. Ergebnis: Der Prototyp eines futuristischen U-Bootes, das zu Forschungszwecken in großen Tiefen eingesetzt werden soll. Dafür stand der Pinguin Pate. Er bewegt sich schnell und elegant durchs Wasser - ein wahrer Meisterschwimmer mit perfekter Stromlinienform. Bildquelle: Keystone.
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Bild 9 von 11. Das Zeltdach des Olympiastadions in München: ein architektonisches Glanzstück. Das grosse Dach wird von in sich vernetzten Stahlseilen gebildet. Ein Vergleich mit einem ganz ähnlichen Konstrukt in der Natur liegt nahe: dem Spinnennetz. Hauchdünne Quer- und Längsfäden spannen ein Netz auf, das enorme Druck- und Zugkräfte aushält. Bildquelle: Keystone.
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Bild 10 von 11. Wissenschaftler suchen in der Natur nach selbstheilenden Werkstoffen und sind bei den Lianen fündig geworden. Entstehen Risse, verheilen diese innerhalb weniger Tage, weil Zellen aus dem Grundgewebe in den Riss quellen. Bald sollen sich auch Werkstoffe wie mit Schaumstoff beschichtete Membranen so reparieren können. Bildquelle: Mark Marathon / Wikipedia.
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Bild 11 von 11. Der Osagedorn, ein dorniger Strauch in Texas, eignet sich hervorragend dazu, die Viehherde auf grösseren Weiden festzuhalten. Dies entdeckte 1868 Micheal Kelly und meldete diese Idee zum Patent an. Er erstellte nach dem Prinzip des Strauches den Stacheldraht. Bildquelle: Forest & Kim Starr / Wikipedia.
Der Clou an Regine Schwilchs Windsurf-Finne ist die Form: Die Finne hat einen Buckel an der Vorderkante, der Surfern mehr Halt und Sicherheit gibt – abgeschaut aus der Natur. «Der Buckelwal kann dank den Buckeln an seinen Flossen Manöver schwimmen, die ähnlich grosse Wale nicht schaffen. Deshalb habe ich einfach mal ausprobiert, ob Buckel an einer üblichen Windsurf-Finne ebenfalls einen positiven Effekt haben. Und es hat funktioniert», erklärt die Biologin begeistert.
Regine Schwilch hat sich auf Bionik spezialisiert. Sie schaut sich Funktionsprinzipien in der Natur ab und überträgt sie auf die Technik. Seit drei Jahren bietet sie dieses Fachwissen nun Firmen für deren Produktentwicklung an.
Bionik-Experten wie Regine Schwilch gibt es nur ganz wenige in der Schweiz. Abgesehen von ein paar Einzelaktivitäten in der öffentlichen und privaten Forschung sowie einzelner Firmen, liegt das Forschungsgebiet Bionik hierzulande weitgehend brach. «Das Interesse der Industrie ist nach wie vor begrenzt, obwohl das Potenzial riesig wäre», sagt Regine Schwilch, «und die wenigen, die auf die Bionik setzen, halten ihre Projekte aus Konkurrenzgründen meist geheim». Auch sie selbst darf über ihre aktuellen Projekte und Auftraggeber nicht sprechen – alles top secret.
Schweizer sind nicht genug mutig
Es ist dennoch verwunderlich, dass die Bionik in der Schweiz noch nicht wirklich Fuss gefasst hat, denn ihre Bedeutung bei Innovationsprozessen hat in den letzten zehn Jahren stark zugenommen. Unser Nachbarland Deutschland nimmt dabei gar weltweit die Spitzenposition ein. Einer, der dazu seit fast 20 Jahren einen grossen Beitrag leistet, ist Thomas Speck. Er ist eine Kapazität auf dem Gebiet, kennt die Szene und viele Projekte – aktuelle und vergangene. Aber Schweizer Projekte?
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«Da fallen mir tatsächlich nur knapp eine Handvoll ein», sagt der Experte. Wieso das so sei, könne er natürlich auch nur vermuten. Die Grösse der Forschungslandschaft sei bestimmt einer der Gründe, aber wahrscheinlich nicht der einzige: «Vielleicht sind die Schweizer einfach nicht so mutig in der Hinsicht. Sie setzen in der Forschung wohl lieber auf altbewährte Themen, wo sie bereits Spitzenreiter sind. Zum Beispiel die Nanotechnologie».
Deutschland habe in der Bionik eine total andere Ausgangslage gehabt, erzählt Thomas Speck. Seit langem setzt dort die Autoindustrie auf Bionik und ist so seit Jahrzehnten ein wertvoller Auftrag- und Geldgeber. Dazu kommen nationale und internationale Netzwerke und mehrere Hochschulen und Unis, die mittlerweile Studiengänge und Kurse für die Fachrichtung anbieten. Seit rund 15 Jahren unterstützen zudem Staat und Bundesländer die Bionik-Forschung finanziell.
Erstes Bionik-Zentrum in der Schweiz
Was in Deutschland etabliert ist, befindet sich in der Schweiz gerade in den Anfängen. Lange gab es keine Netzwerke, ganz abgesehen von Hochschul-Ausbildung oder einer Institution, die Unternehmen in bionischen Fragestellungen unterstützt. Doch es tut sich etwas.
Vor einem Jahr eröffnete in Horw das erste Zentrum für Bionik. Hier werden Unternehmen aktiv beraten: Wo liegen bei der Entwicklung von Produkten und Verfahren bionische Lösungsansätze? «In unseren Workshops treffen die Firmen-Spezialisten wie Ingenieure, Konstrukteure, Chemiker oder Architekten auf Bioniker und Biologen», erklärt Daniel Portmann, der Leiter des Bionik-Zentrums. «Dadurch wird technisches Know-How mit dem Wissen um die Lösungen aus der Natur zusammengebracht. Und das führt zu hochinteressanten Ansätzen».
Dank der engen Zusammenarbeit mit der Hochschule Luzern startete diesen Frühsommer auch der erste berufsbegleitende Lehrgang in Bionik, weitere sollen im Herbst folgen. Finanzielle Unterstützung erhält das Zentrum in der Anschubphase vom Bund und dem Kanton Luzern.
Erste Erfolgsgeschichte
Auch die Bionikerin Regine Schwilch arbeitete für die Entwicklung ihrer Windsurf-Finne mit dem Bionik-Zentrum in Horw zusammen. Hier wurde sie an die Hochschule Luzern vermittelt, die die Finne wissenschaftlich überprüfte, und anschliessend an einen Partner in der Industrie, der sie produzierte. Für das Bionik-Zentrum ist es das erste abgeschlossene Projekt, und es hat funktioniert: Mittlerweile ist die Windsurf-Finne mit den Buckeln bereits in einigen Surf-Shops erhältlich.
