Ingo Rechenberg

PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Bionik I“

Einführungsvorlesung

Eine bionische Welt im Jahr 2099

Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

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

3. Multiwinglets

9. Riblet-Oberfläche10. Sandfisch-Effekt

2. Rot-grün-blau-Farbcode

7. Evolutionsstrategie

5. Neuronale Netze

4. Gecko-Tape

6. Lotus-Effekt

1. Flugzeug

8. Mottenaugen Effekt

Bionik 2099

Der Blick in die Zukunft ?

Flugmaschinen schwerer als Luft sind nicht möglich

L. K. (1895)Lord Kelvin

Prognosen

ZukunftswünscheZukunftsängste

Bionische Fertigung im Jahr 2099

Bionik pur: Die gereiften Automobile werden eingefahren

2099: Das neue Zeitalter der Fertigung

Spanende Fertigung

2006

Wachsende Fertigung

2099

versus

Wachsen

Bionik-Bad

Spanen

Späne

Maßstabsänderung durch skaliertes Wachstum

Skalierer

Von „Makro“

zu „Nano“

Zwei neue Wissenschaften am Ende des 21. Jahrhunderts

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

Samenzahnrad

Vermehrungsbad

Massenfertigung 2099

Materialien und Funktionswerkstoffe

Selbstausrichtung der Knochenbälkchen

Ossit

®

NovoOssit

®

Zwei bionische Werkstoffe am Ende des 21. Jahrhunderts

Ausrichtung von Stäbchenkristallen (Whiskers) in Richtung der Spannungstrajektorien

Zusätzliche Eigenschaft der Selbstheilung (Zuwachsen von Rissen)

Ossit

®-Brücke am Eröffnungstag 2099

20 Tage später

05t,55t,2 t0

40 Tage später60 Tage später

Selbststrukturierung einer Ossit ®-Brücke

unter zunehmender Belastung

NovoOssit

Straße

2099

Durch Selbstheilung wird eine Haltbarkeit von 50 Jahren garantiert

Straßenschäden wachsen zu

Annelidin

®

Ingerferm

®

Zwei weitere bionische Werkstoffe Ende des 21. Jahrhunderts

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 2099

Energietechnik im Jahr 2099

Wassertstoffgewinnung durch künstliche Photosynthese

H2Photosynt eseh

Gleic

hung

2099

%35

C H O2

HH

OH

H HO

H

C H O2

Der Zwei-Zellen-Trick der Alge Nostoc muscorum

OOH

H

C H O2

Nostoc muscorumKnallgas

Photo-Bioreaktor in der

Wüste Erg Chebbi

(Südmarokko)

Algen

Purpurbakterien

Solarzelle

Verdunstungskühler

H 2-Gefäß

1990

Das ArBAS-Projekt:

Artifizielle Bakterien-Algen-Symbiose

5m

620m4,5m

6cm

Heliomit 2099

„Heliomiten“ in der Sahara

Vision einer 100 kW Bio-Wasserstoff-Farm

Streichen

2099: Die Solarfarbe BRESOPAN

® (self breeding solar paint)

ErntenFormieren

Vo lta

Elektrode Elektrode

Mobilität Ende des 21. Jahrhunderts

Verkehrsflugzeug im Jahr 2099

80% weniger Treibstoff als 2006 durch:

Multiwinglets (Vorbild Vogel)

Mikro Längsrillen (Vorbild Haifisch)

Integralantrieb (Vorbild Schwingenflug)

Nachgiebige Oberfläche (Vorbild Delfin)

Verkehrs U-Boot im Jahr 2099

90% weniger Treistoff als 2006 durch:

Elastisch dämpfende Haut (Vorbild Delfin)

Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch)

Mikro-Blasenschleier (Vorbild Pinguin)

Integralantrieb (Vorbild Qualle)

Das Propeller-Sieb-Modell

Sieb

Propeller

Zwei 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

2099: Entwicklung der Protein-Mimese

2006

PROMIM®

?2006

Alles auf einen Haufen

Abbau von PROMIM- Produkten

Beschleuniger

Computation und das Globale Neurale Netz

Das „world wide net“ (www) 2006

Von Neumann maschine

Das „Global Neural Net“ (GNN) 2099

Neuronen-Computer

An künstliche Sinnesorgane angekoppeltes Paralleles Neuronales Netz (PNN)

„Das Zweitgehirn in der Hosentasche 2099“

MorphJet 7

MorphJet 7

MorphJet 7

Morphofluid nachfüllen

Morphokeim einsetzen

Produkt im GNN anwählen

Phänodukt entnehmenAus der Betriebsanleitung

für den MorphoJet 7 (2099)

GNN

Cochloiden, Robokrebse und Robofliegen

Künstliche Marienkäfer

Vorbild für eine „bionische Putzschabe“

Cochloid beim Fensterputzen 2099

2099: Stopfkrebse dichten einen Deich mit Annelidin®

… An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf. Sie waren zwar nicht so groß wie jene, denen Gulliver in Brodingnag begegnete und gegen die er sich mit dem Degen verteidigte, jedoch bedeutend größer, als eine Biene oder auch eine Hornisse ist. 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 der Rauchgraue sendete.

Roman (1957)

Vielzweck-Libelloid - Modell 2099

25mm

Das MFI-Projekt - Mikromechanisches Flug-Insekt

Universität Berkely

MAV des Instituts

Schwarm-Ingenieurwesen (Hesmonik)

Schwarm künstlicher Libellen auf

dem Patrouillenflug im Jahr 2099

Künstliche Libellen inspizieren 2099 einen Abwasserkanal

Libelloide formen eine Antenne zur Detektion von Lawinenverschütteten

Foto: 04-01-2099

Nano-Biosensoren und „der sechste Sinn“

Einmolekülmessgerät

Seidenspinnermännchen

Molekülkescher

!

Die Kunst ein Molekül zu fangen und zu identifizieren

Einmolekülmessung durch eine Katalysatorkaskade im Jahr 2099

Rezeptor

Signalmolekül

100

10 000

1

Katalysator

Katalysator

Katalysator

Lokale Kartoffelkäfer-Elimination durch künstliche Libellen

mit (Z-3-hexen-1-ol)-„Grünblattduft“-Sensor (2099)

Bionik im Bauwesen

2099: Robotertermiten errichten die Pfeiler einer Autobahnbrücke

Termitenbau

2099: Radiforen begründen

die Fundamente von Hochhäusern

Tamariske: Wurzeltiefenrekord 60 m

Bionische Ingenieurausbildung

Biologisch-technische Grundvorlesung für Ingenieure 2099

TechnikBiologie

Selbstreproduzierende Raumfahrt-Vehikel

Von-Neumann-Sonden streunen im All

Terraleben breitet sich aus

Venus Ballon versprüht ABOs (Artifizielle Ballon Organismen)

Terraforming der Venus im Jahr 2099

Venus Atmosphäre

96.5% C

3.5% N2

O2

Sport und Spiel in der Bionik Ära

Känguru Hüpfen 2099 mit

Resilinex

®-Sieben-Meilen-Stiefeln

Nacheifern von Tierleistungen

Taucher 2099

mit Axolotl-Kiemen

Axolotl

Nacheifern von Tierleistungen

Lummobil-Wettkampf im Jahr 2099

Lumme Nacheifern von Tierleistungen

Danke

www.bionik.tu-berlin.de