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Biotechnologie / Forschungsfelder / Bionik

Bionik

Die Natur hat in Jahrmillionen der Evolution viele faszinierende Problemlösungen entwickelt. Ein bekanntes Beispiel: der Gecko, der durch die Feinstruktur seiner Fußoberflächen Wände hochlaufen und an der Zimmerdecke haften kann. Das Forschungsfeld Bionik arbeitet daran, derartige Phänomene in nützliche technische Lösungen zu überführen, also Technik nach dem Vorbild der Natur zu schaffen.

Aus den Begriffen Biologie und Technik setzt sich auch das Wort Bionik zusammen. Als deren Vater wird häufig Leonardo da Vinci bezeichnet, der bereits an der Schwelle zum 16. Jahrhundert den Vogelflug studierte und versuchte, die gewonnenen Erkenntnisse auf Flugmaschinen zu übertragen.

Biologische Vorbilder werden in der Bionik keineswegs nur kopiert. Vielmehr erforschen Wissenschaftler in einer interdisziplinären Zusammenarbeit von Natur- und Ingenieurwissenschaften grundlegende Funktionsmechanismen und setzen sie in weiterentwickelte technische Lösungen um. Dabei gibt es zwei verschiedene Vorgehensweisen: In einem Top-Down-Prozess wird zuerst ein Problem definiert und dann nach einer Lösungsstrategie in der Natur gesucht (Analogie-Bionik). Dagegen versteht man unter einem Bottom-Up-Prozess in der Bionik die Grundlagenforschung an biologischen Systemen und die technische Umsetzung der daraus resultierenden Funktionsprinzipien (Abstraktions-Bionik).

: Die Natur als Inspiration: Mikroskopisch kleine Saugnapfstrukturen an Käferfüßen dienen als Vorbild ...

: ... für neuartige, haftende Oberflächen. / Fotos:
S. Gorb, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart

Zahlreiche Erkenntnisse der Bionik finden schon jetzt praktische Anwendung. So wurde die Selbstreinigung nach dem Vorbild der Lotuspflanze beispielsweise auf Fassadenfarben oder Textilien übertragen. Die strömungsgünstige Oberfläche der Haifischhaut stand Modell für neue Beschichtungen von Flugzeugtragflächen, die den Luftwiderstand und damit Treibstoffverbrauch und Schadstoffausstoß senken.

Mit dem Förderkonzept „Bionik – Innovationen aus der Natur“ unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Entwicklung innovativer Ideen aus der interdisziplinären Zusammenarbeit von Forscherinnen und Forschern der Natur- sowie Ingenieurwissenschaften. Die sechs Gewinnerprojekte des Förderwettbewerbs werden mit jeweils maximal 3 Millionen Euro gefördert. Auf diese Weise sollen die Potenziale von Forschungsansätzen und Ergebnissen aus der Bionik sowohl für neue Markt- und Beschäftigungsimpulse als auch für den Umweltschutz erschlossen werden.