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