Bionik

Eindeutig mit mikro-und molekularbiologischen sowie biochemischen Inhalten belegt. Nutzung von Lebewesen für die Produktion der gewünschten Stoffe oder den Abbau unerwünschter Substanzen.

Lebewesen dienen als Ideengeber für technische Umsetzungen, sind aber nicht in die Herstellung bionischer Produkte eingebunden

• Architektur & Design

• Leichtbau & Materialien

• Oberflächen & Grenzflächen

• Optimierung

• Kommunikation & Sensorik

• Biomechatronik & Robotik

• Fluiddynamik, Schwimmen & Fliegen

• Sensor- & Energie-Bionik

Biomorphes Bauen:

• Antoni Gaudi - Sagrada Familia

Geomorphes Bauen:

• César Manrique

Naturphilosophisches Bauen

• Friedensreich Hundertwasser

Bio-inspiriertes Bauen:

• Frei Otto

• Buckminster Fuller

• Blatt der Riesenseerose -> Besonders hohe Tragfähigkeit

-> Biologisches Vorbild: Knochenbälkchen im Oberschenkel von Säugern

• Die mittleren Richtungen der feinen Knochenbälkchen folgen Zugspannungen (rot) und senkrecht dazu stehenden Druckspannungen (schwarz).

• Kräftekonzentration an den Auflagern Rippengeflecht zum Zentrum hin immer lockerer

-> Ressourcenschonung durch geringeren Materialverbrauch

bei optimierter Lastverteilung und hoher Stabilität

• Venezuela-Pavillon Expo 2000 Fruto Vivas & Frei Otto

• Biologisches Vorbild: Knospen, Blüten & Blätter

Flectofin:

• Biegsame Flächen-tragwerke -Bionik inspiriert von Blüten

• Paradiesvogelblume (Strelitzia reginae) -> Deformierung der Sitzstange unter der Last des Bestäubers, Öffnungsmechanismus

• Funktionsprinzip: Biegedrillknicken und

  seitliches Kippversagen

Bsp: Themen-Pavillion Weltausstellung 2012 Süd-Korea

Flectofold: Biomimetische Fassadenverschattung inspiriert durch Wasserfalle & Streifenwanze

• Tensairity = Tension + Air + Integrity KEINE BIONISCHE STRUKTUR

• Bsp: Tensairity®Demonstrations Brücke, Skiläufer Brücke, Parkhaus

• -> Stahl durch Luft mit geringem Druck ersetzen

• Grosse Tragkraft, kompakter Transport, schneller Aufbau

• Synergetische Kombination eines pneumatischen Körpers mit konventionellen Kabeln und Stangen

• Zug (Kabel), Druck (Stange), Stabilisierung (Luft)

-> Inspirationen aus der Natur für innovative Architektur

• Pavillon im Botanischen Garten Freiburg, Steg mit Weiden -> adaptives Wachstum & Kontaktspannung, Vogelbeobachtungshaus Waldkirchen, Baubotanischer Turm

• Inspiration durch mechanische Selbstadaptation von Bäumen für die Konstruktion selbstadaptiver Bauten -> Bionik

• Nutzung von lebenden Weidenstämmchen als Baumaterial und ihrer Verwurzelung als Fundament -> Biotechnologie

• Berechnung und Simulation der Baumechanik für statische und dynamische Lastfälle -> Bionik

• Einbeziehung der physiologischen Reaktion der Weidenstämmchen (Reaktionsholzbildung) in das Bauwerk -> Biotechnologie

Baubotanik nutzt das ‚Beste‘ von beiden Ansätzen

• Kakteen und Monokotyledonen (Dracaena)

• Y-förmige & T-förmige Verzweigungen

• Leichtbaustrukturen

• Struktur <-> Materialoptimierungen (hierarchische Ebenen)

• Hohe Belastbarkeit (statisch) (z.B. Eigenmasse, Schnee, Wassereinlagerung)

• Anpassung an dynamische Belastungen (z.B. durch Wind)

• Fahrradrahmen, Tragstrukturen Auto, Architektur, Luft- & Raumfahrt

• Schefflera, Fatsia japonica, Polyscias balfouriana

-> Widerstand des Astes gegen Durchbiegung berechnen (auch für Bruchspannung)

I = (pi/4) * r^4

Einheit m^4

-> Drehmoment welche den Ast auf Biegung belastet

BM = α * F(crit.)

Einheit Nm

-> Spannung welche zum Brechen des Astes führt

σ = BM * (r/I)

Einheit: Nm^-2 (N/m^2)