slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Bionik ein dynamischer Prozess Die Erforschung der Evolution und die Entwicklung der technischen Kultur

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 63

Bionik ein dynamischer Prozess Die Erforschung der Evolution und die Entwicklung der technischen Kultur - PowerPoint PPT Presentation


  • 130 Views
  • Uploaded on

Bionik ein dynamischer Prozess Die Erforschung der Evolution und die Entwicklung der technischen Kultur. Die Anfänge. Der Traum vom Fliegen Ikarus sollte Scheitern Leonardo da Vinci ( 1452-1519) Künstler und Universalgelehrter konstruierte legendäre Flugmaschinen nach dem Beispiel der Natur

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Bionik ein dynamischer Prozess Die Erforschung der Evolution und die Entwicklung der technischen Kultur' - heavynne


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Bionik ein dynamischer ProzessDie Erforschung der Evolution und die Entwicklung der technischen Kultur

die anf nge
Die Anfänge
  • Der Traum vom Fliegen
  • Ikarus sollte Scheitern
  • Leonardo da Vinci ( 1452-1519) Künstler und Universalgelehrter konstruierte legendäre Flugmaschinen nach dem Beispiel der Natur
  • 1989 – Jahre danach testete der Rugbystar Rory Underwood den Nachbau…
bionik eine vernetzte wissenschaft
Bionik eine vernetzte Wissenschaft
  • robuste Materialien
  • optimierte Mobilitätstechniken
  • energieeffiziente Bau- und Wohnformen
  • durchdachte Informations-und Kommunikationsmechanismen
  • hochsensible Wahrnehmungssensoren
  • hocheffiziente Organisationsformen
lernen von der natur
Lernen von der Natur
  • Minimum-Maximum- Prinzip
  • Entwicklung im Versuchs – Irrtums-Prozess als Methode
  • Optimierung des Ganzen statt Maximierung des Einzelelements
  • Feinabstimmung gegenüber der Umwelt
  • Nutzung der Sonnenenergie
  • Vernetzung statt Linearität
  • Multifunktionalität
  • Recyclingfähigkeit für Nachhaltigkeit
bionik als impulsgeber
Bionik als Impulsgeber
  • Auto-, Flugzeug-, Schiffs-, Bahn,-, Flugzeugbau
  • Architektur
  • Werstofftechnik
  • Informatik
  • Maschinentechnik
  • Computertechnik
  • Medizin
  • Kosmetik…
wunderwerk natur und wunderforschung
Wunderwerk Natur und Wunderforschung
  • „es gibt keine Wunder für den, der sich nicht wundern kann“
  • Was Kinder interessiert?- „ Wunderforschung“ ein lebenslanges Experiment
  • Entdecken
  • Entschlüsseln
  • Übertragen
  • Modellbau und Konstruktion
  • Anwenden
den alltag erforschen
Den Alltag erforschen

Begegnung mit bionischen Phänomenen im Alltag- Entwicklung eines Portfolios-Prozessdokumentation und ein Spaziergang im Wald…….

slide10

Die Pflanze als Erfinder

Raoul Francé in 1899

bauen und architektur
Bauen und Architektur

1.Stabilität durch Knicke und Falten

2.Sandwichstrukturen

3.Bienenwabe- Wespennest

optimale Räume und stabile Strukturen

durch Selbstorganisation im Material

4.Vorbild Fächerpalme

5.Pflanzentürme- Getreide- Bambus- und Schachtelhalme

natürliche T- Träger durch Hohlräume im Zellaufbau

flexible Stapelkonstruktionen

stabile Röhre durch Ringknoten mit vernetzten Fasern

baumaterialien
Baumaterialien
  • Sperrholzplatten- vernetzte Faserschichten
  • Biegsamkeit –Vorbild Zellwandaufbau bei Gräsern
  • Papier- Bau der Wespen
  • Betonhart- Schnecken und Muscheln-

Perlmutt- weiche und harte Stoffe werden kombiniert - Plättchenstapel umgeben von einer Matrix- als Vorbild für unkaputtbare Verbundmaterialien- Stahlbeton-Druck- und Zugfestigkeit

w rmed mmung
Wärmedämmung
  • Wärmedämmende Materialien – Vorbild Eisbärenfell- ein System zur Umwandlung und Speicherung von Sonnenenergie in Wärme
  • Doppelwandige Haarzylinder- Umwandlung des kurzwelligen Lichtes in langwelliges Wärmelicht- schwarze Eisbärhaut als Wärmespeicher
fortbewegung und mechanik
Fortbewegung und Mechanik
  • der Propeller als Antriebssystem in der Luftfahrt-Vorbild- Ahorn- Samen verbreiten sich durch Windflug- Drehpunkt-Samenkapsel- Rotation und Hub Experiment)
  • Rotortechnik nach Vorbild der Libelle
  • Rückstoßtechnik – der Düsenantrieb der Quallen und Tintenfische – Impuls und Impulserhaltung
ein fallschirm aus h rchen
Ein Fallschirm aus Härchen
  • Der sichere Sturz in die Tiefe- Samenkörper des Wiesenbocksbartes „ Pusteblume“- der Schwerpunkt ist weit unten gelagert und die tragende Fläche des Härchenschirmes ist nach oben gebogen- stabiles kontrolliertes Fliegen
slide35

Laufen Springen Kriechen Dehnen Schleichen Gehen Krabbeln Rollen Greifen Öffnen Schließen Öffnen Zusammenziehen Strecken Dehnen Laufen Springen Kriechen Tanzen Schleichen Gehen Krabbeln Rollen Greifen Öffnen Schließen Gehen Zusammenziehen Strecken Dehnen

Schleichen Gehen Krabbeln Rollen…

zusammenspiel
Zusammenspiel
  • Gelenken
  • Knochen
  • Muskeln -Spieler und Gegenspieler z.B. Beuger und Strecker am Arm
  • Sehnen und Bänder
  • Nerven
bioverbundstoffe
Bioverbundstoffe

Abb. Karosserieteile bestehen aus einem Flachs- Baumwollgewebe gtränkt mit einem leinöl- Acrylat.Die Flachsfaser sorgt für Stabilität, Baumwolle ist dehnbar und kann Schläge abdämpfen.

Kombination von sehr leichten stabilen Pflanzenfasern mit einer Matrix aus herkömmlichen zunehmend auch biologisch abbaubaren Kunststoffen.

vorbild baum
Vorbild - Baum
  • Nachwachsend, abbaubar, recycelbar
  • Struktur von Massivholz-= Bioverbundsystem
  • Lignin- natürliches Polymer als Füll- und Stützmaterial für Druckfestigkeit
  • In diese Matrix sind unzählige Fasern aus Zellulose eingebettet. Diese nehmen die Zugkräfte auf. Im Verbund besteht dieser Hochleistungsverbund den gewaltigen Stürmen und trägt die Last meterhoher Baumkronen.
slide45

Abb. Verbund aus Biokunststoff auf der Basis von einem Gemisch aus Maisstärke und Sojaöl werden Flachsfasern eingebracht- der Kern besteht aus Korkmatten

h llen und schichten
Hüllen und Schichten
  • Oberflächenmaterialien die Schmutz abweisen, Schadstoffe abbauen, Bakterien bekämpfen oder sich bei Rissen und „ Kratzern selbst heilen können , sind durch neuartige Technologien im Mikro – und Nanobereich möglich.
slide48

Abb. Naturvorbild- Lotoseffekt- Oberfläche ist in Anlehnung an das Lotosblatt noppenartig geformt. Wasser perl tab und nimmt aufgelagerte Schmutzpartikel mit.

Anstriche für Außenfassaden.

Nanostruktur des Lotosblattes.

unten- Lotoseffekt- Nano

selbstheilende kunststoffe ahmen das prinzip der haut nach membranaufbau
Selbstheilende Kunststoffe ahmen das Prinzip der Haut nach-Membranaufbau

Abb. Prinzip –selbstheilender Kunststoff- Zikulation einer Reperaturflüssigkeit in einem materialinternen Kapillarsystem

slide50

Schadstofffilter

Schmutz .Lärm, Strahlungen, Feinstaub- um Luftqualität- Gebäudeoberfläche kann hier als Filter dienen. Lebensqualität in Ballungszentren verbessern

Abb. Buchsbaumart bewachsenen Flächen überziehen die Fassade- vertikaler Garten besteht aus einem mit Substrat gefüllten Stahlboxen

slide51

Falten

Gefaltet- Technik des Faltens stabilisiert und formt zugleich. Einfachste Variante um aus einer 2-dimensionalen Fläche eine stabile dreidimensionale Struktur zu bauen.

wachsend der form folgend
Wachsend, der Form folgend
  • CAD generierte Modelle und Objekte lassen sich in einem material-additativen Verfahren in „3D“ ausdrucken. Das Computermodell wird rechnerisch in feine Schichten zerlegt, die danach lagenweise wieder aufgebaut werden. Flüssiger Kunststoff z.B. Epoxydharz wird durch einen so computergesteuerten Laser schichtweise verfestigt.
slide56

Dreidimensionaler Druck

Ähnlich einem Tintenstrahldrucker der räumlich druckt,

wird ein Pulver mit einem Binder in Schichten

aufgetragen, um dreidimensionale Objekte

herzustellen. Das Verfahren ist relativ preisgünstig.

Als Materialien kommen Stärke, Gips oder

kunststoffbasierte Massen in Frage.

Während des Konstruktionsprozesses verteilt

der Druckkopf kontinuierlich das Bindemittel

auf dem Sand in Schichtstärken von

5-60 mm..

-2 Wochen maschinelles Drucken und eine Woche

nachschleifen von Hand.

Abb. Raumgroßer Pavillion, Radiolaria- Andrea Morgante

aufgeblasen
Aufgeblasen
  • Von der Luft getragende Strukturen- Membranteile
  • Tragwerke- Brücken
  • Raumsysteme- Trennwände- Raumkörper
  • Möbel- Metallhocker
slide58

Abb. Mobiles Trennwandsystem, das sich in der Tasche transportieren lässt.12kg- in 10 min aufgeblasen

slide59

Ein ganz neues Feld der Forschung sind neben den aufgeblasenen- inflated die deflated Strukturen. Auch über die Abwesenheit von Luft können Konstruktionen stabil gehalten werden. Vakuumgehaltene Membranstrukturen haben eine Füllung, die durch den Druck der äußeren evakuierten Hülle stabilisiert wird. Ein alltägliches Beispiel sind Kaffepulverblöcke als pneumatische Objekte.

slide60

Abb. Vakuumstabilisierte Brücke aus 40.000 Kunststoffbällen. Die Spannweite des Bogens beträgt 10 m.

slide61

Abb. Auch Blech lässt sich aufblasen. Aufeinandergelegte Bleche lassen sich auch entlang der Ränder verschweißen, sodass sie als geschlossene Kissen aufgeblasen werden können. Das Aufblasen der Objekte erfolgt mit Wasser bei einem Druck von 6-50 bar. Abhängig von der Blechstarke und der Form des Objektes. Bei gleichem Materialaufwand sind die so erzeugten Formen stabiler als vergleichbare Formen aus gekanteten Blechen, Es lassen sich transportable Bauelemente denken, die erst auf der Baustelle aufgeblasen werden.

rematerialisierung second life
Rematerialisierung- Second Life
  • Re-Growing- Nachwachsend
  • Re- Cycelt- Kreislaufsysteme
  • Re-used- Wiederverwendet
slide63

ausChristiane Sauer, Made of.. Neue Materialien für Architektur und Design, Gestalten Berlin 2010, ISBN 978-3-89955-293-5

ad