Einsatz der Bionik als systematische Lösungssuche

„Oft reichen die herkömmlichen Wege der Produktentstehung nicht mehr aus, um den Bedarf an Innovationen schnell und effektiv zu decken. Hier kann die Natur mit ihrer unermesslichen Vielfalt an Lösungen Vorbild für die Technik sein – und bildet somit die Grundlage für die bionische Produktentwicklung“, bemerkt Knut Drachsler, Projektleiter am Fraunhofer IPA . Wird die Bionik systematisch eingesetzt, kann sie schnell zu geeigneten, patentfähigen Lösungen führen. Solche Ansätze bieten hohe Erfolgsaussichten, weil sich die Wirkprinzipien aus der Natur innerhalb evolutionärer Prozesse bewährt haben.

Die Bionik bietet insbesondere den Vorteil, dass sie gewohnte Denkmuster durchbricht und innovative Lösungen ermöglicht, wo traditionelle Konzepte ausgereizt sind und Produkte nur noch inkrementell verbessert werden können. Ein Beispiel dafür ist die Suche nach neuartigen Mechanismen zur Trennung poröser Materialien, die jüngst unter Leitung des Fraunhofer IPA für einen großen Werkzeughersteller durchgeführt wurde. Ziel war es, über den Tellerrand hinaus zu schauen und Anregungen für völlig neue Verfahren und somit Produkte zu erlangen.

So gelang es neben den herkömmlichen Verfahren wie Spanen, Bohren, Sägen oder Spalten, welche in der Natur wie in der Technik Anwendung finden, das Augenmerk auf gekoppelte Verfahren zu lenken wie beispielsweise Pendelhubverfahren unter gleichzeitiger Nutzung lytischer Mechanismen wie sie die Schlupfwespe zum Einsatz bringt.

Im Rahmen des Einsatzes der Bionik als systematischer Vorgehensweise, wird die Problemstellung dahingehend abstrahiert, dass sich beim Suchen in biologischen Datenbanken ausreichend viele Lösungsprinzipien ergeben.

Im Falle der Trennmechanismen beispielsweise wurden zunächst zehn biologische Lösungskategorien identifiziert und die biologischen Wirkprinzipien analysiert. Diese reichten von physiko-chemischen Aufschlussmechanismen von Pilzen bis hin zu Mehrschnittsystemen der Hadrosaurier. Nach einer Evaluationsphase werden nun die erfolgsversprechendsten Lösungsmechanismen in internen Vorentwicklungsprojekten des Werkzeugherstellers weiterverfolgt. Damit hatte die Natur die Basis für eine technische Modellierung gelegt.

Um den systematischen bionischen Ansatz realisieren zu können, kooperiert das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, mit Biologen aus dem Umfeld der Universität Saarbrücken.

Die Partner bieten biologisches Wissen gebündelt mit methodischem und technischem Know-how. Jedes Projekt gliedert sich in Phasen, die variabel definiert werden können. In der Regel erstreckt sich die Arbeitsstrecke von der Potenzial- und Problemanalyse über die Entwicklung einer biologischen Suchstrategie bis hin zur Suche, Bewertung, Auswahl und Modellierung der technischen Umsetzung.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Phys. Knut Drachsler
Telefon: +49(0)711/970-1784, E-Mail: drachsler@ipa.fraunhofer.de