Freiburger Wissenschaftler setzen auf Bionik

An der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg hat sich die Bionik zu einem gewichtigen Schwerpunkt der biologischen Forschung entwickelt. Das aus Technik und Biologie zusammengesetzte Kunstwort umschreibt einen Wissenstransfer, bei dem Erkenntnisse aus der biologischen Forschung in technische Anwendungen umgesetzt werden. Für ihre Arbeiten in der Bionik sind die Freiburger Wissenschaftlerin Dr. Olga Speck sowie Prof. Dr. Thomas Speck mit renommierten Preisen ausgezeichnet worden. Vor kurzem gehörte Olga Speck beim Ideenwettbewerb des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Bionik – Innovationen aus der Natur“ mit ihrem Team zu den sechs besten Forschergruppen, die insgesamt ein Preisgeld von drei Millionen Euro für ihre Projekte erhielten. An dem Wettbewerb hatten sich insgesamt mehr als 150 Forscherteams mit Ideenskizzen beteiligt. Mit im interdisziplinären Forscherteam waren Prof. Dr. Rolf Mülhaupt von der Universität Freiburg und Dr. Rolf Luchsinger von der Eidgenössischen Materialprüfanstalt Dübendorf. Mit 500 000 Euro können die Freiburger ihr Projekt „Vom biologischen Vorbild zum bionischen Produkt: Wundheilung bei Pflanzen als Ideengeber für selbstreparierende technische Materialien“ weiter verfolgen.

Die Freiburger Forschungsarbeit beschäftigt sich mit dem Prozess der Wundheilung bei Pflanzen. Lianen können bei Verletzung ihres Gewebes die Risse durch zelluläre Vorgänge schnell wieder schließen und reparieren. Im Labormaßstab ist es den Biologen gelungen, diese Wundversiegelung auf Polyurethan-Schäume zu übertragen. Der Selbstreparatureffekt verhindert bei Kunststoffmembranen, die mit diesen Schäumen beschichtet sind, dass sie bei Einrissen mit sofortigem Druckabfall reagieren. In der nächsten Stufe ist der Einsatz im technischen Maßstab beim Bau von Veranstaltungshallen oder Behelfsbrücken denkbar, die eine Schweizer Firma mit aufblasbaren Strukturen, bislang ohne Selbstheilung, anbietet. Selbst Luftmatratzen oder Schlauchboote könnten vielleicht eines Tages von den luftigen Konstruktionen profitieren.

Das biologische Vorbild für ein weiteres Schwerpunktprojekt ist der Winterschachtelhalm als vorbildliche Leichtbaukonstruktion. In Anlehnung an die Natur haben die Biologen neuartige Faserverbundmaterialien entwickelt, die sich für den Einsatz in der Architektur oder im Karosseriebau hervorragend eignen. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler in einem verholzten Gras, dem Pfahlrohr, Hinweise gefunden, wie Materielaien aussehen können, die trotz großer dynamischer Belastungen und Schwingungen in ihrer Verbundstruktur intakt bleiben. Verschiedene Zellen und Gewebe zeigen unterschiedliche mechanische Eigenschaften. In enger Absprache zwischen Biologen und Ingenieuren entstand unter anderem aus den beiden natürlichen Vorlagen der Prototyp eines „technischen Pflanzenhalms“, der sich durch eine Kombination aus Stabilität und Leichtigkeit auszeichnet. Die Struktur verbindet Leichtbau mit hervorragender Materialdämpfung. Das Leichtbaukonstrukt könnte nach entsprechender Weiterentwicklung in der Luft- und Raumfahrt, dem Automobil- und Schiffsbau sowie in der Prothetik und bei Sportgeräten zum Einsatz kommen.

Zusammen mit einem Team vom Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf wurden Olga und Thomas Speck für die Entwicklung des „Technischen Pflanzenhalmes“ im Juni mit dem „techtextil Innovationprize.2007“ ausgezeichnet.

Ein weiterer Preis im Rahmen des Ideenwettbewerbs des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Bionik – Innovationen aus der Natur“ ging an das Projekt „Von pflanzlichen Gradientenmaterialien zu optimierten Faserverbundwerkstoffen“, bei dem Prof. Speck als Mitglied im Forscherteam um Dr. Ingo Burgert vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung Potsdam/Golm ausgezeichnet wurde. „Wir haben die Wahrnehmung des erfolgreichen Bionik-Standorts Freiburg mit unseren Erfolgen sichtbar gefördert“, sagt Speck. „Wir spielen in der ersten Liga.“

Kontakt:
Dr. Olga Speck
Kompetenznetz Biomimetik
Plant Biomechanics Group Freiburg
Tel.: 0761/203-2803
E-Mail: biomimetik@biologie.uni-freiburg.de