Bionik - Bernd Hill - E-Book

Bionik E-Book

Bernd Hill

4,8

Beschreibung

Der dritte Band der Reihe stellt die Leichtbauprinzipien der Natur vor und gibt darüber Auskunft, wie bei biologischen Konstruktionen mit einem Minimum an Biomaterial ein Maximum an Stabilität erreicht werden kann. Vorgestellt werden dabei unter anderem natürliche Leichtbauprofile, Prinzipien der Verbundstabilisierung sowie interessante Faltprinzipien und ihre technischen Anwendungen. Methoden des Forschens, Entdeckens und Erfindens fördern am Leseinhalt die eigene Kreativität und regen zum Konstruieren, Basteln und Bauen einfacher Modelle an. Mit Hilfe spannender Experimente zum Leichtbau können die angefertigten Modelle getestet und selbstständig Erkenntnisse gewonnen werden.

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1
BIONIK
Knabe Verlag Weimar
Leichtbau
Bernd Hill
1. Auflage Juni 2014
©
2014 Knabe Verlag Weimar
Trierer Straße 65 99423 Weimar
Alle Rechte sind dem Verlag vorbehalten.
Grafische Bearbeitung Nicole Laka
Satz und Layout Nicole Laka
Lektorat Julia Roßberg
Dieses Buch folgt den Regeln der neuen deutschen
Rechtschreibung.
ISBN 978-3-944575-06-3
www.knabe-verlag.de
BERND HILL
wurde 1947 geboren. Er studierte an der PH/Univer-
sität Erfurt im Schwerpunkt Polytechnik. 1987 promovierte er
über Erfindungsmethodik, 1995 erfolgte seine Habilitation über
Biostrategien und biologische Organisationsprinzipien an der
Martin-Luther-Universität Halle.
Von 1998 bis 2012 lehrte Prof. Hill an der Universität Münster
im Fachbereich Physik, Institut für Technik und ihre Didaktik.
In verschiedenen Unternehmen führt er Innovationskurse durch
und bezieht die angewandte Bionik in systematische Produkt-
entwicklungsprozesse ein. Seine Forschungstätigkeit bezieht sich
auf Innovationsstrategien, technische Kreativität sowie systema-
tische und angewandte Bionik.
BILDNACHWEIS
Illustrationen Prof. em. Dr. Bernd Hill
Fotos Seite 10: © Victorgrigas; Seite 24: © Norbert Potensky; Seite 30: © Peter Mildner;
Seite 31: © Krzysztof [email protected];
Seite 56: © Ben [email protected]; Seite 60: © Olivier Cleynen
Alle hier nicht mit anderer Quelle benannten Fotos stammen vom Autor.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort .................................................................................................................................... 5
1
Einleitung .............................................................................................................................. 7
2
Leichtbau – was ist das?.................................................................................................. 12
3
Geheimnissen des Leichtbaus in der Natur auf der Spur .............................. 17
4
Das Minimum-Maximum-Prinzip ............................................................................ 27
5
Lebende Natur physikalisch betrachtet ................................................................ 32
6
Tragwerke in Natur und Technik.............................................................................. 61
7
Vom technischen Problem zur Lösung .................................................................. 71
Arbeitsblatt 1:
Entwicklung, Bau und Erprobung von Brückenmodellen . . 84
Arbeitsblatt 2:
Ermittlung der Tragfähigkeit von Kuppelkonstruktionen. . 86
Arbeitsblatt 3: Stabilität durch Leichtbauprofile .............................................. 88
Arbeitsblatt 4: Faltwerke in Natur und Technik .............................................. 91
Arbeitsblatt 5: Möglichkeiten der Druckerzeugung
in pneumatischen Tragwerken (Traglufthalle).................... 92
Literatur ............................................................................................................................................ 93
Register .............................................................................................................................................. 95
1.
Die Natur als Ideenschmiede
2.
Von Flugfrüchten abgeschaut
3.
Leichtbau – Konstruktionsprinzipien der Natur abgeschaut
4.
Riesenseerose und Kristallpalast
5.
Schmetterlingen abgeschaut
6.
Vom Fliegen
7.
Schätze aus dem Tropenwald
8.
Schwimmen und Tauchen
9.
Wärmedämmung
10.
Seil- & Netzkonstruktionen
11.
Klimatisierung und Lüftung
12.
Schönheit der Natur
13.
Tarnen und Täuschen
14.
Das 1 x 1 des Erfindens
15.
Wettrüsten der Sinne
16.
Werkzeuge der Natur
17.
Verpacken
18.
Roboter und Prothesen
19.
Erfinden mit der Natur
20.
Bionik in Wald und Flur
Alle Titel der Buchreihe (nach Erscheinen):
M
it dem dritten Band „Leichtbau“ wird die Buchreihe unter dem
Motto „Frag' die Natur“ fortgesetzt. Diese Reihe wendet sich an eine breite Leser-
schaft. Sie ist sowohl auf aktiven Wissenserwerb, als auch auf das eigenständige
Forschen, Entdecken, Experimentieren und Erfinden ausgerichtet. Comics und
Infoboxen lockern dabei die Wissensaneignung auf. Der Leser erfährt durch
eigenes Handeln an interessanten Sachverhalten die Funktionalität, Vielfalt,
Effizienz und Schönheit der Natur und ihre Nutzung. Die Texte enden nicht mit
der Aufnahme erklärenden Wissens, sondern machen neugierig und fordern
zum Hinterfragen, Beobachten, Forschen, Modellieren, Experimentieren und
Konstruieren auf. Anschaulich werden Methoden des Problemerkennens und
5
Lernen von der Natur
VORWORT
-lösens dargestellt, um eigenes Entdecken und Erfinden zu ermöglichen und so
Freiräume für Kreativität zu schaffen.
Damit erschließt sich in persönlicher Weise die faszinierende Welt der Natur-
phänomene und ihre Nutzung.
Die Bände enthalten:
Sachinformationen über interessante und erstaunliche biologische und
technische Phänomene,
Abenteuer des Entdeckens und Erfindens in Form von Bildergeschichten,
6
Denk- und Arbeitsweisen von Entdecker- und Erfinderpersönlichkeiten,
nützliche Methoden zur individuellen Erschließung von Natur und
Technik
und spannende Experimente zur Erkenntnisgewinnung und Selbstbau-
Anleitungen zur praktischen Erprobung.
Im fortlaufenden Text dienen folgende Symbole zur Orientierung:
Viel Spaß beim Lesen,
Forschen und Experimentieren.
i
Infobox zur Begriffserläuterung
8
Modelle
l
Methoden zur Erkenntnis-
T
Experimente
gewinnung und -umsetzung
M
u
schel- und Schneckenschalen, Faltwerke von Insektenflügeln und
Palmblättern, Fruchthüllen sowie vielfältige Profilformen von Knochen und
Pflanzenstängeln begegnen uns in der lebenden Natur auf Schritt und Tritt. Bei
Spaziergängen in der Natur entdecken wir beim aufmerksamen Beobachten
die einmalige Schönheit, Vielgestaltigkeit und Leistungsfähigkeit von Pflanzen
und Tieren. Der auf den ersten Blick unscheinbare Käfer am Wegesrand, der
im Wind sanft schaukelnde Grashalm, die feinen waagerecht abstehenden
Faltflügel der Libelle – sie alle können uns interessante Anregungen für tech-
nisches Gestalten liefern. So verfügt der Chitinpanzer des Käfers aufgrund
seiner Sandwichbauweise über enorme Stabilität bei geringem Materialauf-
wand, der Grashalm durch seinen kegelstumpfförmigen Röhrenaufbau über
hohe Knicksteifigkeit und der Libellenflügel biegt sich durch die Längsfaltung
nicht durch.
7
Die Vielfalt der Natur
EINLEITUNG
1
Fähigkeit eines Systems (z. B. Getreidehalm) nach einer Störung durch
äußere Einwirkungen (z. B. Sturm) wieder in den Ausgangszustand zurückzukehren
(siehe auch Begriff: Elastizität).
Stabilität
i
8
Bei genauerer Untersuchung könnte uns der Aufbau des Chitinpanzers An-
regungen für den Leichtbau in der Technik liefern, der Grashalm für hohe Bau-

Lesen Sie weiter in der vollständigen Ausgabe!

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