Bionik – Die Natur als Ideenschmiede E-Book

Bernd Hill

• Herausgeber: Knabe Verlag Weimar
• Kategorie: Für Kinder und Jugendliche
• Serie: Frag die Natur
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 81

Veröffentlichungsjahr: 2013

Beschreibung

Dieser erste Band der Reihe gibt einen Überblick über die spannende und zukunftsorientierte Wissenschaft Bionik und ihre Anwendung. Er zeigt, wie die lebende Natur als Lösungsquelle für technische Probleme zielgerichtet und systematisch genutzt wird. Der Leser kann sich die Inhalte durch eigenes Forschen, Entdecken und Experimentieren handlungsorientiert erschließen. Dabei stehen Methoden des Forschens und Erfindens zur Verfügung, die, selbst ausprobiert, die Kreativität steigern können. So ist es möglich, sich in kreativer Weise Natur und Technik in ihrer gegenseitigen Durchdringung und Vernetzung zu erschließen.

Leseprobe

BIONIK

Knabe Verlag Weimar

Die Natur als Ideenschmiede

Bernd Hill

1. Auflage Oktober 2013

© 2013 Knabe Verlag Weimar

Trierer Straße 65 99423 Weimar

Alle Rechte sind dem Verlag vorbehalten.

Grafische Bearbeitung Nicole Laka

Satz und Layout Nicole Laka

Lektorat Andreas Dietmann, Gabi Springsguth

Druck und Bindung Jelgavas Tipografija SIA

Dieses Buch folgt den Regeln der neuen deutschen

Rechtschreibung.

Printed in Latvia

ISBN 978-3-944575-01-8

www.knabe-verlag.de

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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.

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Illustrationen Prof. em. Dr. Bernd Hill

Fotos Seite 12: Krzysztof [email protected];

Seite 30: [email protected]; Seite 37: [email protected]; Seite 48: [email protected];

Seite 55: Tash [email protected]; Seite 77: G Schouten de [email protected]

Alle hier nicht mit anderer Quelle benannten Fotos stammen vom Autor.

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

................................................................................................................................

5

1

Einleitung

..............................................................................................................................

7

2

Wunder überall – Tolle Tricks von Pflanzen und Tieren

................................

9

3

Natur und Technik haben ähnliche Lösungen

..................................................

21

4

Was biologische Konstruktionen auszeichnet

..................................................

28

5

Natur – Vorbild für die Technik

................................................................................

31

6

Bionik – eine neue Zukunftswissenschaft

..........................................................

38

7

Erfinden mit der Natur

................................................................................................

49

Literaturverzeichnis

......................................................................................................

83

Anhang:

Arbeitsblatt 1: Bionik – Lernen von der Natur für die Technik

..................

86

Arbeitsblatt 2: Hebel oder Rad – Erfindungen in Natur und Technik

..

87

Lösungen

............................................................................................................................

88

Die Analogiemethode

....................................................................................................

89

5

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 -lösens dargestellt, damit eigenes Entdecken und Erfin-

den möglich wird und so Freiräume für Kreativität geschaffen werden.

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,

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ernen von der Natur

it dem ersten Band „Bionik – Die Natur als Ideenschmiede“ eröffnen

wir die neue Buchreihe unter dem Motto „Frag' die Natur“. Diese Reihe wendet

sich an eine breite Leserschaft. Sie ist sowohl auf aktiven Wissenserwerb als

M

6



Abenteuer des Entdeckens und Erfindens in Form von Bildergeschichten,



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

E

rkenntnis-

T

E

xperimente

gewinnung und -umsetzung

7

F

liegen wie die Vögel, schwimmen wie die Delfine, springen wie die Kän-

gurus, tauchen wie der Nautilus, bauen wie Spinnen, Bienen und Termiten,

schweben wie der Löwenzahnsamen – die Faszination der Leistungen und

Konstruktionen von Pflanzen und Tieren für den Menschen ist so alt wie die

Menschheit selbst.

Immer schon waren es Vorbilder der belebten Natur, die Erfinder, Ingenieure

und Designer zum Entdecken und Erfinden angeregt haben.

Aus dem unermesslich reichen Patent-Arsenal Natur, der prall gefüllten

„Schatzkiste des Lebendigen“, sind eine Menge Anregungen für intelligente ma-

terial- und energiesparende Lösungen zu finden.

Oft ist es für uns verblüffend festzustellen, dass Natur und Technik unab

-

hängig voneinander zu ähnlichen Lösungen gelangt sind: Kombizangen sehen

aus wie Kiefer von Ameisenlöwen und die Saugnäpfe an Badezimmermatten

gleichen jenen an den Fangarmen von Tintenfischen. Da liegt es nahe, die Natur

viel stärker als bisher zur Lösungsquelle für die Technik zu nutzen.

Zunächst aber müssen wir erst einmal verstehen, welche physikalischen

Gesetze und Prinzipien hinter einer erfolgreichen biologischen Konstruktion

stecken. Wer fliegen möchte wie ein Vogel oder bauen wie die Bienen oder Ter-

miten, sollte zuerst einmal herausfinden, warum der Vogel überhaupt fliegen

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1

8

kann und wodurch im Termitenbau immer eine gleichbleibende Temperatur und

Luftfeuchtigkeit, unabhängig von äußeren Einwirkungen, herrscht.

Ein Geheimnis nach dem anderen hat der Mensch bei Pflanzen und Tieren

entschlüsselt. Er hat aufmerksam beobachtet, experimentiert und Erfahrungen

gesammelt. Er hat nachgedacht und nach den Vorbildern der Natur nützliche Din-

ge gebaut. Inzwischen ist das Lernen von der Natur zu einer wichtigen Strategie

bei der wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Ausrichtung der Technik

geworden. Von der Natur lernen wir, wie wir unsere Technik menschengerecht

und naturverträglich gestalten können.

In einer Zeit abnehmender Vorräte, zunehmender Zerstörung der Umwelt

und großer Klimaveränderungen dienen uns Pflanzen und Tiere als Vorbilder

und als willkommene Ideenquelle.

Doch längst ist nicht alles erforscht. Wer etwas entdecken will, muss lernen,

genau zu beobachten und die richtigen Fragen zu stellen. Baupläne und Konst-

ruktionen der lebenden Natur sind eine nie versiegende Ideenquelle für die Lö-

sung heutiger und zukünftiger Probleme. Sie zu entdecken, zu entschlüsseln und

daraus neue Erfindungen abzuleiten ist eine herausfordernde und interessante

Aufgabe. Der vorliegende Band zeigt, wie man von der Natur lernen kann, und

gibt Auskunft, welche Methoden zur Entschlüsselung der Naturgeheimnisse

dabei hilfreich sein können.

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ricks von Pflanzen und

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illionen Jahre von Entwicklungsprozessen bringen in der Natur Pflan-

zen und Tiere von überströmender Fülle, Vielfalt, Leistungsfähigkeit und auch

Schönheit hervor.

Bei einem Spaziergang durch den Wald entdecken wir unter Steinen Bombar-