Von der Natur lernen: Das Prinzip bionische Konstruktion und wie es dank 3D-Druck umgesetzt werden kann
Die Idee der Bionik beruht auf dem Gedanken, Lösungen aus der Natur auf die Technik zu übertragen. Schließlich liegt es auf der Hand, dass sich praktisch bewährt haben muss, was die Evolution im Laufe von Jahrmillionen hervorgebracht hat.
Konkret bedeutet dies: Bei Lebewesen tierischer wie pflanzlicher Art handelt es sich in aller Regel um optimal an ihren jeweiligen Lebensraum angepasste Formen und Strukturen, deren große Stärke – schließlich fordert dies der harte Überlebenskampf in der Natur – vor allem gerade darin besteht, mit minimalst möglichem Material- und Energieaufwand zu bestehen.
Bionische Konstruktion – Von Leonardo da Vinci bis zum 3D-Druck
Was liegt also näher, gerade in Zeiten des wachsenden Bewusstseins um die Endlichkeit unserer Ressourcen, als genau diese Prinzipien und Modelle auch auf technische Systeme zu übertragen? Dieser Gedanke bildete den Grundstein der Bionik, zu deren Pionieren vor gut 500 Jahren bereits Leonardo da Vinci gehörte, dessen (wenn auch wenig taugliche) Flugapparate den Vogelflug kopieren sollten.
Insofern die Bionik grobere Formen der Natur nachbildete, wie etwa Klettverschluss oder Windkanal, ist deren Umsetzung bereits seit Jahrzehnten Kernbestand technischer Produktion. An Grenzen stießen die bislang gängigen Fertigungsverfahren allerdings bei der Umsetzung komplexer Formen und Strukturen aus der Natur.
Dank 3D-Druck beginnt dies nun zu ändern: Erstmals erhalten Entwickler – auch und gerade in der bionischen Konstruktion – eine praktisch uneingeschränkte Design- und Konstruktionsfreiheit, zudem spart die (so erstmals mögliche) werkzeuglose Fertigung Zeit und Geld.
Vor allem der Flugzeugbau profitiert von 3D-Druck-generierter Bionik
So ermöglicht die bionische Konstruktion Greiforgane (sogenannte Handling-Assistenten), die ganz nach dem Muster einer menschlichen Hand funktionieren. Als das wichtigste Einsatzfeld der 3D-Druck-Bionik gilt jedoch der Flugzeugbau, ermöglicht diese schließlich in besonderer Weise den Leichtbau. Dieser wiederum vermag einen entscheidenden Beitrag zur Verringerung des Kerosin-Verbrauchs, und damit zur Verbesserung der CO2-Bilanz der gesamten Luftfahrt zu leisten.
Es dürfte daher kaum überraschen, dass der Deutsche Zukunftspreis 2015 auch an die Entwickler eines, aus Titan 3D-gedruckten, bionischen Halte- und Verbindungselements (eines sogenannten „Brackets“) ging, welches an Bord des Airbus A350 XWB zum Einsatz kommen soll. Auch bietet die Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (HTW Saar) seit dem Sommersemester 2014 einen speziellen Master-Studiengang zur „Flyerbionik“ an. Schließlich sucht die Branche händeringend nach gut ausgebildeten Fachkräften.
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