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C 243 H 110
Vorlesung B ionik I
E volutionsstrategie: Optim ierungsmethode der Natur
Tric ks der Widerstandsverminderung in der Natur
Flossen-Propuls ion und G leittec hnik fliegender Fisc he
Vom Vogelflügel zur K onzentrator-Windturbine Berw ian
E nergetobionik m it A lgen und B akterien
Der Sandfisc h: Vorbild für m inimale Festkörperreibung
G läserne B ienen, Mikro-A ir-Vehikel und Sc hw armintelligenz
Ingo Rec henberg
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Ingo Rechenberg
PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Bionik I“
Einführungsvorlesung
„Eine bionische Welt im Jahr 2099“
Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet
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Was ist Bionik
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Schleimklumpen in der Ursuppe der
Erde
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2
Im Urozean entwickeln sich die
Fische
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Vorsichtig erobert das Leben das
Land
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Unsere Vorfahren erklettern die
Bäume
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5
Die Krönung der Evolution ist
beeindruckt und denkt über die
Nutzung weiterer Evolutionsergebnisse
nach
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Bionik: Studium von Ergebnissen der biologischen Evolution
aus der Sicht des Ingenieurs !
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Sternstunden der Bionik 1
3. Multiwinglets
9. Sandfisch-Effekt
2. Rot-grün-blau-Farbcode
6. Neuronale Netze5. Lotus-Effekt
1. Flugzeug
4. Ablösebremse
10. Bionik-Pumpe8. Evolutionsstrategie
7. Gecko-Tape
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Sternstunden der Bionik 2
11. Delfin-Modem
14. Lobster-Teleskop
18. Micro-Air-Vehicle19. Riblet-Oberfläche
15. Nebelkollektor-Käfer
16. Hai-Antifouling
17. Berwian
12. Mottenaugen-Effekt 13. Künstlicher
Spinnenfaden
20. Wirbeldämpfungdurch Fischschleim
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Bionik 2099
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Der Blick in die Zukunft ?
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Flugmaschinen schwerer als Luft sind nicht möglich
L. K. (1895)Lord Kelvin
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Prognosen
ZukunftswünscheZukunftsängste
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Bionische Fertigung im Jahr 2099
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Bionik pur: Die gereiften Automobile werden eingefahren
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2099
Das neue Zeitalter
der Fertigung2008
Spanende Fertigung
2099
Wachsende Fertigung
Bionik-Bad
Späne
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Samenzahnrad
Vermehrungsbad
Massenfertigung 2099
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Maßstabsänderung durch skaliertes Wachstum
Skalierer
Von „Makro“
zu „Nano“
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Zwei neue Wissenschaften in der Mittedes 21. Jahrhunderts
Replionik
Auxonik
Wissenschaft selbst replizierender Strukturen
Wissenschaft wachsender Strukturen
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Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
Nahrungsmoleküle
Startmolekül
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Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
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Dissoziation
Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
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Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
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Sich selbst reproduzierende Moleküle im Vermehrungsbad
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MorphJet 7
MorphJet 7
MorphJet 7
Morphofluid nachfüllen
Morphokeim einsetzen
Produkt im GNN anwählen
Phänodukt entnehmenAus der Betriebsanleitung
für den MorphoJet 7 (2099)
GNN
M o rp h J e t7
www
2099: 3D-Drucker
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Streichen ErntenFormieren
Vo lta
Elektrode Elektrode
2099: Die Solarfarbe BRESOPAN
® (self breeding solar paint)
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Materialien und Funktionswerkstoffe
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Selbstausrichtung der Knochenbälkchen
2099: Werkstoff Ossit®
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Ossit
®-Brücke am Eröffnungstag 2099
20 Tage später
05t,55t,2 t0
40 Tage später60 Tage später
Selbststrukturierung einer Ossit ®-Brücke
unter zunehmender Belastung
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NovoOssitWeiterentwicklung von Ossit® zum:
Selbstheilung
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NovoOssit
Straße
2099
Durch Selbstheilung wird eine Haltbarkeit von 50 Jahren garantiert
Straßenschäden wachsen zu
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Annelidin
®
Ingerferm
®
Drei weitere bionische Werkstoffe Ende des 21. Jahrhunderts
Wassermörtel nach dem Vorbild der Wattwürmer (Phylum annelida)
Wasserverfestiger nach dem Vorbild der Schleimaale (Inger)
Resilinex
®
Fast perfekter Gummi nach dem Vorbild des Rückschnellproteins (Resilin) in den Flügelgelenken der Heuschrecke
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Ohne den biologischen Gummi Resilin könnte der Floh nicht mit 200 g beim Absprung beschleunigen
1020
3040 50
100
60cm
cm
Wirkungsgrad 99%
Resilinex ®-Superball des Jahres 2099
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Mobilität Ende des 21. Jahrhunderts
![Page 37: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/37.jpg)
Verkehrsflugzeug im Jahr 2099
80% weniger Treibstoff als 2008 durch:
Multiwinglets (Vorbild Vogel)
Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch)
Integralantrieb (Vorbild Schwingenflug)
Nachgiebige Oberfläche (Vorbild Delfin)
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Verkehrs U-Boot im Jahr 2099
90% weniger Treibstoff als 2008 durch:
Elastisch dämpfende Haut (Vorbild Delfin)
Mikro-Längsrillen (Vorbild Haifisch)
Mikro-Blasenschleier (Vorbild Pinguin)
Integralantrieb (Vorbild Qualle)
![Page 39: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/39.jpg)
Das Propeller-Sieb-Modell
Sieb
Propeller (erzeugt Schub))
(erzeugt Widerstand)
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Propeller Strahl
Sieb Nachlauf
Verlu
sten
ergie
Keine
beweg
te L
uftZwei Propeller-Sieb-Vehikel durchfliegen einen Raum
![Page 41: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/41.jpg)
Integrale Antriebe in der Natur
Fisch
Vogel
Paramecium
Qualle
Manta
Aal
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Schaumschläger
Ein unmöglicher Antrieb
2000 auf dem Fährschiff bei Gibraltar nach Afrika
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Bionik der Abfallbeseitigung
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2099: Entwicklung der Protein-Mimese
2008
PROMIM®
?2008
AugenlinseSpinnenfaden
Nervenzelle
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LEGO
Biologische LEGO-Moleküle Aminosäuren ( 20 Elemente )
Protein Moleküle
PROMIM Moleküle
Bionik LEGO-Moleküle
24 Elemente
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Alles auf einen Haufen
Abbau von PROMIM- Produkten
Beschleuniger
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Computation und das Globale Neurale Netz
![Page 48: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/48.jpg)
Das „world wide web“ (www) 2008
Von Neumann Maschinen
![Page 49: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/49.jpg)
Das „Global Neural Net“ (GNN) 2099
Neuronen-Computer
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An künstliche Sinnesorgane angekoppeltes Paralleles Neuronales Netz (PNN)
„Das Zweitgehirn in der Hosentasche 2099“
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Kochloiden, Robokrebse und Robobienen
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Künstliche Marienkäfer
Vorbild für eine „bionische Putzschabe“
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Kochloid beim Fensterputzen 2099
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2099: Stopfkrebse dichten einen Deich mit Annelidin® und Igerferm
®
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Annelidin
®
Ingerferm
®
Wassermörtel nach dem Vorbild der Wattwürmer (Phylum annelida)
Wasserverfestiger nach dem Vorbild der Schleimaale (Inger)
Zur Erinnerung !
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… An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf.
… Sie hatten etwa den Umfang einer Walnuss, die noch in der grünen Schale steckt.
… Zapparoni, dieser Teufelskerl, hatte wieder einmal der Natur ins Handwerk gepfuscht… Wahrscheinlich saß er dort behaglich bei seinen Büchern und verfolgte zuweilen auf dem Bildschirm, was ihm die „Glasbiene“ sendete.
Roman (1957)
Rekonstruktion von Jüngers Glasbiene
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Biene und
Micro Air Vehicle (MAV)
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25mm
Das MFI-Projekt - Mikromechanisches Flug-Insekt
Universität Berkely
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Schwarm-Ingenieurwesen (Hesmonik)
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Werbung für ein Schwarm-Libelloid 2099
Libelloid
Modell‘9
9
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Schwarm künstlicher Libellen auf
dem Patrouillenflug im Jahr 2099
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Künstliche Libellen inspizieren 2099 einen Abwasserkanal
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Lawinenopfer unter den Schneemassen
Elektrischer Sinn des Hais
Beutetiere unter dem Meeresboden
Libelloide formen eine Antenne zur Detektion von Lawinenverschütteten
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Nano-Biosensoren und „der sechste Sinn“
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Einmolekülmessgerät
Seidenspinnermännchen
Molekülkescher
!
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Die Kunst ein Molekül zu fangen und zu identifizieren
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Einmoleküldetektion durch eine Katalysatorkaskade
Rezeptor
Signalmolekül100
10 000
Katalysator
Katalysator
Katalysator
1
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Kartoffelfeld
Libelloid mit Einmoleküldetektor
eliminiert einen Kartoffelkäfer
Grünblattduft
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Bionik im Bauwesen
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Robotermiten errichten die
Pfeiler einer Autobahnbrücke
Termitenbau
2099: Statt von oben nach unten (top down) von unten nach oben (bottom up)
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2099
Radiforen begründen
die Fundamente
von Hochhäusern
Tamariske: Wurzeltiefenrekord 65 m
radix = Wurzel
forare = bohrenLatein:
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Radioforen in Aktion
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Bionische Ingenieurausbildung
![Page 74: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/74.jpg)
Biologisch-technische Grundvorlesung für Ingenieure 2099
![Page 75: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/75.jpg)
Selbstreproduzierende Raumfahrt-Vehikel
![Page 76: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/76.jpg)
Von-Neumann-Sonden streunen im All
Terraleben breitet sich aus
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Venus Ballon versprüht ABOs (Artifizielle Ballon Organismen)
Terraforming der Venus im Jahr 2099
Venus Atmosphäre
96.5% C
3.5% N2
O2
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Sport und Spiel in der Bionik Ära
![Page 79: C 243 H 110. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung Bionik I Einführungsvorlesung Eine bionische Welt im Jahr 2099 Weiterverwendung nur unter.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081422/55204d6749795902118bd797/html5/thumbnails/79.jpg)
Känguru Hüpfen 2099 mit
Resilinex
®-Sieben-Meilen-Stiefeln
Nacheifern von Tierleistungen
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Taucher 2099
mit Axolotl-Kiemen
Axolotl
Nacheifern von Tierleistungen
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Lummobil-Wettkampf im Jahr 2099
Lumme Nacheifern von Tierleistungen
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Ende
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