Auf einen einfachen Nenner gebracht, bedeutet Systemische Bionik:
Die Suche nach genialen Naturlösungen für technisch fortschrittliche Lösungen.
»Naturlösungen« beinhalten sowohl geniale Prinzipien als auch effiziente Verfahrensprozesse, Organisationstrukturen und -abläufe, nicht zuletzt auch einzelne Werkzeuge von hohem Spezialisierungsgrad.
Die evolutionäre Grundlage bildet die weitreichende organismische Vernetzung untereinander, woraus sich eine unermessliche Biodiversität entwickelt. Die Natur ist die Fundgrube für spezialisierte und generalisierte Vorbilder, die sich über Jahrmillionen an ihre Umwelt perfekt anpassen. Auf diese Weise gelingt es, von Generation zu Generation, und unter schärfste Qualitätskontrollen ihr Überleben zu stärken und zu sichern.
»Technisch« fasst in diesem Fall alle Bereiche unseres gesellschaftlichen Umfeldes zusammen. Neben kreativen Eigenlösungen der Menschen – mit nicht selten naturbelastenden und zerstörenden Folgen – hilft die Suche nach langzeitbewährten Naturlösungen. Deren Transformation in die Technik schärft und stärkt den Blick auf weitsichtige, problemvorbeugende und ganzheitliche Anwendungen.
Grundsatz der Systemischen Bionik
Aus den »Genialen Prinzipien der Natur» ganzheitliche vernetzte Lösungsstrategien durch die Systemischen Bionik zu entwickeln bedeutet nicht, die perfekten Funktionalitäten, Formen und Strukturen der natürlichen Vorbilder wie eine Blaupause zu kopieren!
Erst durch das Erkennen von organismischen Prinzipien und weiteren organisatorischen, verfahrenstechnischen und produktspezifischen Lösungen können sich bionische Innovationen im Technikumfeld nachhaltig bewähren.
Die folgende Wirkungsvernetzung zwischen Natur, Systemische Bionik und Technik fasst den Verlauf noch einmal visuell zusammen.
Ein besonderes Augenmerk liegt in der Verknüpfung von Technik zur Natur (roter Pfeil als Wirkungsverstärkung. Es bedeutet: je mehr menschliche Technik, zumal durch ökonomische kurzsichtige Ziele getrieben, desto mehr Gefahren für Naturbelastung bzw. Naturzerstörung.
Von der Natur lernen heißt Verluste vermeiden.
Kaum eine Technik aus Menschenhand ist frei von Energieverlusten, Materialverschwendung und Abfallanhäufung sowie kommunikativen Fehlern.
Das Gesamtresultat der (noch) stetig erweiterten, belastbaren Folgen dieser menschlichen Technik überschreitet bereits in Teilen deutlich die Grenzen des Wachstums.
Die unbedingte Notwendigkeit, mit neuen mentalen Routinen und weitsichtigen Handlungen die vernetzten Probleme unserer Zeit adaptiv und weitgehend risikovorbeugend zu lösen, ist ein Gebot für zukünftige Überlebenssicherheit.
Die Systemische Bionik mit ihrem strategischen und operativen »Werkzeugkasten«
ist ein sehr effizientes Mittel, diesem Ziel näher zu kommen.
Systemische Bionik in praktischen Beispielen.
Was ist – nicht nur – für die »Systemische Bionik« überzeugender, als Praxisbeispiele der Machbarkeit zu zeigen. Selbst wenn erste Resultate nicht den oft überbewerteten Ansprüchen menschlicher Vorstellungen entsprechen, so ist deren ökonomische und sozialer Ausrichtung doch richtig und zukunftsfähig!
Es folgt eine kurze Auswahl von »Bionischen Lösungen« mit ihren biologischen Vorbildern.
Der Traum vom Fliegen.
Technik: Der Natur nachahmende Winglet-Konstruktion an Flügelenden mit mäßigem Energiespareffekt.
Der Traum vom Fliegen ist uralt. Doch was die Eleganz, Form, Struktur und Effizienz natürlicher Flugkünstler betrifft, sind von Menschen konstruierte Fluggeräte davon noch meilenweit entfernt.
Ob Seevögel wie Albatrosse, die mit ihren spitz zulaufenden schmalen Flügelbreiten elegant die Wellenbewegungen des Wassers für ihren dynamischen Flug nutzen; ob wenige Zentimeter große Kolibris 1000 Kilometer über Meere fliegen, nur mit der aufgenommenen Nahrung von ein paar Tropfen Nektar; ob nachtaktive Eulen extrem geräuschlos durch die Wälder fliegen, um zielsicher Beute zu greifen oder ob Andenkondore (s. Abbildung) stundenlang fliegen ohne einen einzigen Flügelschlag.
Allen Vögeln gemein ist ein Merkmal: sie vollbringen ihre Flugleistungen mit einem Minimum an Energieeinsatz!
Technische Flugobjekte aller Art (wie das Passagierflugzeug in der Abbildung) nutzen zwar dieselben physikalischen Kräfte von Widerstand und Auftrieb an den Flügeln wie die Vögel. Für die technische Realisierung des Fliegens benötigende Konstrukteure und Ingenieure der Flugzeuge aber einen immensen Aufwand an Material, Energie und Personal.
Beispielsweise müssen für die Überwindung des an den Flügelspitzen auftretenden »induzierten Widerstand oder Randwiderstand« im langsamen Flug nahezu 50% der Gesamtenergie eingesetzt werden. Bei Starts und Landungen können diese Widerstandsluftwirbel (siehe nachfolgende Abbildung) enorme Kräfte entfalten. Kleine Flugzeuge dahinter laufen Gefahr, durch die Luft geschleudert zu werden.
Die Kraft der energieverzehrenden Luftwirbel an den Tragflügelenden wird auch bei der folgenden Abbildung deutlich, die ein Flugzeug im landwirtschaftlichen Einsatz beim Versprühen von Herbizid zeigt.
Um diesen größten Widerstandsanteil am Gesamtwiderstand eines Flugzeuges technisch zu verkleinern, bietet sich der Blick in die Natur an.
Der Andenkondor verringert z. B. den Randwiderstand durch die Spreizung seiner Handfittiche an seinen Flügelenden. Diesen Trick versuchen die Ingenieure seit mehr als 50 Jahren bei Flugzeugen nachzuahmen, um Energie in Form von Treibstoff zu sparen. Das gelingt bis heute jedoch nur mit mäßigem Erfolg.
Die Natur ist reich an bewährten Lösungsalternativen – nicht nur – für technische aerodynamische Innovationen und Küppers-Systemdenken besitzt darin mehr als 40 Jahre Erfahrung.
Fließmäander zeigen Ingenieuren den Weg zu mehr Energieeffizienz.
Die Natur birgt unendlich viele Geheimnisse! Nicht selten laufen wird durch die Natur achtlos an ihnen vorüber und würdigen sie keines Blickes. Dabei besitzen sie höchst effiziente und resiliente Eigenschaften, nach denen wir in Technik, Wirtschaft und Gesellschaft seit Jahrzehnten und länger suchen und nicht finden.
Unsere mit Technik durchsetzte Umwelt nutzt zum Beispiel auf vielfältige Weise, für den Transport von gasförmigen, flüssigen und festen Gütern, Rinnen- oder Rohrsysteme unterschiedlicher Geometrien und Längen. Darunter sind auch Formstücke wie Rohrbögen oder Rohrverzweigungen. Gerade letztere erzeugen hohe Strömungsverluste einschließlich energetischer Mehrkosten, die – gerade in heuten Zeiten von Energieknappheit – eigentlich vermeidbar wären.
Die Käufer und Anwender technischer Rohrsysteme jeder Art kaufen neben der Funktionalität von Rohrsystemen auch Energieverluste, oft ohne zu wissen, wie sie nachhaltig vermeidbar oder reduzierbar wären.
Das folgende, praktische Bionik-Beispiel eines 90°-Formteils, nutzt die mäanderförmige Strömungsumlenkung natürlicher Fließgewässer als Vorbild für technische Rohrbögen mit minimierten Strömungsenergieverlusten. Denn:
Natürliche dynamische Strömungssysteme sind immer bestrebt, ihren Transportmedien mit einem Minimum an Verlustenergie weiterzuleiten.
Die Wirksamkeit des Mäander-Effekt in technischen Strömungssystemen ist experimentell bewiesen und führt – je nach Geometrie, Länge, Transportmedium etc. zu energetischen Verbesserungen von bis zu 25% (90°-Kreisbogen als Referenz, mit Luft als Transportmedium).
Intelligente robuste Baukonstruktionen
Die Unterbringung von mehr als 1 Million Geflüchteten, die 2015 in Deutschland Asyl suchten, ist noch vielen von uns in Erinnerung, ebenso die außerordentliche Hektik bei der Unterbringung in Kommunen und Städten. Viele Bürger haben aufopfernd geholfen. Die staatlichen Organe hatten demgegenüber enorme Probleme, bei der Versorgung und Unterbringung in leerstehenden Kasernen und schnell errichteten, provisorischen Zelt- und Container-Wohnbereichen. Schulturn- und Messehallen wurden zu Massen-Schlaf- und Aufenthaltsräumen für Asylsuchende umfunktioniert.
Mit der aktuellen andauernden Fluchtwelle, seit 2021, aus dem Kriegsgebiet der Ukraine, erreichen wieder Millionen unser Land. Die deutschen Verwaltungsbehörden tun sich auch diesmal schwer mit der menschengerechten Bewältigung zur Unterbringung dieses Massenansturms von vor dem Krieg flüchtenden Menschen.
Der Blick mehrere Jahre zurück, auf die griechischen Inseln, mit ihren bis heute desolaten lebensunwürdigen Zeltlagern für Geflüchtete, ist und bleibt ein Armutszeugnis demokratisch regierter Staaten, an dem sich bis in die Gegenwart nur punktuell etwas verbessert hat.
In Punkto Unterbringung könnten durch bionische Baukonstruktionen schnelle, stabile, kreative und menschenwürdige Unterkünfte geschaffen werden, die:
1. die Unterbringung privater und selbstbestimmender gestaltet
2. eine Kombination von Wohn- und Arbeitsbereichen ermöglicht, die eine individuelle
unkomplizierte Weiterbildung der Asylsuchenden oder Kriegsgeflüchteten erlaubt
und die
3. mit modernen additiven Fertigungstechniken zeitnah errichtet werden können.
Eine dieser bionischen Baulösungen basiert auf dem Nussschalen-Prinzip. Relativ wetterfeste Oberflächen, verbunden mit funktionalen Festigkeits- und Stabilitätseigenschaften sind eine interessante Lösung für kombinierte Unterbringung von Wohn- und Arbeitsbereichen. Ihre Qualität ist weit jenseits der desolaten instabilen Zeltstätte und Blechhüttendörfer, in denen Millionen Geflüchteter staatsgesteuert unwürdig miteinander leben müssen.
Länger genießbare Gemüse und Früchte dank bionischer Verpackungsfolie
Es ist kaum zu Wiederlegen, wenn behauptet wird, dass Völker in hochentwickelten Gesellschaften das Prinzip des achtlosen Wegwerfens erfunden haben. Das gilt insbesondere für den Verzehr von Lebensmitteln. Während die an Hunger Sterbenden in wenig entwickelten Nationen Jahr für Jahr zunehmen, leben Menschen in Industrienationen im Überfluss. Auf den Hinterhöfen von Supermärkten füllen sich Abfall-Container voll von noch genießbaren Lebensmitteln. Was für einen Umgang mit Nahrungsmitteln, in Zeiten globaler gestörter Lieferketten und kriegsbedingt zunehmend leerer Marktregale!
Die Natur verpackt ihre Früchte in funktional optimierten – zur Umwelt offenen –Verpackungen. Die vorliegenden Naturverpackungen sind das optimale Ergebnisse aus Millionen Jahre langer Entwicklung, durch beste Qualitätsprüfungen bestätigt.
Demgegenüber arbeiten wir mit technisch geschlossenen Verpackungen voll von raffinierten Materialverbünden, mit teils gefahrvollen Auswirkungen auf unsere Gesundheit. Denke wir nur an tausend verschiedene Kunststoffe für Verpackungen im Allgemeinen und für verpackte Lebensmittel im Besonderen.
Die Entwicklung einer naturverträglichen gasdurchlässigen Verpackungsfolie »Bionische-Folie« hat ein kleines Fenster geöffnet, die von uns verzehrten Früchte länger genießbar zu erhalten. In einem Experiment konnte gegenüber denselben Früchten in verschiedene Verpackungen nachgewiesen werden, dass der Fruchtverderb durch die Bionik-Folie deutlich verlangsamt wurde, somit länger genießbar war.
Die Ergebnisse der Experimente mit Tomaten und Pflaumen unter Raumbedingungen (20° C RT) sind anschließend zu sehen. Klar erkennbar ist, dass die Frucht mit der Bionik-Folienabdeckung nur zu leichten Dehydrierung der noch genießbaren Frucht führte, während die anderen Früchte mit Pilzwucherungen übersät waren. ein weiteres Beispiel für geniale Naturlösungen, die wir vorteilhaft nutzen können.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Diese vier Beispiele aus der Systemischen Bionik vermitteln nur einen winzigen Einblick in die natürliche biodiverse Vielfalt und ihre raffinierten nachhaltigen Lösungen.
Es bleibt daher höchst erstaunlich, warum wir Menschen, im Angesicht zunehmender selbstverschuldeter Katastrophen, die ein enormes Zerstörungspotenzial für die Natur beinhalten, diese genialen Überlebenslösungen der Natur nicht für uns selbst nutzen. Wir haben nur diesen Planeten zum Überleben.
__________________________________________
Sofern Sie an dieser kleinen Auswahl von BIONIK-Themen – oder einer Vielzahl weiterer genialer Naturlösungen – für technisch-wirtschaftliche und soziale Anwendungen kooperativ interessiert sind, freuen wir uns über eine Rückmeldung. Sprechen Sie uns über »Kontakt« gerne an.
———————————————————————————————————
—————————————————————————————
———————————————