Vad är bionik? – Lösningar från naturen för produktutveckling

Utvecklingen av innovationer spelar en allt viktigare roll i tider med ständigt ökande konkurrenspress. Enligt VDI Association of German Engineers och Bionics Competence Network e.V BIOKON kan dock användningen av bionics avsevärt öka användarnas konkurrenskraft i framtiden. Denna tvärvetenskapliga forskning har potential att bygga och hållbart stärka företag och varumärken inom en mängd olika branscher. Vad är bionik? Detta är en vetenskaplig disciplin som handlar om överföring av funktioner och egenskaper från naturen till människors tekniska värld. Lärande från naturen är i centrum för produktutvecklingen. På så sätt skapas innovativa produkter som kännetecknas av högt mervärde och resurseffektivitet.

Bionics som en princip för produktutveckling

För att förstå de biologiska strukturerna, materialen, funktionella principerna och deras implementering i teknik krävs kunskap från flera vetenskapliga discipliner. Bionics är ett särskilt lämpligt ämnesområde för att väcka ungas entusiasm för naturvetenskap och teknik och motivera dem att gå en lämplig studie. Denna infografik visar till exempel rankningen av de bästa universiteten och tekniska högskolorna i Tyskland inom produktutveckling. De bästa universitet och tekniska högskolor som listas där har redan alltmer integrerat bionik i sina utbildningserbjudanden.

Bionik som en tvärvetenskaplig vetenskap

Även efter examen erbjuder olika workshops och seminarier forskare, ingenjörer, produktutvecklare, arkitekter och designers inblick i bionikens värld och ger förslag på sin egen forskningspraxis.

Bionics classic – den vanliga huden

För optimering av produkter och produktionsprocesser eftersträvas biologiska modeller vars egenskaper kan implementeras i tekniska tillämpningar. Framgångsrika bioniska exempel är kardborreband, geckotape och sugkoppar. Ett välkänt exempel som nämns gång på gång i samband med bionik är lotuseffekten. Lotusblommans yta är knappast smutsig och denna effekt är relaterad till ytstrukturen. Genom att överföra denna egendom till teknik är det nu möjligt att skapa ytor som kan rengöras genom att bli fuktade med vatten. Hudstrukturen på springtails är också en bra modell för vätskeavvisande ytor.

Ett annat exempel på bionik är hajskinn. Vågen för snabba simhajar är byggda på ett sådant sätt att de avsevärt minskar motståndet. På grundval av sådana observationer, baddräkter för toppidrottare, innovativa färgsystem för flygplan och vindkraftverk samt en nyutvecklat silikonskikt, vilket minskar fartygens undervattensvegetation med nästan 70 procent.

Andra bra exempel på bioniska innovationer och koncept är:

• Boxfisken – den fungerade som modell för det framtida familjebilskonceptet från Mercedes
• Sandfiskens skalor – Seinen Huden ser polerad ut och har friktionsreducerande egenskaper.
• Delfinklockan – den fungerade som modell för den päronformade fören på fartyg. På detta sätt är höga hastigheter möjliga med små energiförbrukningar.
• Pingvins kroppsform är en teknisk modell för undervattensfordon
• Eisatz hittar också bionik i lätt konstruktion. Tillväxtbeteendet hos biologiska kraftbärare som ben eller trädstammar inspirerar ingenjörer att utveckla komponenter som är hållbart mer stabila och därför mer hållbara.

Geckofoten som en biologisk modell

Produktutveckling baserad på naturens exempel skapar inte bara en förbättring av funktion och styrka, utan också en hög materialeffektivitet. Med materialbionik kan kombinationer av egenskaper uppnås som inte var möjliga med tidigare material: kombinationen av extrem brytstyrka och samtidigt sprickfasthet i pärlemor, i tänder och ben eller kombinationen av extrem draghållfasthet och elasticitet i spindelsilke. Sådana material är intressanta inte bara på grund av deras prestanda, utan också när det gäller deras biologiska nedbrytbarhet. Det är därför definitivt värt att hålla ett öga på utvecklingen av bionik på produktutvecklingsområdet med avseende på den potential för miljöavlastning som kan förväntas.

Fascinerande kombinationer av egenskaper är möjliga tack vare bionics

Bionics fascinerar unga och gamla på grund av de biologiska modellernas uppfinningsrikedom. Naturen har en stor potential för innovativa lösningar, men detta är inte uttömt i industrin. I framtiden förväntar sig experter en jämförbar innovationshöjning genom ytterligare innovationer inom bionik inom olika områden: Industrier som bil, konsumentvaror, bygg- och jordbruksmaskiner samt framtida marknader som förnybar energi och medicinsk teknik kan dra mycket nytta av detta. Många bioniska produkter är förknippade med betydande materialbesparingar, bränslebesparingar, livslängd och användning av giftfria material, som alla leder till resursbevarande och kostnadsbesparingar. Utvecklingar som smarta, särskilt adaptiva ytor, beläggningar, material och strukturer, till exempel projekt för utveckling av adaptiva vindkraftverk och fasader, skulle utan tvekan bli enorma i framtiden.

ytterligare innovationer inom bionik förväntas i framtiden