BIONIK A Hitchhiker‘s Guide to Sustainability

Open Space Ideenkonferenz | SUSTAINOVATION So, 27. Juni 2010

Elke Barbara Bachler | kreaWERFT

kreaWERFT

Wissenstransfer & NetzwerkeSteirisches

Ein-Personen-Unternehmen

EBB – Elke Barbara BachlerChemotechnikerinMutterWebDesignerinSchrägdenkerin

PublikationenThe Evolution of Innovation

BAC-Arbeit zum Thema TRIZ & Bionik

The Innovative Mind BAC-Arbeit zum Thema Biokybernetik & Memetik

Das POACH-Prinzip Fachartikel, Buch in ArbeitTeamarbeit & Open Innovation & Memetik

So, 27. Juni 2010

BIONIK Was ist das?

Grundlegende ErklärungHerausforderungen in der tatsächlichen Anwendung

Der Begriff BIONIKUnter dem deutschen Kunstwort BIONIK wird ein interdisziplinäres

Wissensfeld an der Schnittstelle zwischen Biologie und Technik verstanden, welches zum Ziel hat, von biologischen Systemen abgeleitete Prinzipien in technischen Anwendungen und Lösungsstrategien einzubringen.*

Biologie – griech. βιός [bios] Leben und λόγος [logos] LehreTechnik – altgriech. τέχνη [téchne]Fähigkeit, Kunstfertigkeit, Handwerk

Die „Übersetzung“ des Wissens ist die große Herausforderung: Biologie & Technik haben unterschiedliche Prioritäten & Fachsprachen.

* Zitat aus: "Bionik-Potenzial in Österreich" - Institut für Technologiefolgen-Abschätzung, ÖAW, Sept. 2006

So, 27. Juni 2010

Der Begriff BIONIK Im Englischen verwendet man eher „biomimetics“ bzw. „biomimicry“.

Bionics verbindet man mit Robotik und künstlichen Gliedmaßen.

Mimikry – griech. μίμηση (mímēsē): „Nachahmung, Imitation“

Bionik hat mehr zu bieten

So, 27. Juni 2010

Nicht neu. Leonardo da Vinci (1452 - 1519) war Maler, Bildhauer, Architekt, Musiker,

Anatom, Mechaniker, Ingenieur, Naturphilosoph und Erfinder in der Renaissance; er wird als das italienische Universalgenie bezeichnet. Und von manchen Menschen als erster Bioniker.

So, 27. Juni 2010

Bionik = Lernen von der NaturDas haben wir uns im Laufe der Zeit

nicht gerade leichter gemacht!

Interdisziplinarität ist gefordert:Von der Wissens-Schublade zur Wissens-Schnittstelle

Vieles ist erst jetzt erkennbar (Nano- & Biotechnologie)

Vom Erkennen über das Verstehen bis hin zum Umsetzen ist es ein weiter Weg

Entdeckungen sind im Gegensatz zu Erfindungen nicht patentierbar

So, 27. Juni 2010

Bionik = Lernen von der NaturWir denken eher in

linearen Ursache-Wirkungs-Ketten als in ganzheitlichen Systemen und Prozessen

Natürliche Systeme sind meist hochkomplex (Beispiel Klima)

In komplexen Systemen ist die naturwissenschaftliche Prämisse der Reproduzierbarkeit schwer zu erfüllen

So, 27. Juni 2010

Bionik = Lernen von der NaturTry & Error ist ein Unwort für „Innovatoren“,

in der Natur steht Serendipität (der glückliche Zufall) an der Tagesordnung – Simulationen helfen dabei mittlerweile (verbessern den Zeitfaktor)

Effektiv? Effizient? Bedeutung? … siehe dazu Michael Braungart & Cradle2Cradle

Paradigmenwechsel vom biblischen „fill the earth and subdue it“ zu Francis Bacon*: „Nature is commanded by obeying her.“

So, 27. Juni 2010

*Englischer Staatsmann und Philosoph, 1561-1626

BIONIK Theorie & Praxis

Herausforderungen und Anwendungsbeispiele

Bionik einsetzenUnterschiedlichste Anwendungsgebiete wie Architektur, Design,

Management, Medizin, Sensorik, Energietechnik, …

Verschiedene konkrete F&E Projekte (hoher Ressourcenbedarf an Wissen, Zeit und Geldmittel)

Anwendung als Kreativitätstechnik möglich (Analogien bilden, Produkte kreuzen, Funktionsdatenbanken, …)

Nutzung der Prinzipien nach Nachtigall und Vester zur Evaluierung(darauf kommen wir noch zurück)

So, 27. Juni 2010

So, 27. Juni 2010

George de Mestral (Schweizer) ging mit seinem Hund spazieren und erkannte beim Lösen der Kletten aus dem Hundefell das Innovationspotential dieser Hafteigenschaften.

Umsetzungsdauer Idee zu Produkt: 10 Jahre

ERGO:In der Umsetzung nicht gerade trivial!

BIONIK-KLASSIKER I KLETTVERSCHLUSS

So, 27. Juni 2010

Standard-Beispiel für Bionik bzw. für Nanotechnologie

Lotosblumen gelten als Sinnbild für Reinheit. Das hängt mit der Nano-Struktur ihrer Blätter zusammen: Wasser kann beim Abperlen den Schmutz leichter auf- und mitnehmen.

BIONIK-KLASSIKER II LOTUS-EFFEKT

Hintergrund-Story: Bis die Physik der Biologie glaubte, dass eine strukturierte Oberfläche eher sauber halten kann als eine glatte – nun, das hat gedauert.

So, 27. Juni 2010

Seepocken (kleine Krebstiere) besiedeln Wale, die sie zu neuen, nährstoffreichen Revieren chauffieren.

Das machen sie auch bei Schiffsrümpfen, der Gleitwiderstand erhöht sich dadurch um bis zu 15%, man benötigt entsprechend mehr Treibstoff.

Bislang wurde Schiffsrümpfe mit Gift bestrichen, um das zu verhindern. Jetzt nimmt man sich den Hai zum Vorbild und verwendet strukturierte Anstriche – das mögen Seepocken auch nicht.

STRUKTUR STATT GIFT

So, 27. Juni 2010

SEEGURKEN & NANOKOMPOSITE

Seegurken haben eine erstaunliche Fähigkeit: Ihre weiche Haut kann sich innerhalb kürzester Zeit verhärten, wenn sie sich bedroht fühlen.

Der Trick dahinter: In der Haut der Tiere sind starre Nanofasern aus Kollagen in weiches Gewebe eingebettet.

Ähnliches wird nun mit einem Nanokomposit-Material imitiert – durch die Einwirkung von Wasser wird hartes Material weich.

Mögliche Anwendungsgebiete: Biomedizin, Schutzwesten, Prothesen

So, 27. Juni 2010 Bionik - A Hitchhiker's Guide to Sustainability

Ein weiterer Klassiker: Mercedes versuchte sich an einer bionischen Design-Studie nach dem Vorbild des Kofferfisches.

Man würde es nicht vermuten: Die eher plump anmutende Form hat hervorragende Strömungseigenschaften.

Diesen Effekt kann man übrigens öfters beobachten: Nach unseren Maßstäben ist so manches in der Natur völlig unlogisch.

KOFFERFISCH & MERCEDES

So, 27. Juni 2010

bioSTREAM von BioPower Systems | Pilotprojekt 2010 | Australien

Nutzung der Meeresströmung um Generator anzutreiben (Drehmoment-Widerstand)

Im Grunde Umkehrung des Flossenschlages

ENERGIETECHNIK RESSOURCE MEERESSTRÖMUNG

So, 27. Juni 2010

bioWAVE von BioPower Systems Pilotprojekte in Australien, US, Spanien

Gleiches Prinzip wie bioSTREAM, aber mit Wellenkraft (ähnliche Ansätze gibt es auch auf der Wasseroberfläche).

RESSOURCE WELLENKRAFT

Wie bei Gräsern legt sich das System bei zu starkem Wellengang flach auf den Meeresboden, dadurch kann beim Material / der Belastbarkeit gespart werden.

Das ist eher unüblich – Menschen bauen normalerweise nicht fehlerfreundlich, sondern für die Ewigkeit und allen Umständen trotzend wollend.

So, 27. Juni 2010

whalepower.com – Nutzung von Struktur statt Linearität

Durch die Walflossen-ähnliche Struktur höherer Wirkungsgrad und geringere Geräuschentwicklung.

ENERGIETECHNIK RESSOURCE

WIND

So, 27. Juni 2010

Fluidic Muscle, Air_penguin, Aqua_ray, Airmotion_ride u.a.m.Vom natürlichen Vorbild, dem technischen Grundprinzip und die bionische Adaption zur industriellen Anwendung (siehe nächste Folie)

FESTO BIONIC LEARNING NETWORK

So, 27. Juni 2010

© festo.com

BIONIK Funktion & Form

Der Design-Begriff als Kombination von Ästhetik und Zweckerfüllung

Die Natur bietet Ästhetik.

© Elke Barbara Bachler | pixelio.de

So, 27. Juni 2010

Nicht immer.

© Uwe Kunze | pixelio.de

So, 27. Juni 2010

10 Design-Prinzipien nach Dieter Rams, BraunGutes Design ist innovativ.Gutes Design macht ein Produkt nützlich.Gutes Design ist ästhetisch.Gutes Design hilft, das Produkt zu verstehen.Gutes Design ist dezent.Gutes Design ist ehrlich.Gutes Design ist langlebig.Gutes Design ist konsequent bis ins kleinste Detail.Gutes Design sorgt sich um die Umwelt.Gutes Design ist so wenig Design wie möglich.

QUELLE: designapplause.com

So, 27. Juni 2010

10 Bionik-Prinzipien nach Nachtigall Integrierte (statt additiver) KonstruktionOptimierung des Ganzen (statt Maximierung des Einzelnen) Multifunktionalität vor MonofunktionalitätFeinabstimmung gegenüber der UmweltEnergieeinsparung statt EnergieverschwendungNutzung von Sonnenenergie (direkt & indirekt)Haltbarzeit zeitlich abgestimmtRezyklierung (statt Abfallanhäufung)Vernetzung (statt Linearität)Versuch-Irrtum-Prozess

Quelle: Das große Buch der Bionik, Nachtigall / Blüchel

So, 27. Juni 2010

8 Prinzipien nach VesterNegative muss über positive Rückkopplung dominierenSystemfunktion muss vom quantitativen Wachstum unabhängig seinSystem muss funktions- und nicht produktorientiert arbeitenNutzung vorhandener Kräfte (Jiu-Jitsu) statt BekämpfungMehrfachnutzung von Produkten, Funktionen und OrganisationsstrukturenRecycling – Nutzung von Kreisprozessen*

Symbiose – Nutzung von Verschiedenartigkeit**

Biologisches Design von Produkten, Funktionen und Organisationsstrukturen durch Feedback-Planung

* Cradle 2 Cradle geht einen Schritt weiter, nicht nur Material, auch Funktion/Intelligenz bleibt erhalten * * Synergie ist eher das Finden & Nutzen von Gemeinsamkeiten

Quelle: Die Kunst vernetzt zu denken, Frederic Vester

So, 27. Juni 2010

BIONIK Konnex Sustainovation

Innovation – Nachhaltigkeit – Ethik

Der Begriff INNOVATION

Fortpflanzung ist fehlerhafter Kopierprozess (Genetik)+ natürliche Selektion (fit = optimal angepasst) = Innovation aka neue, überlebensfähige Spezies

Idee (Kreativität, Leidensdruck, Memetik*) + Potential und Nachfrage (Ressourcen, Technik, Markt) = Innovation aka neue, am Markt erfolgreiche Idee

So, 27. Juni 2010

* Begriff von Richard DawkinsEin Mem ist Träger kultureller Information, in Analogie zum Gen & biologische Information

Der Begriff SUSTAINABILITY

Die deutsche Übersetzung „Nachhaltigkeit“ trifft es m. E. n. nicht wirklich. Der englische Begriff trägt den Aspekt des „Sich-Selbst-Erhaltens“ in sich, und das impliziert adaptives Verhalten in sich ändernden Systemen.

Natürliche Systeme bzw. Lebewesen trachten danach, sich selbst erhalten zu können. Der Darwin‘sche Begriff „Survival of the Fittest“ bedeutet nicht das Überleben des Stärksten, sondern des Am-Besten-Angepassten.

Ohne Anpassungsfähigkeit an das umgebende System kein Überleben. Das ist nicht nur ein Plädoyer für umwelt- und menschenbewusstes Gestalten, es ist ein stichhaltiges Argument.

So, 27. Juni 2010

© Siegried Bellach | pixelio.de© Thomas Werner | pixelio.de

Kahlfraß oder Win-Win-Situation? Wie agiert man als Unternehmen? Was bevorzugt man als Kunde?

So, 27. Juni 2010

Eine Frage der ETHIK

Die Natur zeigt sowohl Beispiele für umsichtige als auch für räuberische Ressourcennutzung. Und die Ergebnisse.

Ausreizen von Ressourcen Gewinnmaximierung Krebszellen-artiges Wachstum tödlich.

Umsichtiges Nutzen von Ressourcen Gewinnoptimierung Adaptionsfähigkeit & Fitness nachhaltig überlebensfähig.

Es geht nicht um ein „Romantisieren“ der

Natur.

Die Natur ist nicht gut oder schlecht.

Sie zeigt Vorgehen & Resultat.

So, 27. Juni 2010

Thema RESSOURCEN

Bionik als ReiseführerKreative Imitation der Natur

Nachhaltig wirksame und ethisch korrekte Innovationsgestaltung

ParadigmenwechselQuantitatives Wachstum

Systeme kippen durch positive Rückkopplung - Feedback wird ignoriert

MISS Make it Simple & Stupid

Konkurrenz & KannibalismusEnergieverlust

Spiel-TheorieDauer-Verräter

Bauchladen & Dot-Com

Qualitatives Wachstum

Systemstabilität durch negative Rückkopplung – Feedback zur Regelung

KISS Keep it Smart & Simple

Synergien & SymbiosenEnergieeinsparung

ESS Be Nice Twice

USP & Niche Thyself!

So, 27. Juni 2010

ParadigmenwechselStichworte

Systemdenken & Fehlerfreundlichkeit

Stichwort De-Growth

Stichwort Open Innovation

Vom Jäger & Sammler* zum Pflanzer & Hirten zum … Heger & Pfleger?

So, 27. Juni 2010

* Diese Begriffe bitte unabhängig von der biologisch-geschlechtlichen Erscheinungsform interpretieren, danke!

DANKE!Session mit Manuel Laber im Rahmen der

Open Space Ideenkonferenz Sustainovation

So, 27. Juni 2010 Bionik - A Hitchhiker's Guide to Sustainability

www.sustainovation.eu

Die Session „Bionik – A Hitchhiker‘s Guide to Sustainability“ wurde im Rahmen der Sustainovation abgehalten.

Mein Dank gilt der hervorragenden Organisation und insbesondere Manuel Laber, Student an der TU Wien (Profil auf xing.com).

Er hat sich spontan bereit erklärt, die Session mit exzellenten Erklärungen, technischen Beispielen und Anschauungsmaterial zu unterstützen.

So, 27. Juni 2010 Bionik - A Hitchhiker's Guide to Sustainability

(c) Oleksandr Hnatenko http://www.pohtography.com/

Manuel Laber, TU Wien

Elke Barbara Bachler, kreaWERFT

Credits - Bildmaterial

So, 27. Juni 2010

Möwe Norbert Schmitz | PIXELIO.de | www.pixelio.de (2, 43)

Bionisch inspirierte Mode www.futurevisionprojekt.de (5)Designstudie „Sitzblatts“ www.white-elephant.at (5)DVD- und Buchumschläge www.amazon.de (5, 7, 8, 9, 35)Collage Mercedes / Kofferfisch www.inspiration-natur.net (16)Tieraufnahmen www.pixelio.de (23, 24, 31) Fotos von der Sustainovation www.pohtography.com (38)

Begriffsdefinitionen und Bilder von Wikipedia – Die freie Enzyklopädie www.wikipedia.org (4, 5, 6, 13)

Weitere Bilder wurden den in Folge angeführten Artikeln und Webseiten entnommen.

Credits – Artikel & Weblinks

So, 27. Juni 2010

Artikel zum Thema Klettverschluss (12)http://www.kindernetz.de/infonetz/thema/bionik/klettverschluss/-/id=172680/nid=172680/did=34094/mumbf5/index.html

Artikel „Haifischhaut soll Schiffrümpfe schützen“ (14)http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,365645,00.html

Artikel „Materialforscher kopieren Seegurke“ (15)http://sc.tagesanzeiger.ch/dyn/wissen/lifescience/848924.html

Artikel „Mercedes Bionic Car“ (16)http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,359707,00.html

10 Design-Prinzipien nach Rams (25)http://designapplause.com/2009/dieter-rams-10-design-principles/6791/

Credits - Weblinks

So, 27. Juni 2010 Bionik - A Hitchhiker's Guide to Sustainability

FIRMEN-WEBLINKS BioPower Systems www.biopowersystems.com (17, 18)Whalepower www.whalepower.com (19) Festo Bionic Learning Network http://www.festo.com/cms/de-at_at/12557.htm (20, 21)

LITERATURBionik-Potenzial in Österreich. Raab, Ch., Nentwich M. (2006)Institut für Technikfolgen-Abschätzung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Endbericht zur Studie im Auftrag des BMVIThttp://epub.oeaw.ac.at/ita/ita-projektberichte/d2-2e18.pdf

Zusätzlicher LINKTIPPChaotische, geordnete und komplexe Systeme – erklärt an Hand einer Kinderparty http://cognitive-edge.com/video-childrens-party.php

Bücher

So, 27. Juni 2010

So, 27. Juni 2010

Ing. Elke Barbara Bachler, BSc.kreaWERFT®Au 2 | 8783 Gaishorn am See | AustriaM +43(0) 676 365 7554elke.bachler@kreawerft.at | http://www.kreawerft.at