Bionik: Grundlagen und Beispiele für Ingenieure und Naturwissenschaftler
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer
2002
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| Edition: | 2., vollst. neu bearb. Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturangaben |
| Physical Description: | XXVIII, 492 S. Ill., graph. Darst. 1005 g |
| ISBN: | 9783540436607 354043660X 9783642623998 3642623999 |
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WERNER NACHTIGALL BIONIK GRUNDLAGEN UND BEISPIELE FUER INGENIEURE UND
NATURWISSENSCHAFTLER 2. AUFLAGE MIT 440 ABBILDUNGEN SPRINGER INHALT 1
DEFINITIONEN UND GLIEDERUNGEN 3 1.1 DEFINITIONEN 3 1.1.1 GRUNDDEFINITION
BIONIK 3 1.1.2 ERWEITERTE DEFINITION 3 1.1.3 EINE ABGRENZUNG 3 1.2 ZUM
BIONIK-BEGRIFF 4 1.2.1 BEGRIFFSBILDUNG 4 1.2.2 BEGRIFFSKENNZEICHNUNG 4
1.2.3 HERKUNFT DES BEGRIFFS *BIONIK (BIONICS)" 5 1.2.4 TECHNISCHE
BIOLOGIE UND BIONIK ALS ANTIPODEN 7 1.2.5 TECHNISCHE BIOLOGIE UND BIONIK
ALS INTEGRATIVE DISZIPLINEN MIT SICH ERGAENZENDEN AUFGABENSTELLUNGEN 7
1.2.6 WURZELN UND VORGEHENSWEISEN DER TECHNISCH-BIOLOGISCH/BIONISCHEN
STRATEGIE 8 1.2.7 BIONIK ALS ANALOGIEFORSCHUNG 9 1.2.8 BIONIK ALS
KREATIVITAETSTRAINING 9 1.2.9 BIONIK - WAS ALSO IST DAS? ;. 10 1.3
TEILGEBIETE DER BIONIK 10 LITERATUR 15 2 PERSONEN UND ORGANISATIONEN ;
19 2.1 ALLGEMEINES 19 2.2 DAS BIONIK-KOMPETENZNETZ BIOKON 19 2.3
GESELLSCHAFTEN UND SONSTIGE ZUSAMMENSCHLUESSE 20 3 PUBLIKATIONEN UND
OEFFENTLICHKEITSARBEIT 25 3.1 BUECHER 25 3.2 ZEITSCHRIFTENARTIKEL 27 3.3
AUSSTELLUNGEN 30 3.4 MESSEN UND ZENTREN 30 3.5 FILM UND FERNSEHEN 31 3.6
WETTBEWERBE UND PREISE 31 3.7 WERBUNG 31 4 FACHSTUDIUM UND FACHTAGUNGEN
35 4.1 BIONIK-STUDIENGAENGE 35 4.2 TAGUNGEN UND KONGRESSE 35 XII INHALT 5
VORWISSENSCHAFTLICHES UND HISTORISCHES 39 5.1 ALLGEMEINES 39 5.2
BEISPIELGRUPPEN FUER DIE ANFANGSENTWICKLUNG DER TECHNISCHEN BIOLOGIE UND
BIONIK 39 5.2.1 VON DEN ERSTEN ANSAETZEN BIS ZUM 19. UND BEGINNENDEN 20.
JAHRHUNDERT 39 5.2.2 NATIONALSOZIALISMUS UND KOMMUNISMUS 41 5.2.3
UEBERGANG ZUR FUNKTIONELLEN VERKNUEPFUNG 43 5.3 BEISPIELGRUPPEN FUER DIE
ENTWICKLUNG DER TECHNISCHEN BIOLOGIE UND BIONIK NACH DEM ZWEITEN
WELTKRIEG 43 5.3.1 ZUR TECHNISCHEN BIOLOGIE 43 5.3.2 ZUR BIONIK 45 5.3.3
ISTZUSTAND UND AUSBLICK 48 5.4 HISTORISCHE KETTE - KONZEPTE FUER
SCHIFFSVORTRIEBE U. A. NACH DEM PRINZIP DER FISCH-SCHWANZFLOSSE 48 5.4.1
EINFUEHRENDES 48 5.4.2 V. LIMBECKS *FISCHPROPELLER" (1903) 49 5.4.3 LIES
*LOTSENFISCH" (1905) 49 5.4.4 FROSTS *WASSERFAECHER" (1926) 50 5.4.5
SCHRAMMS *WELLENSCHWINGUNGSANTRIEB" (1927) 50 5.4.6 BUDIGS
SCHRAEGANGESTROEMTER SCHLAGFLUEGEL 51 5.4.7 MOINEAUS *VORTRIEBSMECHANISMUS"
(1943) 51 5.4.8 HERTELS *TUB-TUB" (1963) 52 5.4.9 HERTELS
*SCHWINGFLAECHENPUMPE" (1973) 52 5.4.10 HERTELS *FLOSSENPROPELLER" (1977)
53 LITERATUR 53 6 MATERIALIEN UND STRUKTUREN 57 6.1 BIOLOGISCHE
MATERIALIEN, STRUKTUREN UND OBERFLAECHEN - DAS TYPISCHE AN BIOLOGISCHEN
MATERIALIEN 57 6.1.1 KANN MAN DIE TYPISCHEN EIGENSCHAFTEN BIOLOGISCHER
MATERIALIEN ANGEBEN? 57 6.1.2 HIERARCHISCHE MATERIALGESTALTUNG IN DER
NATUR 58 6.1.3 SELBSTORGANISATION IM MATERIALBEREICH 59 6.2 DIE
ARTHROPODENKUTIKULA - ANREGUNGSQUELLE FUER TECHNISCHE
FASERVERBUNDWERKSTOFFE 60 6.2.1 MIKROSTRUKTURIERUNG VON
ARTHROPODENOBERFLAECHEN: EINE VERGLEICHENDE BESTANDSAUFNAHME 60 6.2.2
BIOLOGISCHE FASERVERBUNDWERKSTOFFE MIT VARIABLEN MECHANISCHEN PARAMETERN
61 6.3 SCHALEN, SCHICHTUNGEN, PERLMUTT - MEHR KOMPONENTENWERKSTOFFE MIT
ERSTAUNLICHEN MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN 62 6.3.1 STRUKTURELLE BASIS FUER
DIE BRUCHZAEHIGKEIT VON STROMBUS-SCHALEN 62 6.3.2 PERLMUTT VON
MEERESSCHNECKEN 62 6.3.3 BIFUNKTIONELLES CALCITMATERIAL 63 INHALT XIII
6.4 SPINNSEIDEN UND BYSSUSFAEDEN - BIOMATERIALIEN UND ZUGLEICH TECHNISCHE
ANREGUNGEN 64 6.4.1 SEIDENRAUPENFAEDEN UND IHRE PRODUKTBEDEUTUNG 64
6.4.1.1 SCHUSSSICHERE WESTEN AUS SEIDE 64 6.4.1.2
SEIDENRAUPENFAEDEN-FIBROIN ALS BASIS FUER GEWEBEZUCHT 64 6.4.2
SPINNENFAEDEN UND IHRE PRODUKTBEDEUTUNG 64 6.4.2.1 KENNDATEN VON
SPINNENFAEDEN 64 6.4.2.2 *BIOSTAHL" AUS ZIEGENMILCH 66 6.4.2.3
NEPHILA-FAEDEN UND *KUENSTLICHE" SPINNENSEIDE 66 6.4.2.4 FORMIERUNG
*KUENSTLICHER" SPINNESEIDE 67 6.4.3 MIESMUSCHELN UND BRAUNALGEN IN DER
BRANDUNG 67 6.5 *BIO"-KUNSTSTOFFE - VIELZWECKSTOFFE AUF NATURBASIS 69
6.5.1 CHITIN UND CHITOSAN 69 6.5.2 BIO-KUNSTSTOFFE UND BIO-PLASTIK AUS
PFLANZEN 70 6.5.3 MIKROBIELL ABBAUBARE KUNSTSTOFFE 72 6.6 ZELLULOSE UND
PFLANZENFASERN - AUCH BESTANDTEILE BIOLOGISCH- TECHNISCHER
MATERIALCHIMAEREN 74 6.6.1 ZELLULOSE: CHEMIEROHSTOFF AUS DER NATUR 74
6.6.1.1 ZELLULOSE UND ZELLULOSEDERIVATE 74 6.6.1.2 ZELLULOSE UND IHRE
SELEKTIVE FUNKTIONALISIERUNG 75 6.6.2 LIGNIN UND *FLUESSIGES HOLZ" 76
6.6.3 ALLGEMEINES ZU REGENERATIVEN MATERIALIEN 76 6.6.4 PFLANZLICHE
STRUKTUREN ALS INTELLIGENTE TEILE VON TECHNISCHEN KOMPOSITMATERIALIEN 78
6.6.5 BIOMINERALISATION: AUF DEM WEG ZU ORGANISCH-ANORGANISCHEN
VERBUNDWERKSTOFFEN 79 6.7 HOELZER UND GRAESER - ANWENDUNGSPOTENTIAL IM
MIKRO- UND MAKRO- BEREICH 80 6.7.1 TECHNISCH INTERESSANTE EIGENSCHAFTEN
PFLANZLICHER FASERN UND FASER- VERBUNDMATERIALIEN 80 6.7.1.1
GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN PFLANZLICHER FASERN UND VERBUND- MATERIALIEN
81 6.7.1.2 BRUCHVERHALTEN UND ENERGIEDISSIPATION BEI AESTEN
UNTERSCHIEDLICH BRUECHIGER WEIDENARTEN 81 6.7.1.3 BRUCHVERHALTEN UND
TECHNISCH INTERESSANTE EIGENSCHAFTEN DES RHIZOMS DES PFAHLROHRS, ARUNDO
DONAX 82 6.7.1.4 TECHNISCHER AUSBLICK IN BEZUG AUF
*NATURFASER-VERBUNDMATERIALIEN" . 82 6.7.2 EINE KOMPOSITPLATTE NACH DEM
FASERVERLAUF IN HOLZ 82 6.7.3 HOCHWACHSENDE GRAESER UND LANGGESTRECKTE
STRUKTUREN 83 6.8 *INTELLIGENTE" UND AUTOREPARABLE MATERIALIEN -
SCHWIERIG UM- ZUSETZENDES AUS DER BIOLOGIE 84 6.8.1 EINE UEBERSICHT UEBER
*SMARTE" MATERIALIEN 84 6.8.2 *INTELLIGENTE" GELE UND ANDERES 85 6.8.3
MATERIALIEN, DIE REGENERIEREN ODER SICH SELBST REPARIEREN 86 6.9
KLEBUNGEN IN DER NATUR - VORKOMMEN UND TECHNIKPOTENZIALE 86 6.9.1
KLEBETYPEN UND IHR UMSETZUNGSPOTENZIAL 86 XIV INHALT 6.9.1.1 KLEBUNGEN
IN DER NATUR 87 6.9.1.2 SPEZIELLE KLEBESYSTEME - SPEZIELLE VORBILDER 88
6.9.1.3 BESONDERHEITEN EINIGER BIOLOGISCHER KLEBSTOFFE 88 6.9.1.4
ANWENDUNGSFELDER IN INDUSTRIE UND MEDIEN 89 6.9.1.5 ANWENDUNGSFELD
VERPACKUNGSINDUSTRIE 89 6.9.1.6 ANWENDUNGSFELD BAUINDUSTRIE 89 6.9.1.7
ANWENDUNGSFELD MEDIZINBEREICH 89 6.9.2 STRATEGIEN UND TECHNIKEN DES
KLEBEEINSATZES 89 6.9.2.1 PRINZIPIELLES 90 6.9.2.2 BEISPIELE 91 6.10
KURZABSCHNITTE ZUM THEMENKREIS *MATERIALIEN UND STRUKTUREN" 93 6.10.1
GEIGENKAESTEN AUS BIOLOGISCH-TECHNISCHEM VERBUNDMATERIAL 93 6.10.2
SPINNENFAEDEN ALS FEINSTAUBSAMMLER 93 6.10.3 POROESE WERKSTOFFE MIT
EINSTELLBARER PORENGROESSE 93 LITERATUR 94 7 FORMGESTALTUNG UND DESIGN 99
7.1 BIONIK-DESIGN - SICHTWEISEN UND VORBILDER 99 7.1.1 *FUNKTIONELLES
DESIGN" IN BIOLOGIE UND TECHNIK 99 7.1.2 AKZEPTANZ IM DESIGNBEREICH 100
7.2 PROBLEMKREISE DES BIONIK-DESIGNS 100 7.3 DAS PTERYGOID DER
PYTHON-SCHLANGE ALS VORBILD FUER EIN STUHLBEIN 102 7.4 IDEENWETTBEWERB
BIONIK-DESIGN - *BIONIC ARCHITECTURE - MADE OF WOOD" 102 7.5
KURZABSCHNITTE ZUM THEMENKREIS *FORMGESTALTUNG UND DESIGN" 105 7.5.1
ICE-DESIGN UND DER BEGINN DES NEUZEITLICHEN BOOTSDESIGNS 105 7.5.1.1
ICE-DESIGN 105 7.5.1.2 PRAKTISCHE NATURBEOBACHTUNG UND FRUEHES
SCHIFFDESIGN 106 7.5.2 ZWEI STUDENTENPROJEKTE *BIONIK-ASPEKTE IM DESIGN"
VON KLASSEN AN DEN KUNSTHOCHSCHULEN BERLIN UND SAARBRUECKEN 106 LITERATUR
107 8 KONSTRUKTIONEN UND GERAETE 111 8.1 BIOMECHANISCHE MIKROSYSTEME -
VERGLEICHENDE ANALYSE UND TECHNIKPOTENZIAL 111 8.1.1 FUNKTIONSELEMENTE
UND ELEMENTARFUNKTIONEN BIOMECHANISCHER MIKROSYSTEME 111 8.1.1.1
BIONISCHER BEZUG 112 8.1.1.2 ANWENDUNGSPOTENZIAL 113 8.1.2
MIKROBIOMECHATRONIK AUS DER ILMENAUER SICHT 114 8.1.3 ZWEI
DEMONSTRATIONSBEISPIELE: RUDERBEIN UND MIKROGREIFER 114 8.1.3.1
RUDERBEIN DES RUECKENSCHWIMMERS 114 8.1.3.2 MIKROGREIFER MIT ZWEISTUFIGEM
UEBERSETZUNGSVERHAELTNIS 115 8.2 PRAEZISIONSTECHNISCHE ANTRIEBSSYSTEME -
NEUARTIGE KONSTRUKTIVE WEGE 116 INHALT XV 8.3 MIKROTRIBOLOGIE - EINE
DISZIPLIN MIT ZUKUNFT 118 8.4 REIBUNG UND HAFTUNG - SEHR
UNTERSCHIEDLICHE MECHANISMEN 120 8.4.1 VON DER SCHLANGENHAUT ZUM
SKIBELAG 120 8.4.2 DIE HAFTUNG DER GECKOFUESSE - VORBILD FUER
TROCKENKLEBEBAENDER 120 8.4.2.1 GECKO-SETAE UND UEBERLEGUNGEN ZU
HAFTUNGSUMSETZUNG 120 8.4.2.2 MESSUNGEN DER KRAFT EINER EINZELSETA 121
8.4.2.3 UMSETZUNGSPOTENZIAL 122 8.5 MIKROMASCHINEN - NANOMASCHINEN 122
8.5.1 MIKROMASCHINEN 122 8.5.2 NANO(BIO)TECHNOLOGIE 123 8.5.3 AUF DEM
WEG IN DIE MOLEKULARE NANOWELT 125 8.5.4 NANOMASCHINEN 125 8.6
STOSSDAEMPFUNG UND SPRUNGGERAETE - WIE MIT LEISTUNGSSPITZEN UMGEGANGEN
WERDEN KANN 127 8.6.1 SCHOCKABSORPTION UND MOTORRADHELME 127 8.6.2
KAENGURUSPRUNG UND SPRUNG-SPORTGERAET 128 8.6.3 KAENGURUSPRUNG UND
POWERSKIP-SPORTGERAET 129 8.7 ABRIEBFESTIGKEIT UND STABILITAET -
ANREGUNGEN VON ZAEHNEN UND SCHALEN 130 8.7.1 RADULAZAEHNE VON
NAPFSCHNECKEN GEBEN KONZEPTANREGUNGEN FUER SCHNEIDEWERKZEUGE 130 8.7.2
FORMSTABILITAET VON SEEIGELSCHALEN 131 8.8 STROEMUNGSMECHANISCHE
KONSTRUKTIONEN - VORSCHLAEGE NACH NATURVORBILDERN 131 8.8.1 GESTALTUNG
DER FLUEGELENDEN 131 8.8.2 SCHLEIFENFLUEGEL UND SCHLEIFENPROPELLER 133
8.8.3 VON DER WIRBELSPULE ZUM BERWIAN 134 8.8.4 DIE *SCHWERTFISCHNASE"
UND EIN FLUGZEUGBUG 135 8.8.5 ANWENDUNGSVORSCHLAG DES
MIKROTURBULENZ-EFFEKTS 136 8.9 SPIEGELOPTIK IM KREBSAUGE - VORBILD FUER
ROENTGENTELESKOPIE UND -KOLLIMATOREN 137 8.9.1 EINFUEHRENDES 137 8.9.2
PRINZIPBAU DES KREBSAUGES 137 8.9.3 BRECHUNGSINDIZES 138 8.9.4 HELL- UND
DUNKELADAPTATION 139 8.9.5 ORTHOGONALE SPIEGELOPTIK 140 8.9.6
ZUSAMMENFASSUNG DER SPIEGELOPTIK-PRINZIPIEN IM KREBSAUGE . 141
8.9.7 TECHNOLOGISCHE UMSETZUNGEN 141 8.10 KURZANMERKUNGEN ZUM
THEMENKREIS *KONSTRUKTIONEN UND GERAETE 142 8.10.1 WUERMER, POLYPEN UND
EIN AUSSTUELPUNGS- SCHLAUCH FUER MEDIZINISCHE KATHEDER 142 8.10.1.1
AUSSTUELPUNGSMECHANISMEN BEI WUERMERN 142 8.10.1.2 TECHNISCHER
AUSSTUELPUNGSSCHLAUCH 143 8.10.2 SURFBRETTSEGELN NACH FLEDERMAUS- UND
FLIEGENVORBILD 143 8.10.3 DIE SCHWIMMFLOSSE *MONOPALME" 144 LITERATUR
144 XVI INHALT 9 BAU UND KLIMATISIERUNG 149 9.1 UMWELT UND BAUTEN -
SICHTWEISEN EINES BIOLOGEN UND EINES ARCHITEKTEN 149 9.1.1 BEGRUENDUNG
FUER EIN REGIONALES BAUEN 149 9.1.1.1 STUDIUM VON EXTREMSITUATIONEN 150
9.1.1.2 OEKOLOGISCHE BETRACHTUNG VON BAUFORMEN 150 9.1.1.3 ZUFAELLIGE
ENTWICKLUNGEN IM SINN DER EVOLUTION 151 9.1.1.4 ANONYMES BAUEN ALS
OERTLICHE ANPASSUNG 151 9.1.1.5 BIOLOGIE UND KULTUR 151 9.1.2 ARCHITEKTUR
UND ZEITGEIST 152 9.2 DAS EISBAERFELL - EINE ART TRANSPARENTES
ISOLIERMATERIAL 154 9.2.1 DAS EISBAERFELL ALS SOLAR BETRIEBENE WAERMEPUMPE
UND TRANSPARENTES ISOLIERMATERIAL 154 9.2.1.1 DAS PRINZIP DER WAERMEPUMPE
154 9.2.1.2 DAS EISBAERHAAR: MORPHOLOGIE UND STRAHLUNGSEFFEKTE 154
9.2.1.3 DAS EISBAERHAAR ALS LICHTFALLE UND SOLAR BETRIEBENE WAERMEPUMPE
. 154 9.2.1.4 DAS EISBAERFELL ALS TRANSPARENTES ISOLIERMATERIAL 156
9.2.1.5 TECHNOLOGIEPOTENZIAL DES NATUERLICHEN SYSTEMS 157 9.2.2
TRANSPARENTES ISOLIERMATERIAL IN DER TECHNIK 157 9.3 DER TERMITENBAU -
EIN VERBLUEFFENDES FUNKTIONSSYSTEM MIT ANREGUNGSCHARAKTER 158 9.3.1
KLIMAREGELUNG IM TERMITENBAU 158 9.3.2 SOLARKAMINE BEI TERMITENBAUTEN
UND GEBAEUDEN 158 9.3.2.1 ENERGIEBILANZ VON GEBAEUDEN 158 9.3.2.2
LUEFTUNGSKANAELE AN TERMITENBAUTEN UND IHRE TECHNOLOGISCHE UEBERTRAGUNG 159
9.3.3 EINE BIONISCHE UEBERTRAGUNG: DIE PORENLUEFTUNG 160 9.4 LEHM UND
ADOBE - URSPRUENGLICHE MATERIALIEN MIT INTERESSANTEN BAUPHYSIKALISCHEN
EIGENSCHAFTEN 161 9.4.1 TON- UND MOERTELNESTER 161 9.4.2 BAUEN MIT ADOBE
162 9.5 EINBINDUNG DER WINDKRAFT - TIERBAUTEN UND URSPRUENGLICHE
BAUKULTUREN ALS VORBILDER 163 9.5.1 NUTZUNG DES BERNOULLI-PRINZIPS 163
9.5.2 NUTZUNG DES STAUDRUCK-PRINZIPS 165 9.6 ARCHITEKTONISCHE GESTALTUNG
UND DIE FUNKTIONALITAET DER NATUR 165 9.6.1 EINBINDUNG BIONISCHER
VORGEHENSWEISEN IN DEN PLANUNGSPROZESS . 165 9.6.1.1
PRAERIEHUNDBAU/LUEFTUNGSSYSTEM 166 9.6.1.2 EISBAERFELL/WAERMEDAEMMUNG 167
9.6.1.3 FOTOSYNTHESE/FOTOVOLTAIK 167 9.6.2 BIONISCHE ASPEKTE BEHINDERN
NICHT EINE KLARE ARCHITEKTONISCHE FORMENSPRACHE 167 9.6.2.1
DOPPELWOHNHAUS PULLACH 1986-89 167 9.6.2.2 JUGENDBILDUNGSSTAETTE WINDBERG
1987-91 167 9.7 KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS *BAUEN UND
KLIMATISIERUNG" . 168 9.7.1 EINE SCHUELERARBEIT: UEBERDACHUNG EINES
PAUSENHOFS 168 9.7.2 MOLEKUELE ALS WAERMESPEICHER 169 INHALT XVII 9.7.3
ERKENNTNISSE UEBER SCHWINGENDE BIENENWABEN KOENNEN HOCHHAEUSER VIELLEICHT
WENIGER ERDBEBENANFAELLIG MACHEN 170 LITERATUR 170 10 ROBOTIK UND
LOKOMOTION 175 10.1 ROBOTERARME - ANDROIDEN 175 10.1.1 INTEGRATION VON
SERIENELASTIZITAETEN BRINGT VORTEILE 175 10.1.1.1 BIONISCHE ANREGUNGEN
FUER DEN EINBEZUG ELASTISCHER ELEMENTE IN DIE ROBOTIK 175 10.1.1.2
ROBOTERARM UND PRIMATENARM 175 10.1.1.3 EIN BIOLOGISCHES KONZEPT DER
ARMBEWEGUNG 176 10.1.1.4 AUF DEM WEG ZU EINER BIONISCHEN UEBERTRAGUNG 176
10.1.1.5 AKTUATOREN MIT SERIENELASTIZITAETEN BEI LAUFROBOTERN 178 10.1.2
ROBOTERKONZEPTE AUS JAPAN 178 10.2 MUSKELN UND AKTUATOREN - *KUENSTLICHE
MUSKELN" IN DER TECHNIK . 179 10.2.1 ENTWICKLUNG *FLUIDISCHER
MUSKELN" 179 10.2.2 EINE *KUENSTLICHE HAND" MIT FLUIDMUSKELN 181 10.3
LAUFEN MIT ZWEI BIS ACHT BEINEN - LAUFMASCHINEN 181 10.3.1 DESIGNHILFEN
AUS DER NATUR FUER LAUFMASCHINEN 181 10.3.1.1 VORTEILE DES BEINS
GEGENUEBER DEM RAD 182 10.3.1.2 ANREGUNGEN AUS DER NATUR 182 10.3.1.3
KONSTRUKTIVE UMSETZUNGEN 183 10.3.1.4 ENTWICKLUNGSPOTENZIAL 184 10.3.1.5
AUTONOMES LAUFEN 185 10.3.2 EIN INSEKTEN-ANALOGER LAUFROBOTER NACH DEM
PRINZIP DES STABHEUSCHRECKENGANGS 186 10.3.2.1 ALLGEMEINES 186 10.3.2.2
DAS BEIN DER STABHEUSCHRECKE UND DER LAUFMASCHINE 186 10.3.2.3 DIE
BEINBEWEGUNG DER STABHEUSCHRECKE UND DER LAUFMASCHINE 186 10.3.2.4
AUSLEGUNG DER LAUFMASCHINENBEINE 188 10.3.2.5 LAUFREGELUNG 189 10.3.3
TIMBERJACK, EIN 6-BEINIGER WALDROBOTER 190 10.3.4 ENTWICKLUNGEN AM MIT
*LEG LABORATORY" 190 10.4 KLETTERN, KRIECHEN, SPRINGEN - NACHAHMENSWERTE
ORTSBEWEGUNGS- FORMEN 190 10.4.1 IV. KONFERENZ UEBER KLETTER- UND
LAUFROBOTER 190 10.4.2 KLETTERROBOTER 191 10.4.3 SCHLANGENARTIGE
KRIECHROBOTER 191 10.4.4 SPRINGROBOTER 191 10.5 SCHWIMMROBOTER -
*KUENSTLICHE FISCHE" 192 10.5.1 SCHLAGFLOSSENBOOTE - UEBERTRAGUNG DES
SCHWANZFLOSSENPRINZIPS 192 10.5.1.1 ALLGEMEINES UND HISTORISCHES 192
10.5.1.2 AUF DEM WEG ZU EINEM TRETBOOT MIT FLOSSENANTRIEB 192 10.5.2
*KUENSTLICHE FISCHE": THUNFISCH- UND HECHT-ROBOTER 194 10.5.3
NEUNAUGEN-SCHWIMMROBOTER 196 10.5.4 WEITERE BIOMIMETISCHE
UNTERWASSERROBOTER 197 XVIII INHALT 10.6 VERMINDERUNG DES
STROEMUNGSWIDERSTANDS - RUEMPFE UND OBERFLAECHEN 197 10.6.1 DICKE RUEMPFE
MIT ANREGUNGSPOTENZIAL FUER TECHNISCHE RUMPFFORMEN 197 10.6.1.1
PRINZIPIELLE KOERPERGESTALT 197 10.6.1.2 WIDERSTANDBEIWERTSBESTIMMUNG IM
AUSLAUFVERFAHREN 198 10.6.1.3 MESSBEISPIELE UND BEIWERTSDEFINITIONEN 198
10.6.1.4 ERGEBNISSE UND VERGLEICH MIT TECHNISCHEN STROEMUNGSKOERPERN 199
10.6.2 KLEINFAHRZEUGE: BIONIK IM AUTOMOBILBAU 201 10.6.2.1 3- UND
4-RAEDRIGE KLEINWAGENKONZEPTE 201 10.6.2.2 KOFFERFISCHE - FORMVORBILDER
FUER WENDIGE UNTERSEEBOOTE UND WIDERSTANDSARME KRAFTFAHRZEUGE 203 10.6.3
GERIEFTE HAISCHUPPEN UND RIBLETFOLIEN FUER DEN AIRBUS 204 10.6.3.1 HAUT
UND SCHWIMMSTIL DER HAIE 204 10.6.3.2 RIEFENLINIEN UND UMSTROEMUNGSBILD
204 10.6.3.3 RIEFENSTRUKTUREN UND SCHWIMMSTILE 205 10.6.3.4 MESSUNGEN
ZUR FUNKTION DER RIEFEN 205 10.6.3.5 OELKANALMESSUNGEN 206 10.6.3.6
INTERPRETATION DER WIDERSTANDSVERMINDERUNG 208 10.6.3.7 TECHNISCHE
UEBERTRAGUNG 208 10.6.4 WEITERE WIDERSTANDSVERMINDERNDE
OBERFLAECHENGESTALTUNGEN 210 10.6.4.1 GERIPPTE RENNBOOT-RUEMPFE,
SCHWIMMANZUEGE UND ROHRWANDUNGEN . 210 10.6.4.2 DIE DELFINHAUT UND EIN
SCHIFFSANSTRICH 211 10.6.5 FISCHSCHLEIM UND POLYOX 212 10.6.6
LUFTBLASENSCHLEIER BEI PINGUINEN UND UNTERWASSERGESCHOSSEN 213 10.6.7
*SANDFISCHE" UND DIE VERMINDERUNG VON FESTKOERPERREIBUNG 214 10.7 MITTEL
ZUR AUFTRIEBSERHOEHUNG - VERRINGERUNG DER GEFAHR DES UEBERZIEHENS 215
10.7.1 BEWEGLICHE FLUEGELKLAPPEN NACH DEM GEFIEDERPRINZIP 215 10.7.2
STROEMUNGSBEEINFLUSSUNG DURCH FELLOBERFLAECHEN 215 10.7.3 DAUMENFITTICH
UND VORFLUEGEL 216 10.8 INSEKTENFLUG - ENTOMOPTEREN 217 10.8.1
LUFTKRAFTERZEUGUNG DURCH SCHLAGFLUEGEL BEI FLIEGEN, ZWEIFLUEGELIGE
ENTOMOPTEREN 217 10.8.1.1 ALLGEMEINES 217 10.8.1.2 FLUEGELBEWEGUNG 217
10.8.1.3 DER FLUEGEL ALS STATIONAERER LUFTKRAFTERZEUGER 219 10.8.2
INSTATIONAERE EFFEKTE UND DER WEG ZU KLEINSTFLUGGERAETEN 221 10.8.2.1
DEFINITIONEN 221 10.8.2.2 MORPHOLOGISCHE UND KINEMATISCHE
VORAUSSETZUNGEN FUER INSTATIONAERE EFFEKTE 221 10.8.3 EIN
MINIATUR-SCHWINGFLUEGLER NACH DEM VORBILD DER FAECHELNDEN HONIGBIENE 224
10.9 VOGELFLUG - ORNITHOPTEREN 224 10.9.1 UNTERSUCHUNGEN DES VOGELFLUGS
ALS BASIS FUER DIE KONZEPTION VOGEL- AEHNLICHER KLEINFLUGGERAETE 224
10.9.1.1 HISTORIE 224 10.9.1.2 UEBERTRAGUNGSMOEGLICHKEITEN 225 10.9.1.3
DIE DETAILLIERTESTE KINEMATISCHE MESSUNG 225 10.9.1.4 FRISCHTOTE UND
LEBENDE VOEGEL 228 INHALT XIX 10.9.1.5 IMPULSDIAGRAMME 228 10.9.1.6 CLAP
AND FLING BEI VOEGELN 230 10.9.1.7 FLUEGELGITTER- UND RUECKSCHNELLEFFEKTE
230 10.9.1.8 DAS WEDELN DES EISSTURMVOGELS 230 10.9.2 TECHNISCHE ASPEKTE
VON KLEINFLUGGERAETEN NACH ART VON VOEGELN 231 10.9.2.1 STRUKTUR 232
10.9.2.2 AERODYNAMIK 232 10.9.2.3 FLUGLEISTUNG 233 10.9.2.4
MINIATURISIERUNGSTENDENZEN AUF DEM WEG ZU KLEINSTFLUGGERAETEN 234 10.10
KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS *ROBOTIK UND LOKOMOTION" . 235 10.10.1
FRUEHE STUDIEN DES NATURVORBILDS *VOGEL" 235 10.10.2 DEZENTRALE STEUERUNG
VON ROBOTERARMEN NACH DEM KRAKENPRINZIP . 236 10.10.3
POLYMER-HYDROGEL-AKTUATOR 236 10.10.4 VOGELFLUEGEL UND ADAPTIVE
TECHNISCHE FLUEGEL 236 10.10.5 ELEKTRISCHE FELDER UND AUFTRIEBSERHOEHUNG
237 LITERATUR 237 11 SENSOREN UND NEURONALE STEUERUNG 243 11.1
ALLGEMEINES ZU SENSOREN - GEDANKEN EINES BIOLOGEN UEBER FUEHLER UND FUEHLEN
243 11.2 OPTISCHE SENSOREN UND WAERMESENSOREN - NEUARTIGE PRINZIPIEN 244
11.2.1 NATUERLICHE SPIEGELOPTIK FUEHRT ZUM ROENTGENKOLLIMATOR 244 11.2.2
ENTSPIEGELUNG UND SICHTVERBESSERUNG DURCH FEINSTNOPPUNG NACH DEM PRINZIP
VON NACHTFALTERAUGEN 245 11.2.3 DAS SCHWINGENDE FLIEGENAUGE UND
DIEFEDERNDE NETZHAUT DER SPRINGSPINNE: TECHNISCHE BILDSCHAERFENERHOEHUNG
246 11.2.4 EIN FOTOMECHANISCHER DETEKTOR FUER WAERMESTRAHLUNG BEIM
*FEUERKAEFER" UND SEINE UMSETZUNG 246 11.3 AKUSTISCHE SENSOREN - LOESUNGEN
BEI INSEKTEN 248 11.3.1 SCHALLSCHNELLE-EINSTANDSPEILER BEI STECHMUECKEN
UND SONARPEILGERAETE 248 11.3.2 DAS SCHALLORTUNGSPRINZIP VON
RAUPENFLIEGEN, VORBILD FUER MINIATURHOERGERAETE 249 11.4 GERUCHSSENSOREN
UND ELEKTROSENSOREN - BASISTECHNOLOGIEN VON DER NATUR 249 11.4.1
ZEITVERZOEGERUNGSEFFEKTE BEIM RIECHEN 249 11.4.2 SCHWACH ELEKTRISCHE
FISCHE ALS SENSORMODELLE 250 11.5 BEWEGUNGSSTEUERUNG -
ROBOTERORIENTIERUNG 251 11.5.1 BEWEGUNGSSTEUERUNG UND BEWEGUNGSLERNEN IN
DER BIOLOGIE: UNKONVENTIONELLE VORBILDER FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN 251
11.5.1.1 BEWEGUNGSSTEUERUNG BEIM HEUSCHRECKENFLUG 251 11.5.1.2 LERNEN
BEIM HEUSCHRECKENFLUG 252 11.5.1.3 EIN MODELL FUER DAS MOTORISCHE LERNEN
253 11.5.1.4 OPTIMIERUNG ALS RUECKKOPPLUNGSREDUKTION 254 11.5.1.5
ALLGEMEINES LERNSCHEMA UND REAFFERENZPRINZIP 254 11.5.1.6 BIOLOGISCHE
UND BIONISCHE BEDEUTUNG DER LERNSCHEMATA 256 11.5.2 VOM FLIEGENAUGE ZUR
ROBOTER-ORIENTIERUNG 257 XX INHALT 11.5.2.1 EINFUEHRENDES 257 11.5.2.2
ROBOTERSTEUERUNG NACH DEM PRINZIP DES FLIEGENAUGES 257 11.5.2.3 DER
BEWEGUNGSTYPUS DES ROBOTERS 259 11.5.2.4 INFORMATIONSFLUSS UND
SCHALTUNGSPLATINEN 259 11.5.2.5 ZUSAMMENFASSUNG UND ALLGEMEINE
ERKENNTNISSE 260 11.5.3 VISUELLE STABILISIERUNG UND FUEHRUNG KLEINER
FLUGROBOTER NACH DEM FLIEGENAUGENPRINZIP 260 11.5.4 EIN
*AMEISENROBOTER", DER SICH AN POLARISIERTEM LICHT ORIENTIERT 261 11.6
KLEINE NEURONENVERBAENDE - NEURONALE NETZE MIT ANREGUNGSCHARAKTER 262
11.6.1 PRINZIPIEN NEURONALER NETZE 262 11.6.2 KLEINE NEURONENVERBAENDE
UND IHRE LEISTUNGSFAEHIGKEIT 263 11.6.2.1 DAS OPTOSENSORISCHE
VERRECHNUNGSSYSTEM DER HAUSFLIEGE - KLEINER ALS EIN STECKNADELKOPF 264
11.6.2.2 INGENIEURMAESSIGE ANWENDUNG VON FORSCHUNGSERGEBNISSEN AN
*KLEINSTEN GEHIRNEN" 266 11.6.3 NEURONALE NETZE FUER MUSTERERKENNUNG UND
BEWEGUNGSSTEUERUNG . 268 11.6.3.1 ALLGEMEINES 268 11.6.3.2 VOM
BIOLOGISCHEN ZUM TECHNISCHEN *NEURONENNETZ" 268 11.6.3.3 BEISPIEL:
ASSOZIATIVE SPEICHERUNG VON BUCHSTABENMUSTERN 269 11.6.3.4 SIMULATION
EINES ORGANISMISCHEN BEWEGUNGSVORGANGS MIT HILFE KUENSTLICHER NEURONALER
NETZE 270 11.6.3.5 AUSBLICK 272 11.7 KOPPELUNG VON BIOMOLEKUELEN ODER
MIKROORGANISMEN MIT MESSELEKTRODEN - MIKROBIOSENSOREN 272 11.7.1
MOLEKULARE MESSTECHNIK IN DER BIOSENSORIK 273 11.7.2 MIKROBIELLE
MESSTECHNIK IN DER BIOSENSORIK 274 11.7.2.1 PRINZIPIELLER SENSORAUFBAU
274 11.7.2.2 ANWENDUNGSBEISPIEL 274 11.8 KOPPLUNG BIOLOGISCHER SYSTEME
MIT TECHNISCHEN GERAETEN - BIOMONITORING 274 11.8.1 EIN SENSORSYSTEM ZUR
MESSUNG EXTREM GERINGER STOFFKONZENTRATIONEN 274 11.8.1.1 EINFUEHRENDES
274 11.8.1.2 INSEKTENANTENNEN UND DAS ELEKTROANTENNOGRAMM (EAG) 276
11.8.1.3 EINBAU DER BIOLOGISCHEN ANTENNE IN EIN TECHNISCHES GERAET UND
EICHUNG 276 11.8.1.4 MESSBEISPIEL 276 11.8.2 ONLINE-BIOMONITORING 277
11.9 KOMMUNIKATIONSTECHNIKEN - ANREGUNGEN AUS DER NATUR 279 11.9.1
*DELFINSPRACHE" UND UNTERWASSERKOMMUNIKATION 279 11.9.2 FOTONISCHE
KRISTALLE BEI DER *MEERMAUS" UND GLASFASEROPTIKEN 279 11.10
KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS *SENSOREN UND NEURALE STEUERUNG" 280
11.10.1 *KUENSTLICHE NASEN" 280 11.10.2 BIONISCHE DRUCKSENSOREN 280
11.10.3 RETINAARTIGE LICHTSENSOREN 280 11.10.4 STEUERUNG UEBER
GEHIRNPOTENZIALE 281 LITERATUR 281 INHALT XXI 12 ANTHROPO- UND
BIOMEDIZINISCHE TECHNIK 285 12.1 MENSCHEN AN MASCHINEN - MASCHINEN IM
MENSCHEN 285 12.1.1 ZUSAMMENWIRKEN VON MENSCH UND MASCHINEN 285 12.1.2
BEISPIEL: UNFALLFORSCHUNG 287 12.2 RADFAHRER UND RAD - EIN BIOMECHANISCH
ABGESTIMMTES FUNKTIONSPAAR 288 12.2.1 OPTIMALE MUSKELARBEIT BEIM
PEDALTRETEN 288 12.2.2 CHARAKTERISTIKEN VON RADFAHRER UND RAD 289 12.2.3
ALTERNATIVE PEDALBEWEGUNGEN 289 12.3 IMPLANTATE UND KNOCHEN - SIE
SOLLTEN EINE BIOMECHANISCHE EINHEIT BILDEN 290 12.3.1 KNOCHENSPONGIOSA
UND *METALLSPONGIOSA"-IMPLANTATE 290 12.3.2 HUEFTGELENKSENDOPROTHESEN
NACH DEM TRAJEKTORIENPRINZIP 291 12.3.3 EINE ELASTISCHE KNIEPROTHESE 292
12.4 RETINAIMPLANTATE - MIKROCHIPS IM AUGE 292 12.4.1 RETINAERSATZ 292
12.4.2 RETINASTIMULATION 293 12.5 SCHWINGUNGSDYNAMIK DER
GEHOERKNOECHELCHEN - BIOMECHANISCHE ANPASSUNG EINES MITTELOHRIMPLANTATS
294 12.6 INTERAKTION KOHLENSTOFF-*TECHNOLOGIE" - SILIZIUM-TECHNOLOGIE
295 12.6.1 BIOLOGISCH-TECHNISCHE HYBRIDSCHALTUNGEN
(ZELL-ELEKTRONIK-HYBRIDE) . 295 12.6.2 INTERAKTIONEN *EINFACHER"
BIOLOGISCH-TECHNISCHER HYBRIDSCHALTUNGEN . 297 12.6.3 MIKROELEKTRODEN
SCHLIESSEN LANGZEITKONTAKTE ZU NEURONEN IN SITU . 297 12.6.3.1
PRINZIPIELLE ANFORDERUNGEN 298 12.6.3.2 SIEBELEKTRODEN ZUR KONTAKTIERUNG
REGENERIERENDER NERVEN 299 12.6.3.3 MANSCHETTENFOERMIGE ELEKTRODEN FUER
PERIPHERE NERVEN 300 12.7 GEWEBEANWACHSEN AUF TECHNISCHEN MATERIALIEN -
BIOKOMPATIBLE WERKSTOFFE 300 12.7.1 ANWACHSEN VON SCHLEIMHAUTZELLEN AUF
ZAHNIMPLANTATMATERIAL 300 12.7.2 BIOKOMPATIBLE TITANWERKSTOFFE 301 12.8
NATURSTOFFE ALS SCHUTZ- UND PFLEGEMITTEL 303 12.9 INTERAKTION DES
ORGANISMUS MIT WELLEN-NUTZUNG VON LICHT ZUR EINKOPPELUNG VON MIKROWELLEN
303 12.9.1 STEIGERUNG VON ENZYMAKTIVITAETEN 303 12.9.2 ENTWICKLUNG EINER
LICHTBETRIEBENEN MIKROWELLENEINKOPPLUNG 304 12.9.3 ANWENDUNGSPRINZIP 304
12.10 KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS *ANTHROPO- UND BIOMEDIZINISCHE
TECHNIK" 306 12.10.1 KONTROLLIERTE WIRKSTOFFFREISETZUNG 306 12.10.2 EIN
OSTEOKONDUKTIVES ERSATZMATERIAL AUS ALGEN 306 12.10.3 FLIEGENMADEN ALS
WUNDHEILER 306 LITERATUR 307 13 VERFAHREN UND ABLAEUFE 311 13.1
SOLARNUTZUNG - VIELFALT DER TECHNOLOGIEN 311 XXII INHALT 13.1.1 DIE
SONNE ALS ENERGIESPENDER 311 13.1.2 VOM BIOLOGISCHEN UMGANG MIT DER
SONNENSTRAHLUNG 311 13.1.3 MAKROSKOPISCHE SOLARBETRIEBENE ENERGIESYSTEME
314 13.1.3.1 WAERME, KAELTE 314 13.1.3.2 LICHTSAMMLUNG, TAGESLICHTSYSTEME
315 13.1.3.3 *INTELLIGENTE" OBERFLAECHENSTRUKTUREN 316 13.1.4
SCHMETTERLINGSFLUEGEL ALS SOLARFAENGER UND VORBILDER FUER DIE
COMPUTERCHIP-KUEHLUNG 316 13.2 INDIREKTE SOLARNUTZUNG - KUENSTLICHE
FOTOSYNTHESE UND WASSERSTOFFTECHNOLOGIE 318 13.2.1 MOLEKULARE SOLARE
ENERGIESYSTEME: MECHANISMEN UND UMSETZUNGS- POTENZIAL 318 13.2.1.1
VISIONEN 318 13.2.1.2 HEUTIGE SICHTWEISE 319 13.2.1.3 PRINZIPABLAEUFE AN
DER FOTOSYNTHESEMEMBRAN 320 13.2.1.4 ELEMENTARSCHRITTE UND IHRE
TECHNISCHE UEBERTRAGUNG 320 13.2.1.5 LICHTBETRIEBENE BIOLOGISCHE
PROTONENPUMPE 321 13.2.1.6 ERFORSCHUNGSGESCHICHTE UND PROSPEKTIVE POTENZ
TECHNISCHER FARBSTOFF-SOLARZELLEN 322 13.2.1.7 DER SOLARE
BRENNSTOFFZYKLUS ALS DENKANSTOSS 322 13.2.2 ARTIFIZIELLE FOTOSYNTHESE AUS
MOLEKULARER SONNENENERGIEKONVERSION . 322 13.2.2.1 SOLARTHERMISCHE
VERFAHREN 324 13.2.2.2 FOTOVOLTAISCHE VERFAHREN 324 13.2.2.3
FOTOELEKTROCHEMISCHE VERFAHREN 324 13.2.2.4 FOTOCHEMISCHE VERFAHREN 324
13.2.2.5 MECHANISMEN FOTOCHEMISCHER VERFAHREN ZUR REDUKTION VON H 2 O U.
CO 2 324 13.2.2.6 KOHLENDIOXIDREDUKTION 324 13.2.2.7 SENSIBILISATOREN
325 13.2.2.8 QUENCHER 325 13.2.2.9 KATALYSATOREN 325 13.2.3 WASSERSTOFF
ALS ENERGIESPENDER DER ZUKUNFT 325 13.2.4 WASSERSTOFFPRODUKTION DURCH
ARTIFIZIELLE BAKTERIEN-ALGEN-SYMBIOSE . 326 13.2.4.1 GRUNDLAGEN 326
13.2.4.2 N 2 -BINDUNG UND H 2 -PRODUKTION IM ZELLENVERBUND 327 13.2.4.3
GRUENALGEN-PURPURBAKTERIEN-VERBUND 327 13.2.4.4 FELDFORSCHUNG IN DER
SAHARA 327 13.2.5 FOTOSYNTHETISCHE PROTEINKOMPLEXE BEI CYANOBAKTERIEN
328 13.2.6 ALGENKONVERTER - FLUIDREINIGUNG, NAHRUNGSMITTEL- UND
WERTSTOFF- PRODUKTION IN EINEM SYSTEM 328 13.2.6.1 ALGEN ALS WASSER- UND
LUFTREINIGER 328 13.2.6.2 ALGEN UND WASSERPFLANZEN ALS
NAHRUNGSMITTELPRODUZENTEN 329 13.2.6.3 ALGEN ALS WERTSTOFFPRODUZENTEN
329 13.3 FOTOVOLTAIK - SOLARBEDINGTE SPANNUNGSERZEUGUNG 329 13.3.1
PRINZIPIELLE WIRKUNGSWEISE FOTOVOLTAISCHER ZELLEN 329 13.3.2 PROBLEME
DER FOTOVOLTAIK AUF SILIZIUMBASIS 330 13.3.3 FOTOVOLTAISCHE UND
THERMOELEKTRISCHE EFFEKTE BEI HORNISSEN 331 13.3.4
ORGANISCH-FOTOVOLTAISCHE SOLARZELLEN 332 13.3.4.1 GRAETZELS
FARBSTOFF-SENSITIVE SOLARZELLE 332 INHALT XXIII 13.3.4.2
WIRKUNGSGRADERHOEHUNG UND SELBSTORGANISATION BEI ORGANISCH-
FOTOVOLTAISCHEN SOLARZELLEN 334 13.3.5 BEREITS WEITGEDIEHEN: DIE
PLASTIK-SOLARZELLE 335 13.4 SOLARVERDUNSTUNG - EIN BISLANG
VERNACHLAESSIGTES NATURVERFAHREN 336 13.5 WASSERGEWINNUNG DURCH
NEBELKONDENSATION 337 13.6 VERTRAEGLICHE FROSTSCHUTZMITTEL 338 13.7
SELBSTREINIGENDE PFLANZLICHE OBERFLAECHEN - SCHMUTZABWEISENDE
BESCHICHTUNGEN 339 13.7.1 EPIDERMALE OBERFLAECHENSTRUKTUREN 339 13.7.2
EXPERIMENTE UEBER SELBSTREINIGUNGSEFFEKTE 340 13.7.3 OEKOLOGISCHE
BEDEUTUNG UND STOERUNG DER SELBSTREINIGUNGSEFFEKTE . 341 13.7.4
PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER SELBSTREINIGUNG 342 13.7.5 TECHNISCHE
UMSETZUNG DES *LOTUS-EFFEKTS" 343 13.8 VERPACKUNGEN IN DER NATUR -
IDEENRESERVOIR FUER DIE TECHNIK 344 13.8.1 NATUERLICHES VERPACKEN UND
NATUERLICHE VERPACKUNGEN 344 13.8.1.1 *VERPACKUNGS"- MATERIALIEN IN DER
NATUR 345 13.8.1.2 OEFFNUNG VON VERPACKUNGEN 345 13.8.1.3 SCHICHTEN,
HUELLEN UND VERBUNDVERPACKUNGEN 345 13.8.1.4 FARBEN UND FARBMUSTER 346
13.8.1.5 VERPACKUNGEN FUER EXTREMANFORDERUNGEN 346 13.8.1.6
UNTERSCHIEDLICHE FUNKTIONELLE ANFORDERUNGEN 346 13.8.1.7 DRUCKFESTE
VERPACKUNGEN 347 13.8.1.8 RAUM- UND MATERIALSPARENDE VERPACKUNGEN 347
13.8.1.9 MITWACHSENDE VERPACKUNGEN 347 13.8.1.10 DIE KOKOSNUSS: EINE
MULTIFUNKTIONS-VERPACKUNG 348 13.8.1.11 REZYKLIERUNG DER VERPACKUNGEN
348 13.8.2 BIONISCH ORIENTIERTE VERPACKUNGEN 349 13.9 DIAGENE
MINERALISATION NACH DEM VORBILD DER BIOGENEN MINERALISATION 349 13.10
KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS *VERFAHREN UND ABLAEUFE" 351 13.10.1
LICHTAUSNUTZUNG DURCH OBERFLAECHENSCHICHTUNG BEI PFLANZENBLAETTERN UND
FOTOZELLEN 351 13.10.2 SOLARDACHSTEIN UND SOLARSCHIEFER 352 13.10.3
PAPIERHERSTELLUNG 352 LITERATUR 353 14 EVOLUTION UND OPTIMIERUNG . 357
14.1 OPTIMIERUNG IN DER NATUR - KANN MAN SIE ERKENNEN, BESCHREIBEN UND
NACHAHMEN? 357 14.1.1 DER OPTIMIERUNGSBEGRIFF IN WIRTSCHAFT UND TECHNIK
357 14.1.2 DER OPTIMIERUNGSBEGRIFF IN DER BIOLOGIE 358 14.1.2.1 BEISPIEL
1: EIN OPTIMALWERT ERGIBT SICH AUS EINER THEORIE; DIE TATSAECH- LICH
GEMESSENE KENNGROESSE ERFUELLT DIE THEORIE: DER BAUMSTAMM ALS KOERPER
GLEICHER FESTIGKEIT 359 14.1.2.2 BEISPIEL 2: EIN OPTIMALWERT ERGIBT SICH
AUS EINEM EXPERIMENT; DIE TAT- SAECHLICH GEMESSENE KENNGROESSE STIMMT MIT
DER EXPERIMENTELL BEST- MOEGLICHEN UEBEREIN: PARTIKELSTROM VON SAEUGERBLUT
UND HAEMATOKRIT . 359 XXIV INHALT 14.1.2.3 BEISPIEL 3: EIN OPTIMALWERT
ERGIBT SICH AUS DEM VERGLEICH MEHRERER EXPERIMENTELL ZU ERMITTELNDER
WERTE VON KENNGROESSEN, DIE WIEDERUM VON RANDBEDINGUNGEN ABHAENGIG SIND:
GLEITANPASSUNG BEIM VOGELFLUG UND GLEITZAHL 360 14.1.3 KONSEQUENZEN FUER
DIE VERWENDUNG DES OPTIMIERUNGSBEGRIFFS BEI BIONISCHEN UEBERTRAGUNGEN 361
14.2 EVOLUTION UND OPTIMIERUNG - UMSETZUNG DER ART, WIE BIOLOGISCHE
KONSTRUKTIONEN ENTSTEHEN 361 14.3 EVOLUTIONSPRINZIPIEN: STUFEN DER
IMITATION BIOLOGISCHER EVOLUTIONSPROZESSE 362 14.3.1 EVOLUTION UND
EVOLUTIONSNACHAHMUNG 362 14.3.2 ELEMENTARE SPIELREGELN FUER DIE
EVOLUTIONSSTRATEGIE 363 14.3.3 UNIVERSELLE NOMENKLATUR FUER
EVOLUTIONSSTRATEGIEN 368 14.4 EVOLUTIONSSTRATEGISCHES BERGSTEIGEN - EINE
NATURBASIERTE VORGEHENS- WEISE 368 14.4.1 ZWISCHEN ERFOLG UND
FORTSCHRITT 368 14.4.2 DAS ZENTRALE FORTSCHRITTGESETZ 369 14.4.3
EVOLUTION ZWEITER ART 369 14.4.4 GIPFELKLETTERN IM HYPERRAUM 370 14.4.5
OPTIMIERUNG MIT TECHNOLOGIETRANSFER 370 14.4.6 LOGIK DER OPTIMIERUNG 371
14.5 EVOLUTIVE SYSTEMOPTIMIERUNG - NATURSTRATEGIEN ZUM NUTZEN VON
TECHNIK UND WIRTSCHAFT 372 14.5.1 OEKONOMISCHE LOESUNGSSTRATEGIE FUER
TECHNISCH-WIRTSCHAFTLICHE INNOVATIONEN 372 14.5.2
KOSTEN/GEWINN-ZEITFUNKTION 373 14.6 OPTIMIERUNG MIT EVOLUTIONSSTRATEGIEN
- WEITERE BEISPIELE 373 14.7 ADAPTIVES WACHSTUM - NACH DEM VORBILD DER
BAEUME KONSTRUIEREN . 374 14.7.1 METHODISCHE GRUNDLAGEN 375 14.7.2
ANWENDUNG DER CAD-METHODE AUF BIOLOGISCHE OBJEKTE 377 14.7.3 BEISPIEL:
OPTIMIERUNG DER BAUMGESTALT NACH LAESIONEN 377 14.7.4 BEISPIEL:
BAUMGABELUNG ALS ZUGZWIESEL UND WURZELQUERSCHNITT BEI BIEGEBELASTUNG 378
14.7.5 BEISPIEL: OPTIMALER FASERVERLAUF IM HOLZ 378 14.7.6
GESTALTOPTIMIERUNG VON MASCHINENELEMENTEN NACH ART DES BIOLOGISCHEN
WACHSTUMS 380 14.7.7 BEISPIEL: GEWINDEOPTIMIERUNG EINER ORTHOPAEDISCHEN
SCHRAUBE 381 14.7.8 BEISPIEL: GESTALTOPTIMIERUNG EINER BALKENSCHULTER
381 14.7.9 BEISPIEL: DREIDIMENSIONALE FORMOPTIMIERUNG EINER WELLE MIT
RECHTECKFENSTER 382 14.7.10 EINE WEITERENTWICKLUNG: DAS CAIO-VERFAHREN
382 14.8 CAO-OPTIMIERTE AUTOBAUTEILE - WENIGER MATERIAL- UND ENERGIE-
VERBRAUCH BEI GLEICHER STABILITAET 383 14.8.1 BEISPIEL: NEUE
LEICHTMETALLFELGEN UND MOTORENHALTER 383 14.8.2 BEISPIEL: LOCHERZEUGUNG
UND OPTIMALE SICKENANORDNUNG: SCHALTGESTAENGE 384 INHALT XXV 14.8.3
WEITERE ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN 385 14.9 KRUEMMEROPTIMIERUNG - EIN
BEISPIEL AUS DER ROHRSTROEMUNGSMECHANIK 386 14.10 KURZANMERKUNGEN ZUM
THEMA *EVOLUTION UND OPTIMIERUNG" 387 14.10.1 ZUM VERSTAENDNIS DER
KONTURIERUNG VON TIGER- UND BAERENKRALLEN 387 14.10.2 KNOCHEN UND
LASTHAKEN 387 LITERATUR 388 15 SYSTEM UND ORGANISATION 391 15.1
SELBSTORGANISATION - EIN NATURPRINZIP UND SEINE SOZIOOEKONOMISCHE
ANWENDUNG 391 15.1.1 UEBER DAS PRINZIP SELBSTORGANISATION 391 15.1.2
SELBSTORGANISATION IN DER SOZIOOEKONOMIE 392 15.1.2.1
VERGLEICHSKENNGROESSEN 393 15.1.2.3 SELBSTORGANISATION IN
SOZIOOEKONOMISCHEN SYSTEMEN 393 15.1.2.4 ANWENDUNGEN 394 15.2 MOLEKULARE
SELBSTORGANISATION - OBERFLAECHEN UND MATERIALIEN 395 15.2.1 SICH SELBST
ORGANISIERENDE BIOMOLEKULARE MATERIALIEN 395 15.2.2 SELBSTORGANISATION
BEI DER HERSTELLUNG ORGANISCHER SOLARZELLEN 396 15.2.3
SELBSTORGANISATION UND NANOMASCHINEN 396 15.3 ORGANISMISCHE
SELBSTORGANISATION - AMEISEN UND VERWALTUNGEN 397 15.3.1 AMEISENARTIGES
ZUSAMMENARBEITEN AUTONOMER ROBOTER 397 15.3.2 NISTPLATZFINDEN UND
VERTEIDIGUNGSVERHALTEN BEI HONIGBIENEN 398 15.3.3 ORGANISATION VON
ERKUNDUNGSPFADEN BEI AMEISEN 400 15.4 SUCHSTRATEGIEN BEIM ABSUCHEN VON
AREALEN 400 15.5 BIOLOGISCHE VERPACKUNGSSTRATEGIEN - ENTWICKLUNG
UMWELTOEKO- NOMISCHER VERPACKUNGEN 401 15.5.1 SICHTWEISEN DES DEUTSCHEN
VERPACKUNGSINSTITUTS 401 15.5.2 UMWELTOEKONOMISCHE
VERPACKUNGSORGANISATION 402 15.5.2.1 ALTE UND NEUE ZIELKRITERIEN DER
VERPACKUNGSTECHNIK 402 15.5.2.2 TECHNISCHE VERPACKUNGEN UND OEKOLOGIE 403
15.5.2.3 VERPACKUNGSBIONIK ALS SYSTEMISCHER LOESUNGSANSATZ 403 15.5.2.4
DREI VERPACKUNGSTRICKS DER NATUR ALS ANFORDERUNGSKRITERIEN 404 15.5.2.5
VERNETZTE RUECKKOPPLUNGEN BEI VERPACKUNGSNETZWERKEN 404 15.5.2.6
WACHSTUMSKURVEN UND AUSBLICK 404 15.6 FUNKTIONSHILFE BEI KOMPLEXEN
WIRTSCHAFTSSYSTEMEN - ANALOGIEN KOENNEN IMPULSE GEBEN 407 15.6.1
VERNETZTE QUERBEZIEHUNGEN IN BEZIEHUNGSGEFUEGEN DES WALDES 408 15.6.2
ZUFALL UND REGELUNG IM FUNKTIONSABLAUF VON TIERSOZIETAETEN 408 15.7
INNOVATIONSMANAGEMENT - *NACHHILFE IN BIOLOGIE" FUER MANAGER 409 15.7.1
POSTINDUSTRIELLES INNOVATIONSMANAGEMENT 409 15.7.2 PRODUKTIVE
KREATIVITAET ZUR FOERDERUNG VON INNOVATIONEN 410 15.8
BEREICHSUEBERSCHREITUNGEN 1. ART - ANREGUNGEN AUS DER BIOLOGIE KOENNEN IN
ANDERE FUNKTIONSBEREICHE HINEINWIRKEN 410 15.8.1 BEISPIEL 1: UMSTROEMUNG
DES PINGUINS 410 XXVI INHALT 15.8.1.1 SCHWIMMLEISTUNGEN 411 15.8.1.2
PINGUIN-MODELLE UND ABSTRAHIERTE ROTATIONSKOERPER 411 15.8.1.3
STROEMUNGSVISUALISIERUNG 411 15.8.1.4 WIDERSTANDSMESSUNGEN 412 15.8.1.5
UEBERTRAGUNGSPOTENZIAL 413 15.8.2 BEISPIEL 2: STACHEL DES SEEIGELS
DIADEMA SETOSUM 413 15.8.2.1 AUFBAU 413 15.8.2.2 ABSTRAHIERTE IDEEN 413
15.8.3 BEISPIEL 3: DAS BIENENWABENPRINZIP 414 15.8.3.1 BIENENWABEN 414
15.8.3.2 KLASSISCHE UMSETZUNGEN DES BIENENWABENPRINZIPS 414 15.8.3.3
ZIEGEL, WIE HONIGWABEN STRUKTURIERT 415 15.8.3.4 BIENENWABEN-AUTOREIFEN
416 15.9 BEREICHSUEBERSCHREITUNGEN 2. ART - VERKLAMMERN VON EINZELFAECHERN
. 417 15.9.1 KRATZEN AM KONTINUUM 417 15.9.2 BIONIK IN DER SCHULE 418
15.10 KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS *SYSTEMIK UND ORGANISATION" . 419
15.10.1 SICH SELBST ORGANISIERENDE BIOMATERIALIEN 419 15.10.2
EVOLUTIONAERES GESTALTEN - EINE ALTERNATIVE ZUM RECYCLING? 420 LITERATUR
420 16 KONZEPTUELLES UND ZUSAMMENFASSENDES 425 16.1 BIONIK ALS
TECHNISCHE UND WIRTSCHAFTLICHE HERAUSFORDERUNG - WAS NICHT GEGEN
NATURGESETZE VERSTOESST, IST PRINZIPIELL MACHBAR 425 16.2 BIONIK ALS
BETRACHTUNGSASPEKT - DIE FAECHERUEBERGREIFENDE KYBERNETISCHE SICHTWEISE
425 16.2.1 DIE KYBERNETISCHE BETRACHTUNGSWEISE 426 16.2.2 VERMASCHUNG,
VERNETZUNG KOMPLEXER SYSTEME 427 16.2.3 OEKOSYSTEME ALS KYBERNETISCHE
SYSTEME 428 16.3 BIONIK ALS KREATIVITAETSTRAINING - DIE VIELFALT
BIOLOGISCHER LOESUNGSMOEGLICHKEITEN REGT DIE KREATIVE FANTASIE AN 429 16.4
BIONIK ALS ANSPORN FUER VERNETZTES DENKEN - AUF DEM WEG ZU EINER
ZUKUNFTSORIENTIERTEN BILDUNG 430 16.4.1 BEWUSSTSEINSWANDEL ZUM
VERNETZTEN DENKEN UND REAKTION DER BILDUNGSGREMIEN 431 16.4.2 NEUE
ANSAETZE DES LERNENS ALS UEBERLEBENSUNTERWEISUNG 431 16.4.3 PROBLEME BEIM
VERSTAENDNIS KOMPLEXER ZUSAMMENHAENGE 431 16.4.4 SPIELEN HILFT VERSTEHEN;
UNSCHARFE ERLAUBT MUSTER ERKENNEN 432 16.4.5 LERNEN VOM
FERTIGUNGSBETRIEB NATUR 432 16.4.6 FACHUEBERGREIFEND GANZHEIT ERKENNEN
433 16.5 BIONIK UND WEITERFUEHRENDE NETZWERKPLANUNG - VOM VERNETZTEN
DENKEN ZUM SENSITIVITAETSMODELL 433 16.6 BIONIK UND ANSATZMOEGLICHKEITEN -
GRUNDREGELN FUER BIONISCHE UND BIOKYBERNETISCHE ANSAETZE 435 INHALT XXVII
16.6.1 ZEHN GRUNDPRINZIPIEN NATUERLICHER SYSTEME MIT VORBILDFUNKTION FUER
DIE TECHNIK 435 16.6.2 ACHT GRUNDREGELN DER BIOKYBERNETIK MIT
VORBILDFUNKTION FUER KOMPLEXE TECHNISCHE SYSTEME 436 16.7 FUENF ASPEKTE -
EINKOPPELN BIONISCHER ASPEKTE IN DEN KONSTRUKTIONSPROZESS 437 16.8
NOCHMALS BIONIK UND ORGANISATION - SYSTEMISCHES ORGANISATIONS-
MANAGEMENT 439 16.9 BIONIK ALS TEIL EINER UEBERLEBENSSTRATEGIE - VOM
OEKOSYSTEM ZUM WIRTSCHAFTSSYSTEM 441 16.9.1 BIOSTRATEGIE - DIE SUMME
BIONISCHER ANSAETZE 441 16.9.2 DAS SYMBIOSEPRINZIP 442 16.9.3 RECYCLING
UND VERBUNDTECHNOLOGIE 443 16.9.4 WACHSTUM, FUNKTION, ORGANISATION 444
16.9.4.1 *STETIGES WACHSTUM" 444 16.9.4.2 EXPONENTIELLES WACHSTUM 445
16.9.4.3 *SIGMOIDES WACHSTUM" 445 16.9.4.4 SYSTEMSTABILITAET 446 16.9.4.5
AUSBLICK 447 16.10 KURZANMERKUNGEN ZUM THEMENKREIS: *KONZEPTUELLES UND
ZUSAMMENFASSENDES" 447 16.10.1 NEUE FORMEN IN UNTERRICHT UND BILDUNG 447
16.10.1.1 SCHULE UND UNTERRICHT 447 16.10.1.2 BILDUNGSSCHWERPUNKT
*FAEHIGKEITEN ENTWICKELN" 448 16.10.2 GLUEHWUERMCHEN UND DER SINN ALLEN
FORSCHENS 448 LITERATUR 449 17 PATENTE UND RECHTSASPEKTE 453 17.1 ZWEI
HISTORISCHE PATENTE - EINES DAVON HAT DIE WELT VERAENDERT 453 17.1.1 DER
STAHLBETON JOSEPH MONIERS (PATENTE AB 1867) 453 17.1.2 DER *SALZSTREUER"
RAOUL H. FRANCES (PATENT 1920) 454 17.2 SIND VORBILDER AUS DER NATUR
PATENTSCHAEDIGEND? - PATENTRECHTLICHE VERWERTUNG VON BIONIK-ERFINDUNGEN
455 17.2.1 VORBEMERKUNGEN 455 17.2.2 PATENTRECHTLICHE WERTUNG DER
NEUHEIT VON BIONIK-ERFINDUNGEN 455 17.2.2.1 MOEGLICHE NEUHEIT BEI DER
AUFGABENSTELLUNG 456 17.2.2.3 MOEGLICHE NEUHEIT DES ZWECKS 456 17.2.3
PATENTRECHTLICHE WERTUNG DES TECHNISCHEN FORTSCHRITTS VON
BIONIK-ERFINDUNGEN 456 17.2.4 PATENTRECHTLICHE WERTUNG DER
ERFINDUNGSHOEHE VON BIONIK- ERFINDUNGEN 456 17.2.5 AUFGABE-LOESUNG-ZWECK:
NEUERE SICHTWEISE 457 17.3 PATENTRECHTLICHE FORMULIERUNGSPROBLEME -
BEISPIEL AUSSTUELPUNGS- SCHLAUCH 457 17.4 PATENTE IN BIOLOGIE UND MEDIZIN
I - DIE WIRKUNGEN DES PATENTS 458 XXVIII INHALT 17.5 PATENTE IN BIOLOGIE
UND MEDIZIN II - LIZENZIERUNG BIOTECHNOLOGISCHER ERFINDUNGEN 459 17.6
GEISTIGES EIGENTUM - SINN UND UNSINN VON PATENTEN AUF LEBEWESEN ODER
TEILEN DAVON 460 18 STATT EINES AUSKLANGS: FRAGEN UND ANTWORTEN ZUR
BIONIK 465 SACHVERZEICHNIS 469 TIER- UND PFLANZENVERZEICHNIS 485
PERSONENVERZEICHNIS 489 |
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