Main description:

Dieses umfassende Lehrbuch wendet sich an Studenten, Fachleute und Wissenschaftler und liegt somit im Niveau deutlich uber den ublichen Sachbuchern zur Bionik. Es wird gezeigt, was Bionik ist, wie sie sich entwickelt hat, wie man Fragen stellt und was Bionik leisten kann. Im Detail diskutiert das Buch ausgewahlte Beispiele aus den verschiedensten technologischen Bereichen. Es bietet auch einen Zugang zum wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Umfeld der Bionik. Die vielfaltigen Facetten dieser interdisziplinaren Wissenschaft fugen sich in diesem anspruchsvollen Werk puzzleartig zu einer "Biostrategie in die Zukunft" zusammen. Seit dem Erscheinen der 1. Auflage hat sich die Bionik vielseitig weiterentwickelt. Das Buch wurde daher von Grund auf neu geschrieben, wobei einige bewahrte Abschnitte beibehalten wurden. Der Umfang wurde verdoppelt, die Zahl der Beispiele vervierfacht.

Contents:

1 Definitionen und Gliederungen.- 1.1 Definitionen.- 1.1.1 Grunddefinition Bionik.- 1.1.2 Erweiterte Definition.- 1.1.3 Eine Abgrenzung.- 1.2 Zum Bionik-Begriff.- 1.2.1 Begriffsbildung.- 1.2.2 Begriffskennzeichnung.- 1.2.3 Herkunft des Begriffs "Bionik (bionics)".- 1.2.4 Technische Biologie und Bionik als Antipoden.- 1.2.5 Technische Biologie und Bionik als integrative Disziplinen mit sich erganzenden Aufgabenstellungen.- 1.2.6 Wurzeln und Vorgehensweisen der technisch-biologisch/bionischen Strategie.- 1.2.7 Bionik als Analogieforschung.- 1.2.8 Bionik als Kreativitatstraining.- 1.2.9 Bionik - was also ist das?.- 1.3 Teilgebiete der Bionik.- Literatur.- 2 Personen und Organisationen.- 2.1 Allgemeines.- 2.2 Das Bionik-Kompetenznetz BioKoN.- 2.3 Gesellschaften und sonstige Zusammenschlusse.- 3 Publikationen und OEffentlichkeitsarbeit.- 3.1 Bucher.- 3.2 Zeitschriftenartikel.- 3.3 Ausstellungen.- 3.4 Messen und Zentren.- 3.5 Film und Fernsehen.- 3.6 Wettbewerbe und Preise.- 3.7 Werbung.- 4 Fachstudium und Fachtagungen.- 4.1 Bionik-Studiengange.- 4.2 Tagungen und Kongresse.- 5 Vorwissenschaftliches und Historisches.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Beispielgruppen fur die Anfangsentwicklung der Technischen Biologie und Bionik.- 5.2.1 Von den ersten Ansatzen bis zum 19. und beginnenden 20. Jahrhundert.- 5.2.2 Nationalsozialismus und Kommunismus.- 5.2.3 UEbergang zur funktionellen Verknupfung.- 5.3 Beispielgruppen fur die Entwicklung der Technischen Biologie und Bionik nach dem Zweiten Weltkrieg.- 5.3.1 Zur Technischen Biologie.- 5.3.2 Zur Bionik.- 5.3.3 Istzustand und Ausblick.- 5.4 Historische Kette - Konzepte fur Schiffsvortriebe u. a. nach dem Prinzip der Fisch-Schwanzflosse.- 5.4.1 Einfuhrendes.- 5.4.2 v. Limbecks "Fischpropeller" (1903).- 5.4.3 Lies "Lotsenfisch" (1905).- 5.4.4 Frosts "Wasserfacher" (1926).- 5.4.5 Schramms "Wellenschwingungsantrieb" (1927).- 5.4.6 Budigs schragangestroemter Schlagflugel.- 5.4.7 Moineaus "Vortriebsmechanismus" (1943).- 5.4.8 Hertels "TUB-TUB" (1963).- 5.4.9 Hertels "Schwingflachenpumpe" (1973).- 5.4.10 Hertels "Flossenpropeller" (1977).- Literatur.- 6 Materialien und Strukturen.- 6.1 Biologische Materialien, Strukturen und Oberflachen - das Typische an biologischen Materialien.- 6.1.1 Kann man die typischen Eigenschaften biologischer Materialien angeben?.- 6.1.2 Hierarchische Materialgestaltung in der Natur.- 6.1.3 Selbstorganisation im Materialbereich.- 6.2 Die Arthropodenkutikula - Anregungsquelle fur technische Faserverbundwerkstoffe.- 6.2.1 Mikrostrukturierung von Arthropodenoberflachen: Eine vergleichende Bestandsaufnahme.- 6.2.2 Biologische Faserverbundwerkstoffe mit variablen mechanischen Parametern.- 6.3 Schalen, Schichtungen, Perlmutt - Mehr komponentenwerkstoffe mit erstaunlichen mechanischen Eigenschaften.- 6.3.1 Strukturelle Basis fur die Bruchzahigkeit von Strombus-Schalen.- 6.3.2 Perlmutt von Meeresschnecken.- 6.3.3 Bifunktionelles Calcitmaterial.- 6.4 Spinnseiden und Byssusfaden - Biomaterialien und zugleich technische Anregungen.- 6.4.1 Seidenraupenfaden und ihre Produktbedeutung.- 6.4.2 Spinnenfaden und ihre Produktbedeutung.- 6.4.3 Miesmuscheln und Braunalgen in der Brandung.- 6.5 "Bio"-Kunststoffe - Vielzweckstoffe auf Naturbasis.- 6.5.1 Chitin und Chitosan.- 6.5.2 Bio-Kunststoffe und Bio-Plastik aus Pflanzen.- 6.5.3 Mikrobiell abbaubare Kunststoffe.- 6.6 Zellulose und Pflanzenfasern - auch Bestandteile biologischtechnischer Materialchimaren.- 6.6.1 Zellulose: Chemierohstoff aus der Natur.- 6.6.2 Lignin und "Flussiges Holz".- 6.6.3 Allgemeines zu regenerativen Materialien.- 6.6.4 Pflanzliche Strukturen als intelligente Teile von technischen Kompositmaterialien.- 6.6.5 Biomineralisation: Auf dem Weg zu organisch-anorganischen Verbundwerkstoffen.- 6.7 Hoelzer und Graser - Anwendungspotential im Mikro- und Makro- bereich.- 6.7.1 Technisch interessante Eigenschaften pflanzlicher Fasern und Faserverbundmaterialien.- 6.7.2 Eine Kompositplatte nach dem Faserverlauf in Holz.- 6.7.3 Hochwachsende Graser und langgestreckte Strukturen.- 6.8 "Intelligente" und autoreparable Materialien - schwierig Umzusetzendes aus der Biologie.- 6.8.1 Eine UEbersicht uber "smarte" Materialien.- 6.8.2 "Intelligente" Gele und anderes.- 6.8.3 Materialien, die regenerieren oder sich selbst reparieren.- 6.9 Klebungen in der Natur - Vorkommen und Technikpotenziale.- 6.9.1 Klebetypen und ihr Umsetzungspotenzial.- 6.9.2 Strategien und Techniken des Klebeeinsatzes.- 6.10 Kurzabschnitte zum Themenkreis "Materialien und Strukturen".- 6.10.1 Geigenkasten aus biologisch-technischem Verbundmaterial.- 6.10.2 Spinnenfaden als Feinstaubsammler.- 6.10.3 Poroese Werkstoffe mit einstellbarer Porengroesse.- Literatur.- 7 Formgestaltung und Design.- 7.1 Bionik-Design - Sichtweisen und Vorbilder.- 7.1.1 "Funktionelles Design" in Biologie und Technik.- 7.1.2 Akzeptanz im Designbereich.- 7.2 Problemkreise des Bionik-Designs.- 7.3 Das Pterygoid der Python-Schlange als Vorbild fur ein Stuhlbein.- 7.4 Ideenwettbewerb Bionik-Design - "Bionic architecture - made of wood".- 7.5 Kurzabschnitte zum Themenkreis "Formgestaltung und Design".- 7.5.1 ICE-Design und der Beginn des neuzeitlichen Bootsdesigns.- 7.5.2 Zwei Studentenprojekte "Bionik-Aspekte im Design" von Klassen an den Kunsthochschulen Berlin und Saarbrucken.- Literatur.- 8 Konstruktionen und Gerate.- 8.1 Biomechanische Mikrosysteme - vergleichende Analyse und Technikpotenzial.- 8.1.1 Funktionselemente und Elementarfunktionen biomechanischer Mikrosysteme.- 8.1.2 Mikrobiomechatronik aus der Ilmenauer Sicht.- 8.1.3 Zwei Demonstrationsbeispiele: Ruderbein und Mikrogreifer.- 8.2 Prazisionstechnische Antriebssysteme - neuartige konstruktive Wege.- 8.3 Mikrotribologie - eine Disziplin mit Zukunft.- 8.4 Reibung und Haftung - sehr unterschiedliche Mechanismen.- 8.4.1 Von der Schlangenhaut zum Skibelag.- 8.4.2 Die Haftung der Geckofusse - Vorbild fur Trockenklebebander.- 8.5 Mikromaschinen - Nanomaschinen.- 8.5.1 Mikromaschinen.- 8.5.2 Nano(bio)technologie.- 8.5.3 Auf dem Weg in die molekulare Nanowelt.- 8.5.4 Nanomaschinen.- 8.6 Stossdampfung und Sprunggerate - Wie mit Leistungsspitzen umgegangen werden kann.- 8.6.1 Schockabsorption und Motorradhelme.- 8.6.2 Kangurusprung und Sprung-Sportgerat.- 8.6.3 Kangurusprung und PowerSkip-Sportgerat.- 8.7 Abriebfestigkeit und Stabilitat - Anregungen von Zahnen und Schalen.- 8.7.1 Radulazahne von Napfschnecken geben Konzeptanregungen fur Schneidewerkzeuge.- 8.7.2 Formstabilitat von Seeigelschalen.- 8.8 Stroemungsmechanische Konstruktionen - Vorschlage nach Naturvorbildern.- 8.8.1 Gestaltung der Flugelenden.- 8.8.2 Schleifenflugel und Schleifenpropeller.- 8.8.3 Von der Wirbelspule zum Berwian.- 8.8.4 Die "Schwertfischnase" und ein Flugzeugbug.- 8.8.5 Anwendungsvorschlag des Mikroturbulenz-Effekts.- 8.9 Spiegeloptik im Krebsauge - Vorbild fur Roentgenteleskopie und -kollimatoren.- 8.9.1 Einfuhrendes.- 8.9.2 Prinzipbau des Krebsauges.- 8.9.3 Brechungsindizes.- 8.9.4 Hell- und Dunkeladaptation.- 8.9.5 Orthogonale Spiegeloptik.- 8.9.6 Zusammenfassung der Spiegeloptik-Prinzipien im Krebsauge.- 8.9.7 Technologische Umsetzungen.- 8.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Konstruktionen und Gerate.- 8.10.1 Wurmer, Polypen und ein Ausstulpungsschlauch fur medizinische Katheder.- 8.10.2 Surfbrettsegeln nach Fledermaus- und Fliegenvorbild.- 8.10.3 Die Schwimmflosse "Monopalme".- Literatur.- 9.1 Bau und Klimatisierung.- 9.1 Umwelt und Bauten - Sichtweisen eines Biologen und eines Architekten.- 9.1.1 Begrundung fur ein regionales Bauen.- 9.1.2 Architektur und Zeitgeist.- 9.2 Das Eisbarfell - eine Art transparentes Isoliermaterial.- 9.2.1 Das Eisbarfell als solar betriebene Warmepumpe und transparentes Isoliermaterial.- 9.2.2 Transparentes Isoliermaterial in der Technik.- 9.3 Der Termitenbau - ein verbluffendes Funktionssystem mit Anregungscharakter.- 9.3.1 Klimaregelung im Termitenbau.- 9.3.2 Solarkamine bei Termitenbauten und Gebauden.- 9.3.3 Eine bionische UEbertragung: die Porenluftung.- 9.4 Lehm und Adobe - ursprungliche Materialien mit interessanten bauphysikalischen Eigenschaften.- 9.4.1 Ton- und Moertelnester.- 9.4.2 Bauen mit Adobe.- 9.5 Einbindung der Windkraft - Tierbauten und ursprungliche Baukulturen als Vorbilder.- 9.5.1 Nutzung des Bernoulli-Prinzips.- 9.5.2 Nutzung des Staudruck-Prinzips.- 9.6 Architektonische Gestaltung und die Funktionalitat der Natur.- 9.6.1 Einbindung bionischer Vorgehensweisen in den Planungsprozess.- 9.6.2 Bionische Aspekte behindern nicht eine klare architektonische Formensprache.- 9.7 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Bauen und Klimatisierung".- 9.7.1 Eine Schulerarbeit: UEberdachung eines Pausenhofs.- 9.7.2 Molekule als Warmespeicher.- 9.7.3 Erkenntnisse uber schwingende Bienenwaben koennen Hochhauser vielleicht weniger erdbebenanfallig machen.- Literatur.- 10 Robotik und Lokomotion.- 10.1 Roboterarme - Androiden.- 10.1.1 Integration von Serienelastizitaten bringt Vorteile.- 10.1.2 Roboterkonzepte aus Japan.- 10.2 Muskeln und Aktuatoren - "Kunstliche Muskeln" in der Technik.- 10.2.1 Entwicklung "Fluidischer Muskeln".- 10.2.2 Eine "Kunstliche Hand" mit Fluidmuskeln.- 10.3 Laufen mit zwei bis acht Beinen - Laufmaschinen.- 10.3.1 Designhilfen aus der Natur fur Laufmaschinen.- 10.3.2 Ein Insekten-analoger Laufroboter nach dem Prinzip des Stabheuschreckengangs.- 10.3.3 Timberjack, ein 6-beiniger Waldroboter.- 10.3.4 Entwicklungen am MIT "Leg laboratory".- 10.4 Klettern, Kriechen, Springen - nachahmenswerte Ortsbewegungsformen.- 10.4.1 IV. Konferenz uber Kletter- und Laufroboter.- 10.4.2 Kletterroboter.- 10.4.3 Schlangenartige Kriechroboter.- 10.4.4 Springroboter.- 10.5 Schwimmroboter - "Kunstliche Fische".- 10.5.1 Schlagflossenboote - UEbertragung des Schwanzflossenprinzips.- 10.5.2 "Kunstliche Fische": Thunfisch- und Hecht-Roboter.- 10.5.3 Neunaugen-Schwimmroboter.- 10.5.4 Weitere biomimetische Unterwasserroboter.- 10.6 Verminderung des Stroemungswiderstands - Rumpfe und Oberflachen.- 10.6.1 Dicke Rumpfe mit Anregungspotenzial fur technische Rumpfformen.- 10.6.2 Kleinfahrzeuge: Bionik im Automobilbau.- 10.6.3 Geriefte Haischuppen und Ribletfolien fur den Airbus.- 10.6.4 Weitere widerstandsvermindernde Oberflachengestaltungen.- 10.6.5 Fischschleim und Polyox.- 10.6.6 Luftblasenschleier bei Pinguinen und Unterwassergeschossen.- 10.6.7 "Sandfische" und die Verminderung von Festkoerperreibung.- 10.7 Mittel zur Auftriebserhoehung - Verringerung der Gefahr des UEberziehens.- 10.7.1 Bewegliche Flugelklappen nach dem Gefiederprinzip.- 10.7.2 Stroemungsbeeinflussung durch Felloberflachen.- 10.7.3 Daumenfittich und Vorflugel.- 10.8 Insektenflug - Entomopteren.- 10.8.1 Luftkrafterzeugung durch Schlagflugel bei Fliegen, zweiflugelige Entomopteren.- 10.8.2 Instationare Effekte und der Weg zu Kleinstfluggeraten.- 10.8.3 Ein Miniatur-Schwingflugler nach dem Vorbild der fachelnden Honigbiene.- 10.9 Vogelflug - Ornithopteren.- 10.9.1 Untersuchungen des Vogelflugs als Basis fur die Konzeption vogelahnlicher Kleinfluggerate.- 10.9.2 Technische Aspekte von Kleinfluggeraten nach Art von Voegeln.- 10.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Robotik und Lokomotion".- 10.10.1 Fruhe Studien des Naturvorbilds "Vogel".- 10.10.2 Dezentrale Steuerung von Roboterarmen nach dem Krakenprinzip.- 10.10.3 Polymer-Hydrogel-Aktuator.- 10.10.4 Vogelflugel und adaptive technische Flugel.- 10.10.5 Elektrische Felder und Auftriebserhoehung.- Literatur.- 11 Sensoren und neuronale Steuerung.- 11.1 Allgemeines zu Sensoren - Gedanken eines Biologen uber Fuhler und Fuhlen.- 11.2 Optische Sensoren und Warmesensoren - neuartige Prinzipien.- 11.2.1 Naturliche Spiegeloptik fuhrt zum Roentgenkollimator.- 11.2.2 Entspiegelung und Sichtverbesserung durch Feinstnoppung nach dem Prinzip von Nachtfalteraugen.- 11.2.3 Das schwingende Fliegenauge und diefedernde Netzhaut der Springspinne: technische Bildscharfenerhoehung.- 11.2.4 Ein fotomechanischer Detektor fur Warmestrahlung beim "Feuerkafer" und seine Umsetzung.- 11.3 Akustische Sensoren - Loesungen bei Insekten.- 11.3.1 Schallschnelle-Einstandspeiler bei Stechmucken und Sonarpeilgerate.- 11.3.2 Das Schallortungsprinzip von Raupenfliegen, Vorbild fur Miniaturhoergerate.- 11.4 Geruchssensoren und Elektrosensoren - Basistechnologien von der Natur.- 11.4.1 Zeitverzoegerungseffekte beim Riechen.- 11.4.2 Schwach elektrische Fische als Sensormodelle.- 11.5 Bewegungssteuerung - Roboterorientierung.- 11.5.1 Bewegungssteuerung und Bewegungslernen in der Biologie: unkonventionelle Vorbilder fur technische Anwendungen.- 11.5.2 Vom Fliegenauge zur Roboter-Orientierung.- 11.5.3 Visuelle Stabilisierung und Fuhrung kleiner Flugroboter nach dem Fliegenaugenprinzip.- 11.5.4 Ein "Ameisenroboter", der sich an polarisiertem Licht orientiert.- 11.6 Kleine Neuronenverbande - neuronale Netze mit Anregungscharakter.- 11.6.1 Prinzipien neuronaler Netze.- 11.6.2 Kleine Neuronenverbande und ihre Leistungsfahigkeit.- 11.6.3 Neuronale Netze fur Mustererkennung und Bewegungssteuerung.- 11.7 Koppelung von Biomolekulen oder Mikroorganismen mit Messelektroden - Mikrobiosensoren.- 11.7.1 Molekulare Messtechnik in der Biosensorik.- 11.7.2 Mikrobielle Messtechnik in der Biosensorik.- 11.8 Kopplung biologischer Systeme mit technischen Geraten - Biomonitoring.- 11.8.1 Ein Sensorsystem zur Messung extrem geringer Stoffkonzentrationen.- 11.8.2 Online-Biomonitoring.- 11.9 Kommunikationstechniken - Anregungen aus der Natur.- 11.9.1 "Delfinsprache" und Unterwasserkommunikation.- 11.9.2 Fotonische Kristalle bei der "Meermaus" und Glasfaseroptiken.- 11.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Sensoren und neurale Steuerung".- 11.10.1 "Kunstliche Nasen".- 11.10.2 Bionische Drucksensoren.- 11.10.3 Retinaartige Lichtsensoren.- 11.10.4 Steuerung uber Gehirnpotenziale.- Literatur.- 12 Anthropo- und biomedizinische Technik.- 12.1 Menschen an Maschinen - Maschinen im Menschen.- 12.1.1 Zusammenwirken von Mensch und Maschinen.- 12.1.2 Beispiel: Unfallforschung.- 12.2 Radfahrer und Rad - ein biomechanisch abgestimmtes Funktionspaar.- 12.2.1 Optimale Muskelarbeit beim Pedaltreten.- 12.2.2 Charakteristiken von Radfahrer und Rad.- 12.2.3 Alternative Pedalbewegungen.- 12.3 Implantate und Knochen - sie sollten eine biomechanische Einheit bilden.- 12.3.1 Knochenspongiosa und "Metallspongiosa"-Implantate.- 12.3.2 Huftgelenksendoprothesen nach dem Trajektorienprinzip.- 12.3.3 Eine elastische Knieprothese.- 12.4 Retinaimplantate - Mikrochips im Auge.- 12.4.1 Retinaersatz.- 12.4.2 Retinastimulation.- 12.5 Schwingungsdynamik der Gehoerknoechelchen - biomechanische Anpassung eines Mittelohrimplantats.- 12.6 Interaktion Kohlenstoff-"Technologie" - Silizium-Technologie.- 12.6.1 Biologisch-technische Hybridschaltungen (Zell-Elektronik-Hybride).- 12.6.2 Interaktionen "einfacher" biologisch-technischer Hybridschaltungen.- 12.6.3 Mikroelektroden schliessen Langzeitkontakte zu Neuronen in situ.- 12.7 Gewebeanwachsen auf technischen Materialien - biokompatible Werkstoffe.- 12.7.1 Anwachsen von Schleimhautzellen auf Zahnimplantatmaterial.- 12.7.1 Biokompatible Titanwerkstoffe.- 12.8 Naturstoffe als Schutz- und Pflegemittel.- 12.9 Interaktion des Organismus mit Wellen-Nutzung von Licht zur Einkoppelung von Mikrowellen.- 12.9.1 Steigerung von Enzymaktivitaten.- 12.9.2 Entwicklung einer lichtbetriebenen Mikrowelleneinkopplung.- 12.9.3 Anwendungsprinzip.- 12.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Anthropo- und biomedizinische Technik".- 12.10.1 Kontrollierte Wirkstofffreisetzung.- 12.10.2 Ein osteokonduktives Ersatzmaterial aus Algen.- 12.10.3 Fliegenmaden als Wundheiler.- Literatur.- 13 Verfahren und Ablaufe.- 13.1 Solarnutzung - Vielfalt der Technologien.- 13.1.1 Die Sonne als Energiespender.- 13.1.2 Vom biologischen Umgang mit der Sonnenstrahlung.- 13.1.3 Makroskopische solarbetriebene Energiesysteme.- 13.1.4 Schmetterlingsflugel als Solarfanger und Vorbilder fur die Computerchip-Kuhlung.- 13.2 Indirekte Solarnutzung - kunstliche Fotosynthese und Wasserstofftechnologie.- 13.2.1 Molekulare solare Energiesysteme: Mechanismen und Umsetzungspotenzial.- 13.2.2 Artifizielle Fotosynthese aus molekularer Sonnenenergiekonversion.- 13.2.3 Wasserstoff als Energiespender der Zukunft.- 13.2.4 Wasserstoffproduktion durch artifizielle Bakterien-Algen-Symbiose.- 13.2.5 Fotosynthetische Proteinkomplexe bei Cyanobakterien.- 13.2.6 Algenkonverter - Fluidreinigung, Nahrungsmittel- und Wertstoffproduktion in einem System.- 13.3 Fotovoltaik - solarbedingte Spannungserzeugung.- 13.3.1 Prinzipielle Wirkungsweise fotovoltaischer Zellen.- 13.3.2 Probleme der Fotovoltaik auf Siliziumbasis.- 13.3.3 Fotovoltaische und thermoelektrische Effekte bei Hornissen.- 13.3.4 Organisch-fotovoltaische Solarzellen.- 13.3.5 Bereits weitgediehen: die Plastik-Solarzelle.- 13.4 Solarverdunstung - ein bislang vernachlassigtes Naturverfahren.- 13.5 Wassergewinnung durch Nebelkondensation.- 13.6 Vertragliche Frostschutzmittel.- 13.7 Selbstreinigende pflanzliche Oberflachen - schmutzabweisende Beschichtungen.- 13.7.1 Epidermale Oberflachenstrukturen.- 13.7.2 Experimente uber Selbstreinigungseffekte.- 13.7.3 OEkologische Bedeutung und Stoerung der Selbstreinigungseffekte.- 13.7.4 Physikalische Grundlagen der Selbstreinigung.- 13.7.5 Technische Umsetzung des "Lotus-Effekts".- 13.8 Verpackungen in der Natur - Ideenreservoir fur die Technik.- 13.8.1 Naturliches Verpacken und naturliche Verpackungen.- 13.8.2 Bionisch orientierte Verpackungen.- 13.9 Diagene Mineralisation nach dem Vorbild der biogenen Mineralisation.- 13.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Verfahren und Ablaufe".- 13.10.1 Lichtausnutzung durch Oberflachenschichtung bei Pflanzenblattern und Fotozellen.- 13.10.2 Solardachstein und Solarschiefer.- 13.10.3 Papierherstellung.- Literatur.- 14 Evolution und Optimierung.- 14.1 Optimierung in der Natur - kann man sie erkennen, beschreiben und nachahmen?.- 14.1.1 Der Optimierungsbegriff in Wirtschaft und Technik.- 14.1.2 Der Optimierungsbegriff in der Biologie.- 14.1.3 Konsequenzen fur die Verwendung des Optimierungsbegriffs bei bionischen UEbertragungen.- 14.2 Evolution und Optimierung - Umsetzung der Art, wie biologische Konstruktionen entstehen.- 14.3 Evolutionsprinzipien: Stufen der Imitation biologischer Evolutionsprozesse.- 14.3.1 Evolution und Evolutionsnachahmung.- 14.3.2 Elementare Spielregeln fur die Evolutionsstrategie.- 14.3.3 Universelle Nomenklatur fur Evolutionsstrategien.- 14.4 Evolutionsstrategisches Bergsteigen - eine naturbasierte Vorgehensweise.- 14.4.1 Zwischen Erfolg und Fortschritt.- 14.4.2 Das zentrale Fortschrittgesetz.- 14.4.3 Evolution zweiter Art.- 14.4.4 Gipfelklettern im Hyperraum.- 14.4.5 Optimierung mit Technologietransfer.- 14.4.6 Logik der Optimierung.- 14.5 Evolutive Systemoptimierung - Naturstrategien zum Nutzen von Technik und Wirtschaft.- 14.5.1 OEkonomische Loesungsstrategie fur technisch-wirtschaftliche Innovationen.- 14.5.2 Kosten/Gewinn-Zeitfunktion.- 14.6 Optimierung mit Evolutionsstrategien - weitere Beispiele.- 14.7 Adaptives Wachstum - nach dem Vorbild der Baume konstruieren.- 14.7.1 Methodische Grundlagen.- 14.7.2 Anwendung der CAD-Methode auf biologische Objekte.- 14.7.3 Beispiel: Optimierung der Baumgestalt nach Lasionen.- 14.7.4 Beispiel: Baumgabelung als Zugzwiesel und Wurzelquerschnitt bei Biegebelastung.- 14.7.5 Beispiel: Optimaler Faserverlauf im Holz.- 14.7.6 Gestaltoptimierung von Maschinenelementen nach Art des biologischen Wachstums.- 14.7.7 Beispiel: Gewindeoptimierung einer orthopadischen Schraube.- 14.7.8 Beispiel: Gestaltoptimierung einer Balkenschulter.- 14.7.9 Beispiel: Dreidimensionale Formoptimierung einer Welle mit Rechteckfenster.- 14.7.10 Eine Weiterentwicklung: das CAIO-Verfahren.- 14.8 CAO-optimierte Autobauteile - weniger Material- und Energieverbrauch bei gleicher Stabilitat.- 14.8.1 Beispiel: Neue Leichtmetallfelgen und Motorenhalter.- 14.8.2 Beispiel: Locherzeugung und optimale Sickenanordnung: Schaltgestange.- 14.8.3 Weitere Anwendungsmoeglichkeiten.- 14.9 Krummeroptimierung - ein Beispiel aus der Rohrstroemungsmechanik.- 14.10 Kurzanmerkungen zum Thema "Evolution und Optimierung".- 14.10.1 Zum Verstandnis der Konturierung von Tiger- und Barenkrallen.- 14.10.2 Knochen und Lasthaken.- Literatur.- 15 System und Organisation.- 15.1 Selbstorganisation - Ein Naturprinzip und seine soziooekonomische Anwendung.- 15.1.1UEber das Prinzip Selbstorganisation.- 15.1.2 Selbstorganisation in der Soziooekonomie.- 15.2 Molekulare Selbstorganisation - Oberflachen und Materialien.- 15.2.1 Sich selbst organisierende biomolekulare Materialien.- 15.2.2 Selbstorganisation bei der Herstellung organischer Solarzellen.- 15.2.3 Selbstorganisation und Nanomaschinen.- 15.3 Organismische Selbstorganisation - Ameisen und Verwaltungen.- 15.3 Ameisenartiges Zusammenarbeiten autonomer Roboter.- 15.3.1 Nistplatzfinden und Verteidigungsverhalten bei Honigbienen.- 15.3.2 Organisation von Erkundungspfaden bei Ameisen.- 15.4 Suchstrategien beim Absuchen von Arealen.- 15.5 Biologische Verpackungsstrategien - Entwicklung umweltoekonomischer Verpackungen.- 15.5.1 Sichtweisen des Deutschen Verpackungsinstituts.- 15.5.2 Umweltoekonomische Verpackungsorganisation.- 15.6 Funktionshilfe bei komplexen Wirtschaftssystemen - Analogien koennen Impulse geben.- 15.6.1 Vernetzte Querbeziehungen in Beziehungsgefugen des Waldes.- 15.6.2 Zufall und Regelung im Funktionsablauf von Tiersozietaten.- 15.7 Innovationsmanagement - "Nachhilfe in Biologie" fur Manager.- 15.7.1 Postindustrielles Innovationsmanagement.- 15.7.2 Produktive Kreativitat zur Foerderung von Innovationen.- 15.8 Bereichsuberschreitungen 1. Art - Anregungen aus der Biologie koennen in andere Funktionsbereiche hineinwirken.- 15.8.1 Beispiel 1: Umstroemung des Pinguins.- 15.8.2 Beispiel 2: Stachel des Seeigels Diadema setosum.- 15.8.3 Beispiel 3: Das Bienenwabenprinzip.- 15.9 Bereichsuberschreitungen 2. Art - Verklammern von Einzelfachern.- 15.9.1 Kratzen am Kontinuum.- 15.9.2 Bionik in der Schule.- 15.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis "Systemik und Organisation".- 15.10.1 Sich selbst organisierende Biomaterialien.- 15.10.2 Evolutionares Gestalten - eine Alternative zum Recycling?.- Literatur.- 16 Konzeptuelles und Zusammenfassendes.- 16.1 Bionik als technische und wirtschaftliche Herausforderung - was nicht gegen Naturgesetze verstoesst, ist prinzipiell machbar.- 16.2 Bionik als Betrachtungsaspekt - die facherubergreifende kybernetische Sichtweise.- 16.2.1 Die kybernetische Betrachtungsweise.- 16.2.2 Vermaschung, Vernetzung komplexer Systeme.- 16.2.3 OEkosysteme als kybernetische Systeme.- 16.3 Bionik als Kreativitatstraining - die Vielfalt biologischer Loesungsmoeglichkeiten regt die kreative Fantasie an.- 16.4 Bionik als Ansporn fur vernetztes Denken - auf dem Weg zu einer zukunftsorientierten Bildung.- 16.4.1 Bewusstseinswandel zum vernetzten Denken und Reaktion der Bildungsgremien.- 16.4.2 Neue Ansatze des Lernens als UEberlebensunterweisung.- 16.4.3 Probleme beim Verstandnis komplexer Zusammenhange.- 16.4.4 Spielen hilft verstehen; Unscharfe erlaubt Muster erkennen.- 16.4.5 Lernen vom Fertigungsbetrieb Natur.- 16.4.6 Fachubergreifend Ganzheit erkennen.- 16.5 Bionik und weiterfuhrende Netzwerkplanung - vom vernetzten Denken zum Sensitivitatsmodell.- 16.6 Bionik und Ansatzmoeglichkeiten - Grundregeln fur bionische und biokybernetische Ansatze.- 16.6.1 Zehn Grundprinzipien naturlicher Systeme mit Vorbildfunktion fur die Technik.- 16.6.2 Acht Grundregeln der Biokybernetik mit Vorbildfunktion fur komplexe technische Systeme.- 16.7 Funf Aspekte - Einkoppeln bionischer Aspekte in den Konstruktionsprozess.- 16.8 Nochmals Bionik und Organisation - systemisches Organisationsmanagement.- 16.9 Bionik als Teil einer UEberlebensstrategie - vom OEkosystem zum Wirtschaftssystem.- 16.9.1 Biostrategie - die Summe bionischer Ansatze.- 16.9.2 Das Symbioseprinzip.- 16.9.3 Recycling und Verbundtechnologie.- 16.9.4 Wachstum, Funktion, Organisation.- 16.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis: "Konzeptuelles und Zusammenfassendes".- 16.10.1 Neue Formen in Unterricht und Bildung.- 16.10.2 Gluhwurmchen und der Sinn allen Forschens.- Literatur.- 17 Patente und Rechtsaspekte.- 17.1 Zwei historische Patente - eines davon hat die Welt verandert.- 17.1.1 Der Stahlbeton Joseph Moniers (Patente ab 1867).- 17.1.2 Der "Salzstreuer" Raoul H. Frances (Patent 1920).- 17.2 Sind Vorbilder aus der Natur patentschadigend? - Patentrechtliche Verwertung von Bionik-Erfindungen.- 17.2.1 Vorbemerkungen.- 17.2.2 Patentrechtliche Wertung der Neuheit von Bionik-Erfindungen.- 17.2.3 Patentrechtliche Wertung des technischen Fortschritts von Bionik-Erfindungen.- 17.2.4 Patentrechtliche Wertung der Erfindungshoehe von Bionik- Erfindungen.- 17.2.5 Aufgabe-Loesung-Zweck: neuere Sichtweise.- 17.3 Patentrechtliche Formulierungsprobleme - Beispiel Ausstulpungsschlauch.- 17.4 Patente in Biologie und Medizin I - Die Wirkungen des Patents.- 17.5 Patente in Biologie und Medizin II - Lizenzierung biotechnologischer Erfindungen.- 17.6 Geistiges Eigentum - Sinn und Unsinn von Patenten auf Lebewesen oder Teilen davon.- 18 Statt eines Ausklangs: Fragen und Antworten zur Bionik.- 469.- 485.- 489.