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 ergänzenden Aufgabenstellungen.- 1.2.6 Wurzeln und Vorgehensweisen der technisch-biologisch/bionischen Strategie.- 1.2.7 Bionik als Analogieforschung.- 1.2.8 Bionik als Kreativitätstraining.- 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 Zusammenschlüsse.- 3 Publikationen und Öffentlichkeitsarbeit.- 3.1 Bücher.- 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-Studiengänge.- 4.2 Tagungen und Kongresse.- 5 Vorwissenschaftliches und Historisches.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Beispielgruppen für die Anfangsentwicklung der Technischen Biologie und Bionik.- 5.2.1 Von den ersten Ansätzen bis zum 19. und beginnenden 20. Jahrhundert.- 5.2.2 Nationalsozialismus und Kommunismus.- 5.2.3 Übergang zur funktionellen Verknüpfung.- 5.3 Beispielgruppen für 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 für Schiffsvortriebe u. a. nach dem Prinzip der Fisch-Schwanzflosse.- 5.4.1 Einführendes.- 5.4.2 v. Limbecks „Fischpropeller“ (1903).- 5.4.3 Lies „Lotsenfisch“ (1905).- 5.4.4 Frosts „Wasserfächer“ (1926).- 5.4.5 Schramms „Wellenschwingungsantrieb“ (1927).- 5.4.6 Budigs schrägangeströmter Schlagflügel.- 5.4.7 Moineaus „Vortriebsmechanismus“ (1943).- 5.4.8 Hertels „TUB-TUB“ (1963).- 5.4.9 Hertels „Schwingflächenpumpe“ (1973).- 5.4.10 Hertels „Flossenpropeller“ (1977).- Literatur.- 6 Materialien und Strukturen.- 6.1 Biologische Materialien, Strukturen und Oberflächen — 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 für technische Faserverbundwerkstoffe.- 6.2.1 Mikrostrukturierung von Arthropodenoberflächen: 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 für die Bruchzähigkeit von Strombus-Schalen.- 6.3.2 Perlmutt von Meeresschnecken.- 6.3.3 Bifunktionelles Calcitmaterial.- 6.4 Spinnseiden und Byssusfäden — Biomaterialien und zugleich technische Anregungen.- 6.4.1 Seidenraupenfäden und ihre Produktbedeutung.- 6.4.2 Spinnenfäden 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 Materialchimären.- 6.6.1 Zellulose: Chemierohstoff aus der Natur.- 6.6.2 Lignin und „Flüssiges 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 Hölzer und Gräser — 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 Gräser und langgestreckte Strukturen.- 6.8 „Intelligente“ und autoreparable Materialien — schwierig Umzusetzendes aus der Biologie.- 6.8.1 Eine Übersicht über „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 Geigenkästen aus biologisch-technischem Verbundmaterial.- 6.10.2 Spinnenfäden als Feinstaubsammler.- 6.10.3 Poröse Werkstoffe mit einstellbarer Porengröße.- 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 für 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 Saarbrücken.- Literatur.- 8 Konstruktionen und Geräte.- 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 Präzisionstechnische 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 Geckofüße — Vorbild für Trockenklebebänder.- 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 Stoßdämpfung und Sprunggeräte — Wie mit Leistungsspitzen umgegangen werden kann.- 8.6.1 Schockabsorption und Motorradhelme.- 8.6.2 Kängurusprung und Sprung-Sportgerät.- 8.6.3 Kängurusprung und PowerSkip-Sportgerät.- 8.7 Abriebfestigkeit und Stabilität — Anregungen von Zähnen und Schalen.- 8.7.1 Radulazähne von Napfschnecken geben Konzeptanregungen für Schneidewerkzeuge.- 8.7.2 Formstabilität von Seeigelschalen.- 8.8 Strömungsmechanische Konstruktionen — Vorschläge nach Naturvorbildern.- 8.8.1 Gestaltung der Flügelenden.- 8.8.2 Schleifenflügel 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 für Röntgenteleskopie und -kollimatoren.- 8.9.1 Einführendes.- 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 Geräte.- 8.10.1 Würmer, Polypen und ein Ausstülpungsschlauch für 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 Begründung für ein regionales Bauen.- 9.1.2 Architektur und Zeitgeist.- 9.2 Das Eisbärfell — eine Art transparentes Isoliermaterial.- 9.2.1 Das Eisbärfell als solar betriebene Wärmepumpe und transparentes Isoliermaterial.- 9.2.2 Transparentes Isoliermaterial in der Technik.- 9.3 Der Termitenbau — ein verblüffendes Funktionssystem mit Anregungscharakter.- 9.3.1 Klimaregelung im Termitenbau.- 9.3.2 Solarkamine bei Termitenbauten und Gebäuden.- 9.3.3 Eine bionische Übertragung: die Porenlüftung.- 9.4 Lehm und Adobe — ursprüngliche Materialien mit interessanten bauphysikalischen Eigenschaften.- 9.4.1 Ton- und Mörtelnester.- 9.4.2 Bauen mit Adobe.- 9.5 Einbindung der Windkraft — Tierbauten und ursprüngliche Baukulturen als Vorbilder.- 9.5.1 Nutzung des Bernoulli-Prinzips.- 9.5.2 Nutzung des Staudruck-Prinzips.- 9.6 Architektonische Gestaltung und die Funktionalität 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 Schülerarbeit: Überdachung eines Pausenhofs.- 9.7.2 Moleküle als Wärmespeicher.- 9.7.3 Erkenntnisse über schwingende Bienenwaben können Hochhäuser vielleicht weniger erdbebenanfällig machen.- Literatur.- 10 Robotik und Lokomotion.- 10.1 Roboterarme — Androiden.- 10.1.1 Integration von Serienelastizitäten bringt Vorteile.- 10.1.2 Roboterkonzepte aus Japan.- 10.2 Muskeln und Aktuatoren — „Künstliche Muskeln“ in der Technik.- 10.2.1 Entwicklung „Fluidischer Muskeln“.- 10.2.2 Eine „Künstliche Hand“ mit Fluidmuskeln.- 10.3 Laufen mit zwei bis acht Beinen — Laufmaschinen.- 10.3.1 Designhilfen aus der Natur für 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 über Kletter- und Laufroboter.- 10.4.2 Kletterroboter.- 10.4.3 Schlangenartige Kriechroboter.- 10.4.4 Springroboter.- 10.5 Schwimmroboter — „Künstliche Fische“.- 10.5.1 Schlagflossenboote — Übertragung des Schwanzflossenprinzips.- 10.5.2 „Künstliche Fische“: Thunfisch- und Hecht-Roboter.- 10.5.3 Neunaugen-Schwimmroboter.- 10.5.4 Weitere biomimetische Unterwasserroboter.- 10.6 Verminderung des Strömungswiderstands — Rümpfe und Oberflächen.- 10.6.1 Dicke Rümpfe mit Anregungspotenzial für technische Rumpfformen.- 10.6.2 Kleinfahrzeuge: Bionik im Automobilbau.- 10.6.3 Geriefte Haischuppen und Ribletfolien für den Airbus.- 10.6.4 Weitere widerstandsvermindernde Oberflächengestaltungen.- 10.6.5 Fischschleim und Polyox.- 10.6.6 Luftblasenschleier bei Pinguinen und Unterwassergeschossen.- 10.6.7 „Sandfische“ und die Verminderung von Festkörperreibung.- 10.7 Mittel zur Auftriebserhöhung — Verringerung der Gefahr des Überziehens.- 10.7.1 Bewegliche Flügelklappen nach dem Gefiederprinzip.- 10.7.2 Strömungsbeeinflussung durch Felloberflächen.- 10.7.3 Daumenfittich und Vorflügel.- 10.8 Insektenflug — Entomopteren.- 10.8.1 Luftkrafterzeugung durch Schlagflügel bei Fliegen, zweiflügelige Entomopteren.- 10.8.2 Instationäre Effekte und der Weg zu Kleinstfluggeräten.- 10.8.3 Ein Miniatur-Schwingflügler nach dem Vorbild der fächelnden Honigbiene.- 10.9 Vogelflug — Ornithopteren.- 10.9.1 Untersuchungen des Vogelflugs als Basis für die Konzeption vogelähnlicher Kleinfluggeräte.- 10.9.2 Technische Aspekte von Kleinfluggeräten nach Art von Vögeln.- 10.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis „Robotik und Lokomotion“.- 10.10.1 Frühe Studien des Naturvorbilds „Vogel“.- 10.10.2 Dezentrale Steuerung von Roboterarmen nach dem Krakenprinzip.- 10.10.3 Polymer-Hydrogel-Aktuator.- 10.10.4 Vogelflügel und adaptive technische Flügel.- 10.10.5 Elektrische Felder und Auftriebserhöhung.- Literatur.- 11 Sensoren und neuronale Steuerung.- 11.1 Allgemeines zu Sensoren — Gedanken eines Biologen über Fühler und Fühlen.- 11.2 Optische Sensoren und Wärmesensoren — neuartige Prinzipien.- 11.2.1 Natürliche Spiegeloptik führt zum Röntgenkollimator.- 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 Bildschärfenerhöhung.- 11.2.4 Ein fotomechanischer Detektor für Wärmestrahlung beim „Feuerkäfer“ und seine Umsetzung.- 11.3 Akustische Sensoren — Lösungen bei Insekten.- 11.3.1 Schallschnelle-Einstandspeiler bei Stechmücken und Sonarpeilgeräte.- 11.3.2 Das Schallortungsprinzip von Raupenfliegen, Vorbild für Miniaturhörgeräte.- 11.4 Geruchssensoren und Elektrosensoren — Basistechnologien von der Natur.- 11.4.1 Zeitverzögerungseffekte 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 für technische Anwendungen.- 11.5.2 Vom Fliegenauge zur Roboter-Orientierung.- 11.5.3 Visuelle Stabilisierung und Führung kleiner Flugroboter nach dem Fliegenaugenprinzip.- 11.5.4 Ein „Ameisenroboter“, der sich an polarisiertem Licht orientiert.- 11.6 Kleine Neuronenverbände — neuronale Netze mit Anregungscharakter.- 11.6.1 Prinzipien neuronaler Netze.- 11.6.2 Kleine Neuronenverbände und ihre Leistungsfähigkeit.- 11.6.3 Neuronale Netze für Mustererkennung und Bewegungssteuerung.- 11.7 Koppelung von Biomolekülen 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 Geräten — 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 „Künstliche Nasen“.- 11.10.2 Bionische Drucksensoren.- 11.10.3 Retinaartige Lichtsensoren.- 11.10.4 Steuerung über 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 Hüftgelenksendoprothesen 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 Gehörknöchelchen — 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 Enzymaktivitäten.- 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 Abläufe.- 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 Schmetterlingsflügel als Solarfänger und Vorbilder für die Computerchip-Kühlung.- 13.2 Indirekte Solarnutzung — künstliche 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 vernachlässigtes Naturverfahren.- 13.5 Wassergewinnung durch Nebelkondensation.- 13.6 Verträgliche Frostschutzmittel.- 13.7 Selbstreinigende pflanzliche Oberflächen — schmutzabweisende Beschichtungen.- 13.7.1 Epidermale Oberflächenstrukturen.- 13.7.2 Experimente über Selbstreinigungseffekte.- 13.7.3 Ökologische Bedeutung und Störung der Selbstreinigungseffekte.- 13.7.4 Physikalische Grundlagen der Selbstreinigung.- 13.7.5 Technische Umsetzung des „Lotus-Effekts“.- 13.8 Verpackungen in der Natur — Ideenreservoir für die Technik.- 13.8.1 Natürliches Verpacken und natürliche Verpackungen.- 13.8.2 Bionisch orientierte Verpackungen.- 13.9 Diagene Mineralisation nach dem Vorbild der biogenen Mineralisation.- 13.10 Kurzanmerkungen zum Themenkreis „Verfahren und Abläufe“.- 13.10.1 Lichtausnutzung durch Oberflächenschichtung bei Pflanzenblättern 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 für die Verwendung des Optimierungsbegriffs bei bionischen Übertragungen.- 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 für die Evolutionsstrategie.- 14.3.3 Universelle Nomenklatur für 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 Ökonomische Lösungsstrategie für technisch-wirtschaftliche Innovationen.- 14.5.2 Kosten/Gewinn-Zeitfunktion.- 14.6 Optimierung mit Evolutionsstrategien — weitere Beispiele.- 14.7 Adaptives Wachstum — nach dem Vorbild der Bäume konstruieren.- 14.7.1 Methodische Grundlagen.- 14.7.2 Anwendung der CAD-Methode auf biologische Objekte.- 14.7.3 Beispiel: Optimierung der Baumgestalt nach Läsionen.- 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 orthopädischen 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 Stabilität.- 14.8.1 Beispiel: Neue Leichtmetallfelgen und Motorenhalter.- 14.8.2 Beispiel: Locherzeugung und optimale Sickenanordnung: Schaltgestänge.- 14.8.3 Weitere Anwendungsmöglichkeiten.- 14.9 Krümmeroptimierung — ein Beispiel aus der Rohrströmungsmechanik.- 14.10 Kurzanmerkungen zum Thema „Evolution und Optimierung“.- 14.10.1 Zum Verständnis der Konturierung von Tiger- und Bärenkrallen.- 14.10.2 Knochen und Lasthaken.- Literatur.- 15 System und Organisation.- 15.1 Selbstorganisation — Ein Naturprinzip und seine sozioökonomische Anwendung.- 15.1.1Über das Prinzip Selbstorganisation.- 15.1.2 Selbstorganisation in der Sozioökonomie.- 15.2 Molekulare Selbstorganisation — Oberflächen 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 umweltökonomischer Verpackungen.- 15.5.1 Sichtweisen des Deutschen Verpackungsinstituts.- 15.5.2 Umweltökonomische Verpackungsorganisation.- 15.6 Funktionshilfe bei komplexen Wirtschaftssystemen — Analogien können Impulse geben.- 15.6.1 Vernetzte Querbeziehungen in Beziehungsgefügen des Waldes.- 15.6.2 Zufall und Regelung im Funktionsablauf von Tiersozietäten.- 15.7 Innovationsmanagement — „Nachhilfe in Biologie“ für Manager.- 15.7.1 Postindustrielles Innovationsmanagement.- 15.7.2 Produktive Kreativität zur Förderung von Innovationen.- 15.8 Bereichsüberschreitungen 1. Art — Anregungen aus der Biologie können in andere Funktionsbereiche hineinwirken.- 15.8.1 Beispiel 1: Umströmung des Pinguins.- 15.8.2 Beispiel 2: Stachel des Seeigels Diadema setosum.- 15.8.3 Beispiel 3: Das Bienenwabenprinzip.- 15.9 Bereichsüberschreitungen 2. Art — Verklammern von Einzelfächern.- 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 Evolutionäres Gestalten — eine Alternative zum Recycling?.- Literatur.- 16 Konzeptuelles und Zusammenfassendes.- 16.1 Bionik als technische und wirtschaftliche Herausforderung — was nicht gegen Naturgesetze verstößt, ist prinzipiell machbar.- 16.2 Bionik als Betrachtungsaspekt — die fächerübergreifende kybernetische Sichtweise.- 16.2.1 Die kybernetische Betrachtungsweise.- 16.2.2 Vermaschung, Vernetzung komplexer Systeme.- 16.2.3 Ökosysteme als kybernetische Systeme.- 16.3 Bionik als Kreativitätstraining — die Vielfalt biologischer Lösungsmöglichkeiten regt die kreative Fantasie an.- 16.4 Bionik als Ansporn für vernetztes Denken — auf dem Weg zu einer zukunftsorientierten Bildung.- 16.4.1 Bewusstseinswandel zum vernetzten Denken und Reaktion der Bildungsgremien.- 16.4.2 Neue Ansätze des Lernens als Überlebensunterweisung.- 16.4.3 Probleme beim Verständnis komplexer Zusammenhänge.- 16.4.4 Spielen hilft verstehen; Unscharfe erlaubt Muster erkennen.- 16.4.5 Lernen vom Fertigungsbetrieb Natur.- 16.4.6 Fachübergreifend Ganzheit erkennen.- 16.5 Bionik und weiterführende Netzwerkplanung — vom vernetzten Denken zum Sensitivitätsmodell.- 16.6 Bionik und Ansatzmöglichkeiten — Grundregeln für bionische und biokybernetische Ansätze.- 16.6.1 Zehn Grundprinzipien natürlicher Systeme mit Vorbildfunktion für die Technik.- 16.6.2 Acht Grundregeln der Biokybernetik mit Vorbildfunktion für komplexe technische Systeme.- 16.7 Fünf Aspekte — Einkoppeln bionischer Aspekte in den Konstruktionsprozess.- 16.8 Nochmals Bionik und Organisation — systemisches Organisationsmanagement.- 16.9 Bionik als Teil einer Überlebensstrategie — vom Ökosystem zum Wirtschaftssystem.- 16.9.1 Biostrategie — die Summe bionischer Ansätze.- 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 Glühwürmchen und der Sinn allen Forschens.- Literatur.- 17 Patente und Rechtsaspekte.- 17.1 Zwei historische Patente — eines davon hat die Welt verändert.- 17.1.1 Der Stahlbeton Joseph Moniers (Patente ab 1867).- 17.1.2 Der „Salzstreuer“ Raoul H. Francés (Patent 1920).- 17.2 Sind Vorbilder aus der Natur patentschädigend? — 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 Erfindungshöhe von Bionik- Erfindungen.- 17.2.5 Aufgabe-Lösung-Zweck: neuere Sichtweise.- 17.3 Patentrechtliche Formulierungsprobleme — Beispiel Ausstülpungsschlauch.- 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.