Das Projekt "P6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung optischer Informationen mit Hochleistungsmaterialien ist ein grundlegender Baustein für die moderne Kommunikationstechnologie. Allerdings ist die Ausgangsbasis der meisten verwendeten Materialien für die Optik nicht nachhaltig. Durch den Einsatz von Biopolymeren, die die Natur (z. B. der Gießkannenschwamm) als optische Materialien nutzt, sollen nach den Prinzipien der Bionik im Sinne der Bioökonomie neuartige Biopolymer-optische Fasern nachhaltig ohne fossile Rohstoffe hergestellt werden. Dazu sollen zunächst Cellulosenanokugeln hergestellt werden. Zusätzlich sollen Gele der ausgewählten Biopolymere zu Filmen und Filamenten verarbeitet werden. Biopolymerfilamente werden mit dem jeweiligen anderen Biopolymer beschichtet, um so Lichtwellenleiter herzustellen. Sowohl die eingesetzten Spinnenseidenproteine (P6) als auch die Cellulose (P7) können nach ihrer Nutzungsphase einfach wiederverwertet oder biologisch abgebaut werden. Im Gegensatz zu optischen Materialien aus Glas werden zudem bei der Herstellung keine hohen Temperaturen benötigt, wodurch auch wesentliche Energie- und damit Ressourceneinsparungen ermöglicht werden.
Das Projekt "P7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung optischer Informationen mit Hochleistungsmaterialien ist ein grundlegender Baustein für die moderne Kommunikationstechnologie. Allerdings ist die Ausgangsbasis der meisten verwendeten Materialien für die Optik nicht nachhaltig. Durch den Einsatz von Biopolymeren, die die Natur (z. B. der Gießkannenschwamm) als optische Materialien nutzt, sollen nach den Prinzipien der Bionik im Sinne der Bioökonomie neuartige Biopolymer-optische Fasern nachhaltig ohne fossile Rohstoffe hergestellt werden. Dazu sollen zunächst Cellulosenanokugeln hergestellt werden. Zusätzlich sollen Gele der ausgewählten Biopolymere zu Filmen und Filamenten verarbeitet werden. Biopolymerfilamente werden mit dem jeweiligen anderen Biopolymer beschichtet, um so Lichtwellenleiter herzustellen. Sowohl die eingesetzten Spinnenseidenproteine (P6) als auch die Cellulose (P7) können nach ihrer Nutzungsphase einfach wiederverwertet oder biologisch abgebaut werden. Im Gegensatz zu optischen Materialien aus Glas werden zudem bei der Herstellung keine hohen Temperaturen benötigt, wodurch auch wesentliche Energie- und damit Ressourceneinsparungen ermöglicht werden.
Bionik verbindet in interdisziplinärer Zusammenarbeit Biologie und Technik. Sie ist eine Querschnittsdisziplin, die nicht auf eine Forschungsrichtung oder industrielle Branche beschränkt ist. Ziel der Bionik ist es, durch Abstraktion, Übertragung und Anwendung von Erkenntnissen, die an biologischen Vorbildern gewonnen werden, technische Fragestellungen zu lösen. Ihre Anwendung im Produktentwicklungsprozess als Innovationsmethode ermöglicht innovative technische Lösungen. Diese können Unternehmen Wettbewerbsvorteile verschaffen.
Mit dem DualWing Generator hat die Festo GmbH & Co. KG im Rahmen des Bionic Learning Network eine kleine Energiegewinnungseinheit für geringe Windgeschwindigkeiten entwickelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kleinwindkraftanlagen nutzt das System zwei gegenläufig schwingende Flügelpaare anstelle von Rotorblättern zur Energiegewinnung. Das Prinzip der Anlage besteht in der Umkehrung des natürlichen Schlagflugprinzips: Vögel erzeugen mit ihrem Flügelschlag die nötige Leistung, um sich in der Luft fortzubewegen. Ein stationäres System wie der DualWing Generator kann dagegen die kinetische Energie aus dem Luftstrom entnehmen. Dabei besteht die Anlage aus zwei gegenläufig schwingenden Flügelpaaren, die an einer Mittelsäule angebracht sind. Im Windstrom bewegen sich die Tragflächen auf und ab. Zwischen den Tragflächen entstehen dadurch extreme Geschwindigkeiten. Die lineare Hubbewegung der Flügel wird in eine Drehbewegung umgesetzt. Ein integrierter Elektrogenerator wandelt die gewonnene Energie in Strom um. Der DualWingGenerator ist selbstoptimierend und kann sich an unterschiedliche Windverhältnisse anpassen. Im Praxistest hat sich gezeigt, dass die Anlage bei geringen Windgeschwindigkeiten im Bereich zwischen vier und acht m/s einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Dies bedeutet, dass die Energieausbeute insbesondere bei geringeren Windgeschwindigkeiten deutlich besser ist und damit der DualWing Generator einen Beitrag zur Energieeffizienz leistet.
Das Projekt "Preisgeld 1999 (Umweltpreis)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Bundesstiftung Umwelt durchgeführt. 1. Preisträger: Prof. Dr. Wilhelm Barthlott. Begründung: Auszeichnung für hervorragende wissenschaftliche Leistungen auf dem Gebiet der technischen Biologie und Bionik (Lotus-Effekt). Dem Botanik-Professor Wilhelm Barthlott ist es gelungen, das für technische Anwendungen hoch interessante Selbstreinigungsphänomen bestimmter Pflanzenoberflächen zu entschlüsseln und technische Nutzungspotentiale daraus abzuleiten. Raue Mikrostrukturen auf diesen Blattoberflächen sorgen dafür, dass Schmutzpartikel nicht haften bleiben und die Oberfläche extrem unverschmutzbar ist. Professor Barthlott konnte diesen sogenannten Lotuseffekt auf Materialien zur Oberflächenbeschichtung, wie z.B. Lacke und Farben, übertragen und ihnen somit äußerst positive und umweltschonende Eigenschaften verleihen. 2. Preisträger: Dr.-Ing. h.c. Klaus Steilmann. Begründung: Auszeichnung für sein wegweisendes Engagement bei der Herstellung von Bekleidung und Textilien unter Berücksichtigung von Umwelt- und Gesundheitsbelastungen. Der Textilkaufmann Dr.-Ing. h.c. Klaus Steilmann hat mit seinem Lebenswerk Maßstäbe für die praktische Umsetzung des Konzepts des Nachhaltigen Wirtschaftens gesetzt, die weit über das eigene Unternehmen hinaus gehen und in der Textil- und Bekleidungsbranche beispielhaft sind. Seinem unermüdlichen Einsatz ist es maßgeblich zu verdanken, dass Umweltstandards für Textilien entgegen anfänglich erheblichen Widerstand inzwischen auch international Beachtung finden. Durch vernetzte und ganzheitlich ausgerichtete Denkansätze gelingt es Dr.-Ing. h.c. Steilmann auf vorbildliche Weise, ökologische und soziale Belange in seine überaus erfolgreichen unternehmerischen Entscheidungen einzubinden.
Das Projekt "Bionik (2): Bionischer Oxygenator nach dem Vorbild der Lunge von Säugetieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charite, Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow, Labor für Biofluidmechanik durchgeführt. Vorhabenziel: Nach dem Prinzip der Bionik soll eine Problemlösung der Natur auf ein technisches Problem übertragen werden. Für unseren Fall bedeutet dies, in einer Machbarkeitsstudie die Möglichkeit einer Bildung von stabilen alveolenähnlichen Ausstülpungen auf der Oberfläche von Kapillar- bzw. Plattenmembranen, die die Flüssigkeits- und Gasphase trennen, zu prüfen. Dadurch soll die Erhöhung der Effizienz von Oxygenatoren bzw. von Bioreaktoren zur Züchtung von Zellen erreicht werden. Arbeitsplanung: 1. Auslegung des Oxygenators nach dem neuen Prinzip für die Oxygenierung des Blutes und des Nährmediums ' Dicken der Membranschichten, Größen der Öffnungen und Größen der Ausstülpungen, Volumenströme und Drücke. 2. Entwicklung und Bau einer Testkammer zur mikroskopischen Untersuchung. 3. Herstellung von neuen Oxygenatormembranen mit verschiedenen Stoffen für die Beschichtung und deren Testung in der Testkammer. Die gewonnenen Ergebnisse sollen zur Erhöhung der Effizienz und der Reduzierung der Größe von Oxygenatoren eingesetzt werden. Dies ermöglicht die Entwicklung von implantierbaren Oxygenatoren. Eine weitere Ergebnisverwertung ist der Einsatz bei der Entwicklung von Bioreaktoren.
Das Projekt "IBÖ-04: Klima.exe - Regulierung eines Raumklimas mit Hilfe eines 3D-Abstandstextils nach dem Vorbild der Krötenechse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Biologie II, Lehrstuhl für Molekulare & Systemische Neurophysiologie durchgeführt. Im Projekt Klima.exe wurde mit einem interdisziplinären Team aus Biologen und Textiltechnikern die Entwicklung eines Textils zur Regulierung des Raumklimas begonnen und damit angestrebt einen Beitrag zur bio-basierten Wirtschaft zu leisten. Als Vorbild dient die Krötenechse, welche mit Hilfe eines Netzwerks von Kapillaren zwischen den Hautschuppen ihren Wasserhaushalt reguliert. Bisher wird die Luftfeuchtigkeit in Wohn- und Lagerräumen selten bzw. mit verhältnismäßig hohem Energieaufwand bzw. Umweltkosten reguliert. Modifizierte Abstandstextilien aus Biopolymeren sollen sowohl den Energieaufwand senken als auch umweltfreundlicher sein. Ein Funktionsnachweis für die Übertragung des bionischen Wirkprinzips des gerichteten Wassertransports in Faserbündeln konnte erfolgreich erbracht werden und stellt ein Alleinstellungsmerkmal der Technologie dar: Werden die durch Aufprägen funktionalisierten Monofilamente im Bündel in Vorzugsrichtung in die Flüssigkeit getaucht, steigt die Flüssigkeit im Bündel hoch, aber nicht bzw. deutlich geringer bei umgekehrter Orientierung. Damit konnte ein wichtiger Meilenstein erreicht werden, um ein Abstandstextil zu entwickeln mit dem Luftfeuchtigkeit passiv reguliert werden kann. Dieses soll überschüssige Feuchtigkeit aus Luft sammeln und als Wasser verfügbar machen. Ein Mangel an Feuchtigkeit hingegen führt zu umgekehrter Richtung, d.h. Verdunsten von Wasser zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit. Basierend auf der Marktrecherche und der Kundenanalyse konnten mehrere potenzielle Partner für die Weiterentwicklung des Forschungsvorhabens gefunden werden. Die Machbarkeitsphase wurde leider nicht erreicht, dennoch sind mit den Erkenntnissen und dem Demonstrator eine gute Ausgangslange für anschließende Projekte geschaffen worden. Anwendungsfelder sind bspw. Zelte, Gewächshäuser, temporäre Bauten, Drainage- und Bewässerungssysteme, weitere werden zur Zeit evaluiert.
Das Projekt "Ideen-Wettbewerb Bionik: Bau und Test eines bionischen Windrades" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EvoLogics GmbH durchgeführt. Ziel ist die Anfertigung und der Test eines neuartigen (bionischen) Rotors (Prototyp) für eine Kleinwindkraftanlage (6 Meter Rotordurchmesser) mit hohem Wirkungsgrad und geringer Geräuschentwicklung. Für den Entwurf wird ein Computerprogramm entwickelt, die Auslegung anhand von strömungsdynamischen Simulationsrechnungen voroptimiert, mit einem professionellen CFD Verfahren (Fa. AIR) nachgerechnet und die Strukturfestigkeit überprüft. Der Bau des 6 m Windradrades aus Kohlefaser wird über die Fa. EvoLogics realisiert. In Hohen Lukau werden dann in Abhängigkeit von den Windverhältnissen über mehrere Wochen hinweg die Leistungswerte bestimmt und mit den aus anderen Versuchen bereits vorhandenen Kennwerten verglichen. Das Team von Dr. Heinz (GfaI) hat sich bereiterklärt, während der Freilandversuche mittels seiner Akustischen Kamera vergleichende Schallfeldanalysen durchzuführen. Im Erfolgsfall ist die Weiterentwicklung zur Anwendungsreife zunächst für Kleinstwindkraftanlagen (ca. 2-5 kW), später auch für mittelgroße Anlagen bis etwa 100 kW geplant. Mit zwei interessierten Firmen wurde Kontakt aufgenommen.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Keramische Werkstoffe und Bauteile , Advanced Ceramics durchgeführt. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Erzeugung eines Verbundwerkstoffes zur Oberflächenbeschichtung nach dem Vorbild des Perlmutts. Organische Komponenten sollen hierbei nicht nur die Strukturbildung steuern, sondern auch die Eigenschaften des Verbundes aus organischer und anorganischer Phase prägen. Mit Hilfe unterschiedlichster Verfahren (z.B. SEM, TEM, XRD, AFM) wird im ersten Schritt das neue Verbundmaterial, welches noch aus natürlichen Proteinen und Kalziumkarbonat besteht, analysiert und auf seine Belastbarkeit und Einsetzbarkeit getestet. Im weiteren wird dann durch den kostengünstigeren Ersatz der natürlichen Bestandteile und durch eine umfassende Bewertung der Nachhaltigkeit eine spätere Umsetzung in ein Produkt mit anschließender Markteinführung vorbereitet. Durch ein sehr breites Anwendungsfeld (Beschichtungen, Schmuckindustrie, marine Anwendungen) und durch die Berücksichtigung des Nachhaltigkeitsaspekts hat das neu zu entwickelnde biogene Produkt beste wirtschaftliche Erfolgsaussichten.
Das Projekt "Cluster Bionik Bremen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremen, Bionik-Innovations-Centrum Bremen durchgeführt. Investitionssonderprogramm Bionik.