Architektur-Bionik

"inspired by nature"

Techniken und Strukturen aus der Natur werden beobachtet und analysiert oder bekannte biologische Effekte werden auf Übertragbarkeit untersucht. Im Bereich der Technik werden Produkte und Verfahren auf die dieser Effekt vorstellbar wäre überprüft und ausgewählt. Über einen funktionalen Vergleich gelangt man über die Erstellung einer Abstraktion zum technischen Endprodukt, das den genialen biologischen Effekt aufgenommen hat - dem bionischen Produkt.

Gerade im Hinblick auf die integrative Zusammenarbeit verschiedener Komponenten eines Systems, kann man für den technischen/rekonstruktiven Sektor großes Wissen aus natürlichen Prozessen schöpfen.Die Optimierung jener Strukturen und Verfahren nach natürlichen Beispielen ist hierbei das Ziel.

Historie

Historie

Übersicht

Die Wissenschaftsdisziplin „Bionik“ ist nicht allein ein Werk des 20ten Jahrhunderts. Bereits frühe Erfinder und Wissbegierige beschäftigten sich mit Vorbildern aus der Natur und deren Übertragbarkeit auf technische, dem Mensch zum Vorteil werdende Vorgänge. 

Leonardo Da Vinci

Leonardo Da Vinci

Ende des 14 Jahrhunderts beschäftigt sich Leonardo Da Vinci mit dem Studium des Vogelflugs und dessen Übertragbarkeit auf moderne Fluggeräte (Hubschrauber, Fallschirme) und beschrieb damit etwas, das die moderne Bionik heute auszeichnet: das Studieren und Erkennen von Naturphänomenen und eine mögliche Umsetzung dieser Erkenntnisse in die Technik.

Die Baker-Galeone

Die Baker-Galeone

Bereits im 16. Jahrhundert wurden Kriegsschiffe in Form von Fischkörpern gebaut. Der Engländer Matthew Baker erkennt, dass diese Konstruktionsweise eine Verbesserung der Manövrierfähigkeit und eine Reduktion des Wasserwiederstandes ein herbringt. Die „Baker-Galeone“ setzte sich durch. 

Der Stacheldrahtzaun

Der Stacheldrahtzaun

Michael Kelly in Texas überlegte sich, wie er am besten seine Schafherde „in Zaum“ halten könne. In Hinblick auf den „Osagedorn“ (Dornenstrauch) entwickelt er 1868 ein bis heute bekanntes Zaungut- den Stacheldrahtzaun. Dieser wurde 1874 patentiert.

Lilienthal

Lilienthal

Otto Lilienthal -einer der deutschen Luftfahrtpioniere und Vorreiter in der Bionik- setzt mit seinen durchaus revolutionären Flugapparaten und seinem nachfolgenden Buch „Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst“ große Maßstäbe in dieser Disziplin. 

Raffinierte Mohnkapseln

Raffinierte Mohnkapseln

1920- eine weitere trickreiche Erfindung basierend auf der Mohnkapsel einer Mohnblume, dessen Aussehen und Aufbau der einer Laterne mit seitlichen Lichtschlitzen ähnelt. Raoul Francé steht vor der Aufgabe einen Zerstäubungsapparat zu finden, der seinen Inhalt gleichmäßig verteilt. 1920 lässt er seinen „Neuen Streuer“ und somit erstes bionisches Produkt in Deutschland patentieren. 

Klettverschluss

Klettverschluss

Georges de Mestral, ein Schweizer Wissenschaftler wunderte sich über die Kletten, die an seinen Hunden hafteten, wenn sie beim gemeinsamen Spaziergang aus dem Wald kamen. Der Klettverschluss, wie man ihn heute noch kennt und einsetzt war geboren. 

Biomorphe Architektur

Biomorphe Architektur

Übersicht

Oft sind Bauformen analog zu Strukturen aus dem Tier- und Pflanzenreich, erfüllen jedoch hauptsächlich gestalterischen und visuellen Charakter. Hierbei ist anzumerken, das Gestaltungsabsichten mit dem Hintergrund Bezug zu natürlichen Formen aufzunehmen im wohnpsychologischen Kontext  sinnvoll und wichtig sind und vorzugsweise im urbanen Bauen vermehrt Anwendung finden sollten.

(Skizzen, "Endless House", Frederick Kiesler, 1959) 

biomorph ≠ bionisch

biomorph ≠ bionisch

Der Begriff „biomorph“ beschreibt eine entwurfsbedingte Designabsicht, die aufgrund fehlender technischer Funktionalität vom bionischen Begriff abgegrenzt betrachtet werden muss. Biomorphe Strukturen sind vergleichbar den im 20. Jahrhundert aufkommenden Absichten der „organischen Architektur“. Ist eine (architektonische) Form funktionell geprägt, so kann sie als bionisch bezeichnet werden. 

Manchmal ist es eine schmale Gratwanderung abzuwägen, ob ein Bauwerk nun lediglich eine optisch anmutende Analogie zur Natur oder ein auf Bionik basierendes Funktionsgebäude darstellt. Eine physikalische Vergleichsbasis ist nicht gegeben.

Bauwerke von Architekten, wie Santiago Calatrava oder Richard Buckminster Fuller haben scheinen sich biologischen Vorbildern angelehnt zu haben, übernehmen jedoch nicht die physikalischen Grundggesetzlichkeiten der Funktion, die für ein bionisches Produkt von Nöten wäre. Hierbei wird keine adäquat technische Abstraktion zugrundgelegt. Es dominiert die Absicht im Einklang mit der umgebenden Landschaft zu bauen.

(Architektur: L'emispèric, Valencia/Spanien, 1998, Santiago Calatrava) 

Analtisches Vorgehen

Analtisches Vorgehen

Übersicht

Bionik vereint Technik und Biologie. Die Bionik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, bei der Wissenschaftler aus Bereichen der Technik und der Biologie zusammenarbeiten, um passende Lösungen zu formulieren. Es handelt sich hierbei nicht um direktes Übertragen, sondern um kreatives umsetzen, entwickeln und anpassen.

Es werden auf dem Weg zum bionischen Produkt zwei Wege unterschieden...

Von der Natur lernen …

Von der Natur lernen …

Techniken und Strukturen aus der Natur werden beobachtet und analysiert oder bekannte biologische Effekte werden auf Übertragbarkeit untersucht. Im Bereich der Technik werden Produkte und Verfahren auf die dieser Effekt vorstellbar wäre überprüft und ausgewählt. Über einen funktionalen Vergleich gelangt man über die Erstellung einer Abstraktion zum technischen Endprodukt, das den genialen biologischen Effekt aufgenommen hat- dem bionischen Produkt. . Im Hinblick auf architektonische Bezüge ist Vorsicht zu gewähren: äußerlich anmutende organische Formen (biomorphe, zoomorphe) sind nicht automatisch bionisch, es sei denn die Form kommt einer zweckmäßigen Funktion gleich.

Integrative Zusammenarbeit

Integrative Zusammenarbeit

Gerade im Hinblick auf die integrative Zusammenarbeit verschiedener Komponenten eines Systems, kann man für den technischen/baukonstruktiven Sektor großes Wissen aus natürlichen Prozessen schöpfen. Die Optimierung jener Strukturen und Verfahren nach natürlichen Beispielen ist hierbei das Ziel. Es kann immer bei Vorhandensein einer physikalischen Vergleichbarkeit des biologisch und technisch angepeilten Produkts angesetzt werden. Jedoch kann es in der praktischen Übersetzung zu baustatischen Fehlgedanken kommen, wenn (häufig im Bereich statischer Kenngrößen) zum Beispiel lineare Abhängigkeiten nicht berücksichtigt werden.

„Top-down-Prozess“

„Top-down-Prozess“

Beim Top-down-Prozess werden bereits bestehende technische Produkte versucht anhand bionischer Effekte zu verbessern. Ingenieure wählen ein Produkt, Biologen suchen hierfür geeignete biologische Vorbilder, die im Laufe der Evolution Lösungen entwickelt haben und sich angepasst haben. Zunächst wird das biologische Vorbild analysiert, um weitergehend eine Abstraktion für den technischen Bereich zu entwickeln. Ingenieure untersuchen dann die Übertragbarkeit der entwickelten Abstraktion. Ist es möglich ein bionisches Produkt abzuleiten, so wird der erste Prototyp gebaut und kann nach Behauptung in der Praxis auf den Markt und in den Herstellungsprozess gebracht werden.

„Bottom-up-Prozess“

„Bottom-up-Prozess“

Hierbei stehen biologische Erkenntnisse und Forschungsergebnisse am Anfang. Für den Technikbereich interessante Effekte werden vorgestellt mit dem Ziel ein bio- technisches (bionisches) Produkt zu entwickeln. Zunächst muss die Funktionsweise des biologischen Vorbilds verstanden und analysiert sein, bevor es an die Entwicklung einer Abstraktion, die technisch umsetzbar sein muss geht. Ist dies gelungen, wird anhand von Prototypen und Demonstratoren die Markttauglichkeit geprüft. Dies erfolgt oft in Kooperation mit größeren Industriefirmen.

Bionik Studieren

Bionik Studieren

Übersicht

Die Wissenschaftsdisziplin Bionik erhält auch in Hochschulen und Universitäten eine immer größer werdende Wichtigkeit. Spezielle Masterstudiengänge zur Vertiefung des erlangten physikalischen oder biologischen Wissens und bereits von Anfang auf die Lehre der Natur ausgelegte Bachelor-Studiengänge werden an folgenden Unis und Hochschulen angeboten. 

Bau-Bionik

Bau-Bionik

Übersicht

Bionik in der architektonischen Konstruktion kann sich als inspirierend im Bezug auf technische Fortschritte erweisen, hat jedoch aber auch den Nachteil, das es folglich nur bei Analogien, d.h. design-technischen bzw. optisch anmutenden Bauwerken bleibt. Gerade im Hinblick auf Strukturen (Tragwerke oder Fassaden) bietet de Natur einige übertragbare Beispiele. Hierbei ist jedoch Vorsicht geboten, da ein direkter Vergleich zwischen Biologie und Technik sich als schwer erweist. Oft können nur Teilbereiche bionischen Charakter erhalten, nur die visuelle Form aus der Biologie übernommen werden oder die Art und Weise wie Leichtbaukriterien verwendet werden.

Unterzieht man den Bereich des Konstruierens von Tragwerken und Bau-Strukturen, die es zu optimieren gilt, einer kritischen Betrachtung, so kristallisieren sich einige Aspekte als besonders wichtig heraus:

Einsparung an Gewicht, Erhöhung von Steifigkeiten, Materialverbesserungen, Adaptivität von Tragwerken

Strukturen

Strukturen

Übersicht

Strukturen

Größere Spannweiten, wie sie heute der Fall sind sollen einhergehen mit leichten Konstruktionen und geringem Materialeinsatz, was sich auch auf das Eigengewicht des Systems niederschlägt. Das System sollte in sich homogen und anpassungsfähig sein (in der Vergangenheit wurde viel zu statisch gebaut). Bestenfalls wird sich die Form den Spannungsverhältnisse anpassen, was sich unter ständig ändernden klimatischen Situationen als fast unmögliches Ziel darstellt.

Knochenstrukturen

Knochenstrukturen

Übersicht

Knochenstrukturen

Die Spongiosa — eine Erscheinungsform der Knochenstruktur — bildet ein engmaschig vernetztes Gerüst, wobei die meisten Bälkchen entlang der wichtigsten Belastungslinien (Spannungstrajektorien) des Knochens angeordnet sind. Dieses Leichtbauprinzip ermöglicht die Einsparung an Knochensubstanz bei ausreichend hoher Stabilität und damit ein geringeres Gewicht des Knochens.

Konten geringsten Materialaufwandes

Konten geringsten Materialaufwandes

Frei Otto ist wohl einer der, die sich am eindringlichsten mit Leichtbaukonstruktionen und Lösungsansätzen inspiriert nach biologischen Vorbildern beschäftigt hat. Nicht zuletzt führt das auf einen regen Kontakt mit Biologen während seiner Zeit in Stuttgart zurück. Er erforschte Strukturen von „räumlichen Knoten-Stab-Tragwerken“, welche als Basis für weitgespannte Leichtbau Flächentragwerke dienen sollen. Hierbei sind leichte verwindungssteife Knotenpunkte in einer Platte geringsten Materialaufwandes konstruktives Schlüsselelement. Als Vorbild zu seiner Lösung des Knoten geringsten Materialaufwands dient die Skelettstruktur eines fossilen Kieselschwamms. Übereinstimmungen in Aufbau und Technik sind in diesem Modell vorhanden. 

Struktur von Vogelknochen

Struktur von Vogelknochen

Besonders das Knochengerüst von Vögeln, das leicht konstruiert sein muss, bietet interessante Anreize für architektonische Tragstrukturen. Der Knochen besteht aus dünnen Wänden, die anhand von Querverstrebungen im Inneren über Knochenbälckchen nur an hochbelasteten Regionen gestützt werden. Es sind nur „Träger“ eingesetzt, wo sie auch wirklich gebraucht werden und das mit minimalem Materialeinsatz. Anzahl und Architektur der Knochenbälckchen richten sich nach dem Verlauf der Hautspannungslinie der Wände. Zwischen Decken- und Bodenwand und Verstrebungen entstehen Zwischenräume, wo aufgrund der homogenisierten Tragstruktur keine Lasten bestehen und kein aussteifendes oder tragendes Knochenmaterial mehr von Nöten ist.

Statische Systematik von Knochenbauten

Statische Systematik von Knochenbauten

In der Architektur lässt sich der knöcherne Aufbau und seine Systematik zur Lastabtragung im statischen Bereich, speziell in der Thematik von Raumbildenden Elementen, z.B. Deckensystemen einsetzen. Dabei sind alle Decken-Rippen den gleichen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Überall dort, wo die Hauptkraftlinien verlaufen, wird das Baumaterial gezielt verstärkt. In den anderen Bereichen wird Material entfernt. Durch die auf diese Weise erreichte Materialeinsparung können Gewicht und Kosten reduziert werden.

„Pilzdecke“, Fabrik Gatti, Pier Luigi Nervi

„Pilzdecke“, Fabrik Gatti, Pier Luigi Nervi

In den meisten seiner Bauten nutzt Nervi die Geometrie zu einer anderen Art von Schalenbauweise. Sie ist oft gekennzeichnet durch ein räumliches Gitterwerk aus Betonrippen mit aufgelegten Betonflächen. Seine Bauwerke zielen auch immer auf eine kostengünstige Ausführung ab. 

Hörsaalbegäude Uni Freiburg, H.D.Hecker

Hörsaalbegäude Uni Freiburg, H.D.Hecker

Bei der Planung der Deckenkonstruktion eines Hörsaalgebäudes an der Universität in Freiburg, 1968, bedient sich der planende Architekt Hans-Dieter Hecker dieser Technik. Grundlage hierfür liefern die Erkenntnisse des Schweizer Ingenieurs Karl Cullmann, der bereits 1870 die bauliche Übertragbarkeit der Knochen-Thematik  erkannte. Er konstruierte die Decke nach dem Prinzip der isostatischen Rippen.

Adaptivität

Adaptivität

Übersicht

Adaptivität

Die Natur hat  im Laufe der Zeit Verfahren entwickelt, um sich immer wieder an vorherrschende Situation anzupassen. Viele natürliche Objekte verhalten sich adaptiv. Eine Entwicklung der Adaptivität in der Baubranche kann erhebliche Vorteile haben. Auf Tragwerke übertragen würde das bedeutend Spitzenbeanspruchungen einzelner Bauteile zu vermeiden, indem die Gesamtbeanspruchung des Systems je nach Kräftebedarf automatisch verteilt wird.

Anpassungsfähigkeit adaptiver Systeme

Anpassungsfähigkeit adaptiver Systeme

Adaptive Systeme sind im Sinne des Anpassungsvorgangs seiner Form an verändernde Umstände überaus eine Betrachtung wert.

Systeme, die sich mit Hilfe selbst gesteuerter Vorgänge aktiv verändern, können großen Nutzen für die Architektur haben, denn hiermit kann man dem Planungsziel der Minimierung von Schwingungen, der Einsparung von Eigengewicht und der Reduzierung von Verformungen ein großes Stück näher kommen.

Ein adaptives System besteht aus mehreren wichtigen Komponenten: Aktuatoren werden durch einen übergeordneten Steuerungsprozess bestimmt und bringen das Tragwerk in „Bewegung“. Sytsemintegrierte Sensoren empfangen physikalische Veränderungen und Zustände und leiten diese an den Steuerungsprozess der Aktuatoren zur Weiterverarbeitung.  

Anpassungsfähigkeit adaptiver Systeme

An der Universität in Stuttgart entstand ein solches Tragsystem. Sensoren erfassen den Belastungszustand an zahlreichen Punkten des Tragwerks. Gezielte Bewegungen der Auflagerpunkte wirken veränderlichen Lasten (zum Beispiel durch Schnee oder Wind) entgegen und reduzieren damit Verformungen und Materialspannungen.

Nach diesem Prinzip entwickelte das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) in Stuttgart seine Antwort auf ein System, das bei minimalem Materialeinsatz einer hohen Belastbarkeit standhalten kann.  Da Spitzenbeanspruchungen des Tragsystems im Normfall eher selten vorkommen, kann dieses System namens „smart-shell“ flexibel auf  dynamische Lasten reagieren. Das spart an Material, da nicht alle Systempunkte auf Maximalbelastung ausgelegt werden müssen.  

http://smartshell-stuttgart.de/

Pneumatische Strukturen

Pneumatische Strukturen

Übersicht

Pneumatische Strukturen

„Das Pneu stellt das allumfassenden Bauprinzip des Lebens dar“ (W. Nachtigall)

 

Eine Anreiz für Konstruktionen von Dächern, Außenhüllen und Fassaden aus der Biologie kann man sich von pneumatischen Aufbauten holen. Eine pneumatische Struktur ist von 3 wesentlichen Merkmalen gekennzeichnet: Ein solches System hat:

1. eine biegeunsteife Membran (Außenhülle) die
2.ein Innenmedium
3.gegen ein Außenmedium abgrenzt.

Qualitäten pneumatischer Struktren

Qualitäten pneumatischer Struktren

Die herrschenden Druckverhältnisse sind unterschiedlich groß. Meist ist der Druck des inneren Mediums größer, als der der auf der äußeren Hülle lastet. Die innere Membran bläst sich auf und erhält so an jeder Stelle bei gleicher Dicke die gleiche Spannung. Im Prinzip funktionieren viele Strukturen in der Biologie nach dem Prinzip des Pneus: Froschlaiche, Fruchtblasen oder etwa die Wasserblase einer Sodapflanze (nach W.Nachtigall). Alle lebenden Konstruktionen der Natur sind nach diesem Prinzip gebaut: Jede Zelle ist ein Pneu. 

Frei Otto's Lehren

Frei Otto's Lehren

Frei Ottos Schule beschäftigte sich insbesondere mit dem dreigliedrigen Konstruktionsprinzipien des Pneus. Ob in experimentellen Prinzipskizzen, kleineren Forschungsreihen, wie seinen Seifenblasenmodellen oder die Prüfung der Anwendbarkeit auf Tragwerke (z.B. Traglufthallen).

Aus dem klassisch technischen Pneu -etwa einem Luftballon- lassen sich durch Veränderungen von Dicke und Steifigkeit der Membran, welche Auswirkung auf das Druckverhältnis zwischen innen und außen haben Nutzungen für verschiedene bautechnische Aufgaben ableiten. 

Zukunftsvisionär?

Zukunftsvisionär?

Pneumatische Strukturen können in nächster Zeit ein großes Thema für Planer und Architekten werden, da ihr Aufbau stark mit dem zukunftsorientierten Ziel „Minimierung des Materialbedarfs“ einhergeht. Trotz diesem Vorteil gelten sie heutzutage eher als Exoten und sind häufiger in experimentellen oder primär optisch anmutenden Konstruktionen zu sehen. Werner Nachtigall ist sich sicher, das mit fortschreitender technischer Entwicklung von witterungsbeständigen Membranmaterialien auch die Pneu Konstruktion einen Sprung nach vorne machen wird. 

Air Forest Denver USA

Air Forest Denver USA

Im Zuge eines Künstlerevents wurde im Auftrag des Kulturamtes Denver, das für temporär stattfindende Veranstaltungen im Denver City Park eine Behausung suchte ein Pneu-Pavillon entwickelt.  Auf einer Fläche von 56x25m erstreckt sich der künstlich angelegte Wald aus einer Pneu Formation, dimensioniert aus Nylonfolien. Das Membrandach ist durch 9 zusammenhängende Sechseck-Hauben ausgebildet. Dem System inne liegende Säulen transportieren Luft in die Membranhülle, um die „Baumkronen“ aufzubauen und dem Gerüst Stabilität zu geben. 

Air Forest by Mass Studies from ArchDaily on Vimeo.

Watercube Beijing

Watercube Beijing

PTW Architekten entwarf in Kooperation mit  Ove Arup 2008 die nationale Schwimmhalle für Olympia 2008 in Peking.

Das Gerüst des Schwimmzentrums basiert auf einer Leichtbaukonstruktion. Eine Reihe unregelmäßiger Waben bilden ein extrem leichtes und mehrere Meter dickes Raumfachwerk, dessen ungewöhnliches geometrisches Design von der Struktur von Seifenschaum inspiriert ist und technisch auf der Weaire-Phelan-Struktur basiert. Die einzelnen Waben der Außenhaut und des Daches wurden mit über 3.500 Folienelementen aus hellblauer ETFE-Folie, vergleichbar der Allianz Arena in München, bestückt, auf die Videos projiziert werden können. Neben dem medialen Zweck dient die plastische Hülle dabei auch der passiven Nutzung der Sonneneinstrahlung auf das Gebäude. Neunzig Prozent der einfallenden Sonnenenergie kann zum Heizen der Wasserbecken und der Innenräume genutzt werden. 

Oceanus Casino, Macau

Oceanus Casino, Macau

Fast eins zu eins kopiert Paul Steelman den Watercube aus Bejing für das in Macau (Hongkong) gelegene Oceanus Casino. 

Pneumocell

Pneumocell

Der Wiener Architekt Thomas Herzig experimentiert seit Längerem mit Pneus und rief sein Projekt „pneumocell“ ins Leben. Auch für lichbespielte Medienfassaden und als Verschattungselement lassen sich Pneus sehr gut einsetzen. Meist kommen sie in modularer Bauweise daher, das sie flexibel einsetzbar sind, vorzugsweise für Messebauten und Pavillons und Ersatzteile leicht ausgetauscht werden können.

Aufblasbares Element zum Einsatz in größeren Hallen. Mit diesen System sind frei Spannweiten von bis zu 30m realisierbar. Pneumocell Elemente sind mit einer doppelten Außenmembran ausgestattet. Es gibt 3 Luftkammerebenen, die zu einem U Wert des Gesamtsystems von 1,4 W/m²K führen. Die beiden äußeren Membranen können mit einem Dreiecksraster bedruckt werden. Ohne Luft zwischen den beiden Membranen sind die Druckraster Deckungsgleich sodass fast kein Licht durchkommt. Wird aber Luft in den Zwischenraum geblasen, so wird durch jede Folienlage jeweils 50% Licht hin durchgelassen. Somit ist eine sehr einfach regulierbare Beschattung gegeben

http://www.pneumocell.com/

Material & Komponenten

Material & Komponenten

Übersicht

Bionik macht auch vor dem Sektor der Materialentwicklung nicht halt. Gerade hier findet sich große Anwendbarkeit und  ausreichend Potential für Abstraktionen aus der Tier- und Pflanzenwelt zur Optimierung . Der Markt ist bis dato noch relativ überschaubar, hat jedoch hinsichtlich der von ihm ausgehenden Effizienz und Bedeutung für ökologisches Bauen enormes Zukunftspotential. Da sich viele Mechanismen und Techniken für den Strukturleichtbau von der Natur inspirieren lassen ist die Bionik als Kreativitätsprozess für dieses Projekt besonders interessant und als möglicher Ansatz denkbar. Für die Umsetzung bionischer Strukturen und deren Leichtbauweisen ist Konstruieren mit Kunststoff eine geeignete Ansatzmöglichkeit. Da das spezifische Gewicht von faserverstärkten Kunststoffen besonders gering ist, sind diese bestens geeignet für alle Anwendungen, die ein leichtes Tragwerk mit geringem Materialeinsatz erfordern.

Haut

Haut

Die menschliche Haut temperiert die Oberfläche ihrer Haut bei Wärme, indem sie einen leichten Schweißfilm darauf produziert. Verdunstens dieser Film , so kühlt er  den Körper durch die entstandene Verdunstungskälte ab.

Klimanaut

Klimanaut

Die Firma Kampmann hat sich bei der Entwicklung ihres Klimanauten das Prinzip des Schweißbildungsprozesses auf der menschlichen Haut zu Nutze gemacht. In dem technischen Kühlsystem ist eine große gewellte Wärmetauscherfläche integriert, die mit einer hydrophilen Oberfläche beschichtet ist, die für einen dauernden gesprenkelten Wasserfilm sorgt.Kiemenartige Lamellen sorgen für einen effektiven Wärmeübergang Insbesondere  effektiv arbeitet der Klimanaut, durch die Nutzung der Verdunstungskräfte als Kühlung der Zuluft . 1/3 der vorgekühlten Luft wird als Prozessluft im Gegenstrom über die Wärmetauscher zurückgeführt. Ergänzenderweise ist das Gerät kompakt und arbeitet mit 400-6000m³/h Volumenströme mit guten Wirkungsgraden.

+ Lüftung mit unbehandelter, gefilterter Außenluft mit Wärmerückgewinnung

+ Verdunstungsprinzip ohne Entfeuchten der Raumluft umweltfreundlich durch  Kühlung mit dem Medium Wasser

+ Hygienisch einwandfrei durch Trennung von feuchter Luft und Frischluft

+ Geräuscharm durch effektive Schalldämmung

+ Kostensparend durch bis zu 80 % weniger Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Kühlgeräten

Chamäleon

Chamäleon

Chamäleons haben die außerordentliche Fähigkeit sich farblich Ihrer Umgebung anzupassen. Die Färbung hängt von Faktoren wie Temperatur, Sonneneinstrahlung, Tageszeit oder Luftfeuchtigkeit ab. Bei hohen Temperaturen färben sich die Tiere hell, um das einfallende Licht zu reflektieren. Bei niedrigen Temperaturen nehmen sie eine dunkle Farbe an, um die Energie des Lichts aufzunehmen. Die Farbänderung erfolgt durch Pigment-Ausbreitung und -Konzentration in den Farbzellen, welche in verschiedenen Schichten unter der Haut  jeweils für eine andere Farbe verantwortlich sind. 

Rockpaneel

Rockpaneel

Die Fassaden-Paneele der Firma Rockpanel sind mit einer Kristallaffektschicht versehen. Die je nach Betrachtungsperspektive und Einfall des Sonneneinlichts eine andere Farbe annimmt. Die Elemente sind an hinterlüfteten Fassaden einsetzbar und in den Größen 3,05x1,20 und 3,05x1,25m und Stärken von 8 oder 9 mm verfügbar. Sie erfüllen Brandschutzanforderungen der Baustoffklasse A2-s1 (keine Rauchentwicklung, kein Abtropfen und Ablösen brennender Bauteile bei Brand). 

30 Chamäleons

Studenten verschiedener Fachbereiche der Westsächsischen Hochschule in Reichenbach entwickelten einen Prototypen aus Kunststoff, der auf Temperatur- und Luftdruckveränderungen reagiert und somit seine Farbe und Transluzenz wechselt. Die programmierten Modulboxen sind 50x50cm groß und sind flexibel in seiner Einsetzbarkeit.

Die Umsetzung der Konzeptidee gelang durch Übertragung der Chamäleonhaut in ein vereinfachtes Modell. Die dehnbaren Farbzellen in der Haut des Reptils werden durch künstliche imitiert. Den Schuppen nachempfunden bilden 50x50cm große Modulboxen aus glasfaserverstärktem Kunststoff eine transluzente Schutzschicht und gleichzeitig den Rahmen. sensorische Qualität erlangt das System durch ‘Dehnstoffelemente’, die in jedem Modul verbaut sind und auf Temperaturveränderungen reagieren. Das ‘Dehnstoffelement’ ist ein zylindrisches Gehäuse, gefüllt mit Paraffin. wird es erwärmt, dehnt sich der Stoff aus und drückt einen Kolben aus dem Gehäuse. dadurch werden die künstlichen Farbzellen ausgedehnt. Dieser Mechanismus kommt ohne elektrische Steuersysteme aus und läuft eigenständig in Reaktion auf die Umwelt ab.

(Quelle: http://www.kunststoffobjekt.com)

Efeu

Efeu

Energie umgibt uns allseits, ob in Form von Sonnenstrahlung, Wind, oder mechanischen Kräften. So trifft innerhalb einer Stunde ein Energiestrom der Sonne die Erdoberfläche, der allein bereits dem jährlichen Weltenergieverbrauch entspricht. Die Entwicklung der ersten Solarzellen aus dem Halbleitermaterial Silizium 1954 in den USA stellt eine Zäsur dar.  Seither wurde bewiesen, das zum Erzeugen und Wandeln von Energie nur noch eine wenig Millimeter dicke Oberfläche notwendig ist. 

Grow-System

Grow-System

Das Grow-System kann sowohl Wind- als auch Sonnenenergie nutzen. Es versteht sich als Mikrokraftwerk, das durch die Verzweigung vieler zusammenhängender blattformanaloger „Solarblätter“ als Gesamtsystem arbeitet. Ähnlich wie die Efeuranke wird Grow an der Gebäudeaußenwand befestigt. Ein pflanzenähnliches Design räumt ästhetische Bedenken, bei herkömmlichen PV Anlagen aus dem Weg. Jeweils 5 Kollektorblätter mit einem flexiblen Piezogengenerator als Stamm werden um ein modulare Blocksystem herum angebracht. Dabei ist es so konzipiert, das Einzelteile leicht ausgetauscht werden können und in materialspezifische Einzelteile zerlegt der Wiederverwertung zugeführt werden können. Die Blätter können in verschiedenen Farben hergestellt werden und bestehen zu 100% aus recyclebarem Polyethylen, das zusätzlich resistent gegenüber Säuren, Laugen und anderen Chemikalien ist , was in Hinsicht seines Anwendungsorts von Vorteil ist. 

Mini-Kraftwerke-Fassaden-Elemente

Mini-Kraftwerke-Fassaden-Elemente

Der Gedanke kleine Kraftwerke zu erzeugen, die bauwerksintegriert arbeiten gewinnt mehr und mehr an Anreiz. Hierbei sind wirtschaftliche Aspekte, wie die Kapitaleffizienz, die sich aus Investitionskosten, Lebensdauer und Wirkungsgrad einer solchen Anlage bemisst maßgeblich. Im Vergleich zu herkömmlichen Energieanlagen bleibt die Mini-Solar-Kraftwerk derzeit leider noch nicht sonderlich nennenswert als Alternative. Ein großer Vorteil des Systems ist die Freiheit in der Gestaltung und Dimensionierung der Anlagekomponenten. Große Solarzellen sind derzeit noch stark an die Sonnen-Orientierung gebunden und sind in der Formgebung wenig flexibel. Forscher etwa des Building Integrate Photovoltaic (BIPV) arbeiten daran energieerzeugende Oberflächen dieser Art nicht nur als eine Applikation zu verstehen. Mehr noch sollen ihr andere Funktionen der Gebäudehülle zukommen- beispielsweise die Dachfunktion übernehmen, oder   Sonnenschutz bieten.„Grow“ ist in deinem Entwicklungsstatus nahezu marktfähig; bis zur Einführung wird es jedoch wohl noch einige Effizienz- und Marktfähigkeitshürden überwinden müssen. 

Paradiesvogelblume

Paradiesvogelblume

Setzt sich ein Vogel auf die Sitzstange der Paradiesvogelblume, so biegt sich diese automatisch nach außen und spreizt die die Sitzstange umschließenden Blätter zur Seite

Flectofin

Flectofin

Am Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart resultieren parametrisch skalierbare Elemente, die an gekrümmten (Gebäude-) Flächen eingesetzt werden können und Verschattung gewährleisten, ohne den Einsatz von Scharnieren und Gelenken, welche das häufigste Abnutzungsverhalten und einen laufenden Wartungs- und Kostenfaktor an Fassadenelementen darstellen. 

Flectofin Fassaden-Elemente

Flectofin Fassaden-Elemente

Im Hinblick auf architektonische Prozesse entsteht ein Modul, dessen Teilflächen sich durch die Belastung des Rückgrades  automatisch auseinanderbiegen. Hierbei findet der Effekt einer Fläche, die unter Belastung  nachgibt und zum Kippen kommt Anwendung.

Links

http://www.str-ucture.com/was/forschungsprojekte/reference/bionische-fassadenverschattung-flectofin/

Pythagoras Solar

Pythagoras Solar

Solarfenster, speziell die hier vorgestellten PVGU Gläser der Firma Pythagoras Solar vereinen mehrere Klima optimale Eigenschaften. Während die Scheiben keinerlei Einbußen im Puncto Durchsicht haben, schaffen sie es die gesamte eintreffende Sonneneinstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln. Gleichzeitig bieten sie Schutz vor eben dieser Strahlung, wodurch Kosten für Kühlung minimiert werden. Der israelische Hersteller Pythagoras Solar hat seine Innovation bereits auf den Markt gebracht.

 Auch dieses Solarfenster ist nach dem bekannten System der Doppelverglasung aufgebaut. Jedoch ist in dem Zwischenraum der 6mm dicken Fensterscheiben ein Querstreifen von Acrylglas gezogen, der die Sonnenstrahlen zu am Glasstreifen eingebauten Solarzellen weiterleitet. Diese sitzen am unteren Rand und machen sich – durch die Anordnung optischer Prismen, die zwischen den Solarzellen angebracht sind – den Effekt der Totalreflektion zunutze. Die Energieeffizienz dieser Fenster ist beachtlich: Nach Eigenangaben seien sie mit 14 Prozent genau so ergiebig wie eine mit Solarzellen versehene Wand gleicher Größe.

Standortabhängig könnte ein modernes Hochhaus zwischen zehn und 20 Prozent seines Strombedarfs aus den Solarfenstern decken. Der Preis ist ebenfalls überzeugend. Im Vergleich zu normalen Fenstern sind die Solarfenster derzeit zwei bis zweieinhalb Mal so teuer wie normale Fenster. Wenn staatliche Förderung gewährleistet wird, dann sind die Solarfenster von Pythagoras Solar nur noch zehn bis 15 Prozent teurer. Beim Bau des 56 Stockwerke hohen Willis Tower in Chicago wurden die Solarfenster von Pythagoras Solar an der Südseite angebracht

Links

http://www.pythagoras-solar.com/

https://www.youtube.com/watch?v=D9pTVyY9OZw

Eisbärenfell

Eisbärenfell

Das Fell des Eisbärs ist so angelegt, das die Haare eine verdichtende Einheit bilden, wo zwischen sich Lufträume bilden. Im Aufbau der Fellhaare sind reflektierenden Zentralzylinder angesiedelt, die ankommende Sonnenstrahlen im Bereich zwischen Haut und Oberfläche reflektieren und einschließen. Die schwarze Hautfläche funktioniert als perfekter Absorber  der Wärmestrahlung. Kleine Luftvolumen, die sich in den Zwischenräumen der Fellhaare bilden wirken isolierend und verhindern einen schnellen Wärmeverlust. Materialien solcher Eigenschaften werden als TIM (transparentes Isolationsmaterial) bezeichnet.

Transparente Wärmedämmung

Das Eisbärenfell war der Ideengeber für die transparente Wärmedämmung: Die wärmenden Sonnenstrahlen werden auf die Haut geleitet. Die gefangene Wärme wird von dem Luftpolster im Fell festgehalten. In der Technik verwendet man eine Schicht aus dünnen Glasröhrchen, welche das Sonnenlicht auf die dunkel gestrichene Hauswand leiten. Die dunkle Farbe absorbiert die Strahlen und gibt die Wärme an die innen liegenden Räume ab. Im Sommer vermindert die Dämmschicht den Wärmeeintrag von außen durch die sonnenstandsabhängige Wirkung: Fällt das Licht mit kleinem Einfallswinkel auf die Fassade, wird nur wenig reflektiert und es liegt eine hohe Absorptionsrate vor. Bei hohem Lichteinfallswinkel wird hingegen nur wenig Wärme in das Gebäude geleitet. Dadurch erzielt man, dass die Räume im Winter effektiv aufgewärmt und im Sommer entsprechen weniger stark aufgeheizt werden. Das Dämmmaterial besteht aus lichtleitenden Elementen, die Sonnenstrahlen auf eine schwarze Absorberschicht führen. Da die Wirkung der lichtleitenden Elemente vom Sonnenstand abhängig ist, wird gewährleistet, dass Wärme nur im Winter erzeugt wird. Die gute Isolationswirkung wirkt sich dagegen im Winter (die Wärme bleibt im Gebäude) und im Sommer (im Gebäude bleibt es kühl) aus.Die „solare Wandheizung“, die den Bedarf an Wärmeenergie und somit Heizkosten senkt, wird wie gewöhnlich an die Fassade angebracht. So bleibt das Dach für Photovoltaik und Solarthermie nutzbar. Die Technik ist sowohl für Neubauten als auch bei energetischen Gebäudesanierungen geeignet.

http://umwelt-wand.de/

Jugendstätte, Windberg

Jugendstätte, Windberg

Bei seinem Gebäudeentwurf ordnet Thomas Herzog die verschiedenen Nutzungsbereiche im Grundriss nach klimatischen ihren Bedingungen an. Auch die Wahl der eingesetzten Materialien werden hierauf abgestimmt. Schlaf- und Aufenthaltsräume befinden sich auf der Südseite, welche einen hervorragenden Blick ins Umland bietet und opake Bauteile mit transluzenter Wärmedämmung den Einfall des Sonnenlichts zur Konditionierung von Wärme- und Lichthaushalt regeln. Die tagsüber gesammelte Wärme der Südwände wird zeitlich verzögert an die dahinterliegenden Räume abgegeben. Im Nordteil des Gebäudes sind die weniger Wärme bedürftigen Zonen, wie Erschließung, sanitäre Einrichtungen und Abstellräume angeordnet. 

System: Trombewand

System: Trombewand

Die Trombewand ist die einfachste Kollektorwand und nutzt den Glashauseffekt. Durch die an der Südseite angeordneten Glasscheiben fällt das kurzwellig Sonnenlicht auf eine dunkle Absorptionsfläche (Absorber) – die sogenannte Trombewand und wir dort absorbiert und in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt. Die Wärme im Fassadenzwsichenraum wird durch die Wand hindurch in den dahinter befindlichen Raum abgegeben. Je nach Bauart der Wand und deren Speicherfähigkeit kann die gewonnenen Wärme relativ schnell oder bis in die späten Abendstunden verzögert abgegeben werden. Bringt man am Fuß oder Kopf der Wand Öffnungen zum Raum an, kann die Raumluft aufgrund der thermischen Differenz im Fassadenzwischenraum zirkulieren. Die kalte Luft wird unten angesaugt, erwärmt sich im Zwischenraum und tritt am oberen Ende wieder in den Raum. Diese Prinzip bezeichnet man als „Luftheizung“. Bringt man in der äußeren Glasebene zusätzlich Öffnungsklappen an, kann man durch die im Fassadenzwischenraum entstehende Luftzirkulation den Raum mit vorgewärmter Frischluft versorgen. Eine Abluftführung ist nach diesem Prinzip ebenso an der Außenfassade möglich. 

Einfamilienhaus, Corrales, New Mexiko, Steve Baer, 1973

Einfamilienhaus, Corrales, New Mexiko, Steve Baer, 1973

Als Beispiel einer vereinfachten Trombewand kann man Steve Baers „Fass-Fassaden“ Konstruktion sehen. Eine Wand wird aus mit wassergefüllten Fässern speichert tagsüber die Wärme der Sonne und wird raumseitig durch eine Klappe isoliert. Nacht werden die Außenklappen geschlossen und die Innenklappen geöffnet um die tagsüber gespeicherte Wärme an den Raum abzugeben. Wasser eignet sich hier besonders gut als Speichermedium, da es eine höhere Wärmespeicherkapazität als Beton hat. Nachteilig ist bei der Trombewand jedoch anzumerken, das der solare Gewinn durch mangelnde Wärmedämmung und den daraus resultierenden vergleichsweise hohen Wärmeverlusten erheblich reduziert wird’. 

Lotusblume

Lotusblume

Die Lotosblumen, auch Lotus genannt, sind die einzige Gattung der Pflanzenfamilie der Lotusgewächse. Von den nur zwei Arten ist die eine in der Neuen Welt und die andere in Asien sowie im nördlichen Australien beheimatet. Ihre Blattoberfläche weist eine geringe Benetzbarkeit auf, weshalb Wasser in Tropfen abperlt und dabei auch alle Schmutzpartikel auf der Oberfläche mitnimmt. Verantwortlich dafür ist eine komplexe mikro- und nanoskopische Architektur der Oberfläche, die die Haftung von Schmutzpartikeln minimiert. 

Lotusan

Lotusan

An Gebäudefassaden, Dächern, Glasflächen und auch an Zeltkonstruktionen sind solche sich selbst reinigenden Oberflächen keine Seltenheit mehr. Da sie in der Herstellung teurer sind, gehören sie in der Baubranche aber noch nicht zum Standard. „Der Gedanke der Nachhaltigkeit gewinnt immer mehr an Bedeutung und damit auch die Einbeziehung der Kosten, die ein Gebäude im Laufe seines gesamten Lebenszyklus verursacht und da bionische Oberflächen deutlich seltener gereinigt und gepflegt werden müssen, amortisieren sich die Kosten schon nach kurzer Zeit.Die Kosten für den selbstreinigenden Anstrich variieren bei einem 12,5L Eimer  Farbe zwischen 150,00€  und 180,00€, bei einem Verbrauch von 1,90 kg pro m². 25kg Putz kosten im Schnitt ca. 85,00€. 

Pfeifenwinde

Im Laufe der Entwicklung haben Pflanzen Mechanismen entwickelt, die es ihnen, wie in diesem Fall ermöglichen schnelle „Wundheilung“ zu betreiben. Durch Verletzungen, Vandalismus und des eigenen Wachstums bedingt entstehen oft Risse in den Geweben. Hierfür bildet die lianenartige Pflanze einen übergangsweisen Verschluss, bis die eigentliche Heilung eintritt. Hierfür werden Zellen aus dem Grundgewebe in die verwundete Stelle gestopft. 

Tensairity

Tensairity

Die Schweizer Firmen Prospective concepts und Airlight hatten ein neuartiges Tragkonzept entwickelt, das auf Spannung (tension), Luft (air) und Zusammenhalt (integrity) basiert. Sie nennen es Tensairity®. Die Tragwerke bestehen aus Stäben und Kabeln und werden von einer aufgeblasenen, unter Innendruck stehenden Membran auf Abstand gehalten und stabilisiert. Die filigran aussehenden Luftbalken haben die Tragkraft herkömmlicher Stahlträger, wiegen aber nur ein Zehntel. Mit diesem neuartigen System wurden schon Parkhausdächer und Fußgängerbrücken gebaut. Kritisch wird es jedoch, wenn die Membran verletzt wird. Hier stehen die Selbstheilungskräfte der Pfeifenwinde Vorbild für einen entwickelten Polyurethanschaum, in dem Überdruck und Vorspannung herrscht und womit die Membranen beschichtet wurden. Ein voller Erfolg: Die Zeitspanne, in der der Druck im Inneren der Membrankörper absinkt, konnte bei Verletzungen mit Nägeln auf das 100- bis 1000-fache verlängert werden. 

Szene

Szene

Institutionen und Personen

Damit sich die Wissenschaft der Bionik stetig weiterentwickeln kann bedarf es vieler innovativer wissenschaftlicher Köpfe, Investitionsbereiten Unternehmen und fördernden Verbänden. Gerade die Verbände agieren  als wichtige Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft und einige Wissenschaftler und/oder Architekten beschäftigen sich eindringlicher mit dem Gedanken, wie sinnvolle natürliche Prozesse für ihre Arbeit umzusetzen sind als andere. Einen Überblick über auf diesen Sektor sich tummelnde Organisationen, Unternehmen und bedeutenden Personen der Bau-Bionik gibt es hier. 

Institutionen

Institutionen

Übersicht

Dieser Abschnitt widmet sich den Institutionen, Verbände und Unternehmen, die im Sinne der Bionik arbeiten, forschen und entwickeln.

Hierbei ist es oft im Sinne der Parteien eine Schnittstelle dem wissenschaftlichen und dem wirtschaftlichen Sektor zu finden, denn Wissenschaftler benötigen den Zugang zu Kooperationsbereiten Unternehmen, die am praktischen Umsetzen von Forschungsergebnissen mitwirken und Unternehmen benötigen Expertenwissen von Kompetenzpersonen aus der Wissenschaft.

Internationales Bionik Zentrum

Internationales Bionik Zentrum

„Unterstützung von Bestrebungen zur Entwicklung des Bewusstseins und der Akzeptanz für die Bionik“

Das Internationale Bionik Zentrum fungiert als eine der großen Schnittstellen zwischen Unternehmen, die Kompetenzträger zum Zuarbeiten ihrer Innovationen suchen und Leistungsträgern der Bionik, die zum Realisieren ihrer Projekte wirtschaftlicher Unterstützer benötigen.

Darüber hinaus versucht man anhand von Vorträge, Ausstellungen, Messebeiträge zu verschiedenen Bionik-Themen eine Vermittlung zu Bionik Kompetenzträgern und Fachleuten zu gewährleisten und das Thema auch gesellschaftlich mehr in den Fokus zu rücken.

http://www.bionikzentrum.de

BIOKON

BIOKON

BIOKON ist die Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e.V. mit Sitz in Berlin. Unter diesem gemeinsamen Dach arbeiten deutschlandweit an ca. 70 Standorten Wissenschaftler und forschende Unternehmen eng zusammen, um durch anwendungsorientiertes und interdisziplinäres Umsetzen biologischer Prinzipien in die Technik bionische Innovationen zu beschleunigen, Forschungskooperationen und Wissen zu befördern und die Wettbewerbsfähigkeit der Anwender zu steigern. Die Strippen des Partner-Kompetenznetzes „BIOKON international“ reichen über die Grenzen Europas, bis in die ganze Welt.

Mitglied werden können alle natürlichen Personen, die sich in besonderer Weise den Fragen der Wissenschaft und ihrer praktischen Anwendung widmen, Verbände und Organisationen, die die Zwecke des Vereins fördern, wissenschaftliche Einrichtungen, die auf dem Gebiet der Bionik tätig sind und Firmen, die nach dem selben Credo arbeiten und bei Planungen und Durchführungen helfen. 

http://www.biokon.de/

Leichtbauinstitut Jena

Das Leichtbauinstitut  Jena wurde 2004 von Julia und Göran Pohl initiiert, um theoretische Entwicklungsansätze und praktische Erfahrungen in Architektur, Tragkonstruktion und Baukonstruktion symbiotisch zusammenzuführen. Darüber hinaus ist das Institut frei und unabhängig von Planungs- und Bauinteressen bei Forschungs- und Entwicklungsvorhaben beteiligt und beratend tätig. Schwerpunkt des Leichtbauinstitut Jena ist die Forschung und Entwicklung für Architektur, Tragkonstruktion, Baukonstruktion, für Materialien und Design. Hier besteht eine reichhaltige Erfahrung in der Erforschung, Entwicklung, Konzeption und Umsetzung von weitgespannten Holztragwerken in Schalenbauweise, bei der Konzeption und Entwicklung von Membranbauten, bei der Erforschung von Anwendungspotentialen für Bauten mit Verwendung Faserverstärkter Kunststoffe (FVK), sowie bei mobilen und wandelbaren Konstruktionen. Verschiedene aktuelle Fachpublikationen zu Architektur und Bionik, sowie zu Leichtbauweisen entstanden unter Mitwirkung oder als Herausgeber der Initiatoren des Leichtbauinstitut Jena.

http://www.leichtbauinstitut.de/

ILEK

Das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart vereinigt in Forschung und Lehre die in der Architektur dominanten Bereiche des Entwerfens und Gestaltens mit den im Bauingenieurwesen. Auf der Grundlage einer interdisziplinären Vorgehensweise befasst sich das Institut mit der konzeptionellen und werkstoffübergreifenden Entwicklung von allen Arten von Bauweisen und Tragstrukturen. Der Bogen der Arbeitsgebiete spannt dabei vom Bauen mit Textilien und Glas bis zu neuen Strukturen in Stahl- und Spannbeton sowie dem sogenannten Ultra-Leichtbau durch adaptive Systeme.Vom einzelnen Detail bis zur gesamten Struktur geht es um die Optimierung von Form und Konstruktion hinsichtlich Material- und Energieaufwand, Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit, Rezyklierbarkeit und Umweltverträglichkeit.

http://www.uni-stuttgart.de/ilek/

EMPA

Die Empa betreibt Material- und Technologieforschung an verschiedenen Standorten in der Schweiz. Sie erarbeitet interdisziplinär Lösungen für die vorrangigen Herausforderungen der Industrie und schafft die wissenschaftlichen Grundlagen für eine nachhaltige Gesellschaftsentwicklung. Gemeinsam mit ihren Industriepartnern entwickelt die Empa Forschungsergebnisse zu marktfähigen Innovationen. Beratung und die Erstellung von Expertisen, Untersuchungen, in deren Rahmen Auftragsforschung, Schadenfallanalysen, anspruchsvolle Messungen oder Materialprüfungen und -analysen gehören zum Servicesortiment der Gesellschaft.

http://www.empa.ch/

Personen

Personen

Übersicht

Hier ein kurzer Überblick über die Köpfe Deutschlands, die den Bionik Trend kontinuierlich verfolgten, anhand ihres stetigen Engagements, ihrer großartigen Forschungstätigkeiten und Entwicklungsmotivation weiterentwickelten und ohne die der Bereich der Bionik aktuell kein vergleichbarer wäre. 

Werner Nachtigall

Werner Nachtigall

„Man liest oft, man muss nur alles so machen wie die Natur, dann ist alles in Ordnung.[...] kopieren ist völlig sinnlos. Man muss die Anregungen aus der Natur abstrahieren und da einbauen, wo es sinnvoll und praktikabel ist.“

Werner Nachtigall gilt im Bereich der Bionik in Deutschland als einer der großen Bionik-Vorreiter.   Bereits nach seinem Studium verfolgt Werner Nachtigall Forschungsarbeiten im Themengebiet technische Biologie und Bionik. Im Laufe seines weiteren Wirkens macht er sich einen Ruf als Professor des zoologischen Instituts der Universität des Saarlandes, führt den Studiengang „Technische Biologie und Bionik“ ein und ist Mitbegründer der Gesellschaft für Technische Biologie und Bionik .2002 übernimmt er das leitende Amt  des Bionik Kompetenznetze „BIOKON“ der Universität des Saarlandes. Aufgrund seiner stetigen Präsenz und konsequentem Leistunungsspektrum im Forschungsbereich der Bionik genießt er heute einen Pionier-Status und hält etliche Ämter in einschlägigen Gremien und Institutionen, verfasste über 300 wissenschaftliche Publikationen und ist auch im literarischen Sektor vorherrschend mit seinen Veröffentlichungen.

Werner Nachtigall hat eine umfassende Anleitung aufgestellt, die es versteht Prozesse  biologischen Nutzens und Effekte auf technische Problemstellungen zu übertragen  und eine sinnvolle Anwendung zu erteilen. Dabei arbeitet er mit hohem bio-technischem know-how und ist sich auch Grenzen und Problemstellungen in der technischen Übersetzbarkeit bionischer Prozesse bewusst. 

Frei Otto

Frei Otto

„Das ästhetische Element kann man nicht direkt planen. Eine ästhetische Form steht am Ende eines Prozesses. Allein mit dem Willen zur Schönheit wird man sie nicht erreichen. Wenn wir ehrlich gearbeitet haben, bekommen wir sie manchmal geschenkt“

Frei Otto hat sich mit Leichtbaukonstruktionen im Bereich der organischen Architektur einen großen Namen gemacht. Heute wird er als einer der wichtigsten Architekten des 20ten Jahrhunderts in seinem Bereich geführt und wird von Kollegen häufig zu Planungsprozessen, speziell was die Planung und Konstruktion von Zeltdächern -seinem Spezialgebiet angeht hinzugezogen. Im Zuge einer Amerika Reise kam er in Kontakt mit führenden Architektur Persönlichkeiten, wie Erich  Mendelsohn, Ludwig Mies van der Rohe, Richard Neutra, Frank Lloyd Wright und Fred Severud. Zu Mies van der Rohe erwuchs eine Freundschaft und sporadische Zusammenarbeit.Otto begann zu seiner Zeit mit dem experimentellen Erforschen von Tragstrukturen und Systemen. Hierbei nutzt er oft unkonventionelle Methoden, wie Pneus, Gitterschalen und Seilnetze zum Entwurf von Dachkonstruktionen. Seine unbedingte Leidenschaft galt den leichten Konstruktionen. Zwar wirkte er beim Bau des Olympiadaches 1972 in München mit, war jedoch mit dem schwerlastigen Resultat nicht vollends zufrieden.  

Frei Otto und das Münchener Olympiadach  
https://www.youtube.com/watch?v=PGg5klLTfX0

Spannng the future, über Projekte Frei Ottos 
https://www.youtube.com/watch?v=vWo-ifNoQ98

Göran Pohl

Göran Pohl

„Ich sollte als Architekt in der Entwicklung meiner Gebäude alles nutzen, was mir zur Verfügung steht, auch die Natur.“

Prof. Göran Pohl ist Architekt und Hochschulehrer, der den Fokus seiner Tätigkeit im Sinne von Bionik und Nachhaltigkeit setz. In seinem Büro verfolgt er stets die Gedanken visionärer und innovativer Architektur mit bedacht auf Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit des Bauens. In Deutschland ist er in zahlreichen Gremien tätig und Leiter, Mitglied und Initiator von einschlägigen Institutionen und Verbänden, hält Fachvorträge und veröffentlicht wissenschaftliche Schriften zu Themen wie Leichtbau, effiziente Baumaterialien, natürliche Systeme, Bionik etc.

Prof. Pohl betreut im Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen der HTW Saar die Fächer Entwurf Baukonstruktion Städtebau und Bionik. Des weiteren diverse Forschungsabteilungen an mehreren internationalen Forschungsprojekten, u.a. Bowoos und Plakntontech. Über zahlreiche realisierte Projekte, internationale Preise und Wettbewerbserfolge wie die Eisschnelllaufhalle Erfurt, das Medienhaus und Rechenzentrum der Bauhaus-Universität Weimar, die Max-Aicher-Arena im bayerischen Inzell und die Neue Messe Luxemburg errangen POHL Architekten eine hohe Reputation. Außerdem ist er Mitbegründer des Leichtbauinstitut Jena.

http://www.pohlarchitekten.de/
http://www.leichtbauinstitut.de/

Thomas Herzog

Thomas Herzog

„Thomas Herzog hat in seinen Publikationen nie von „Baubionik“ [..] gesprochen [..] und trotzdem sind natürliche Vorbilder in unauffälliger Weise in viele seiner Entwürfe eingeflossen.“ (W.Nachtigall)

Prof. Dr. Thomas Herzog ist ein ebenso erfolgreicher Architekt wie brillanter Wissenschaftler. Die experimentelle Arbeit in der Architekturwerkstatt mit Kollegen aus verschiedenen Disziplinen – von der Bauphysik bis zur Solartechnik - ist Basis seiner speziellen Form des architektonischen Entwerfens. Seine Bauten zählen zu den Klassikern der neueren Architekturgeschichte wie beispielsweise die Glaskonstruktion mit retroreflektierendem Lichtraster des Design Centers in Linz oder das Expodach der Weltausstellung in Hannover. Wie aus interdisziplinärer Forschung die kontextuellen und anpassungsfähigen Leistungsformen einer nachhaltigen Architektur erarbeitet werden können, hat Thomas Herzog bei der Planung und Entwicklung von Gebäudehüllen demonstriert, mit denen er internationale Berühmtheit erlangt hat. In Kooperation mit Klima- und Lichtdesignern, Tragwerksplanern oder dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme entwickelt er Hüllkonstruktionen, in denen alle Subsysteme vom Tragwerk bis zur Gebäudetechnik integriert sind, die flexibel reagieren und deren Energiehaushalt wie ein offenes System reguliert werden kann.

http://www.thomasherzogarchitekten.de/

Christiane Sauer

Christiane Sauer

„Für mich steht die Materialfrage gar nicht im Vordergrund,, es geht doch darum: Wie wollen wir künfitg wohnen [..] im Hinblick auf Nachhaltigkeit?“

Die Architektin und Professorin für Textil- und Flächendesign Christiane Sauer vertritt in ihrer Philosophie zu Material- und Interiordesign Ansätze bionischer Gedanken. Innenräumliche  Systeme sind nach ihrer Auffassung als Ganzheit zu sehen und nicht als Summe von Einzelteilen. Ihre Ansätze reichen von molekularbasierten Materialien, die in der Raumfahrttechnik eingesetzt werden über Flächenheizungen vom selben Ursprung bis hin zu Einsatzbereichen in der Lichtplanung. Sie verfügt über ein großes Know How, was den Fortschritt und die Entwicklung im Materialdesign betrifft und ist stets mit Projekten (z.B. l“ivinginteriors cologne“) um die Publikation neuer Erkenntnisse bemüht.

http://formade.com/
http://www.detail.de/architektur/themen/mrs-big-stoff-materialexpertin-christiane-sauer-ueber-intelligente-oberflaechen-022614.html

Von der Konzeptphase bis hin zur Detailoptimierung steht heute immer mehr eine nachhaltige und ganzheitliche Betrachtung von Architektur im Fokus, um energie- und klimaoptimiert bauen zu können. Hochtechnisierung kann hier nicht Lösung sein, vielmehr müssen die vielen teilweise verloren gegangenen passiven Kräfte mobilisiert und auf aktive Maßnahmen abgestimmt werden. Das Maximum an Behaglichkeit mit einem Minimum an Energie erreichen - ClimaDesign