Anwenden bionischer Konstruktionsprinzipe in der Produktentwicklung

Die Wissenschaftsdisziplin Bionik befasst sich systematisch mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktionen, Verfahren und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme. Sie schließt als interdisziplinäres Forschungs- und Entwicklungsgebiet die Lücke zwischen Biologie über die Physik zur Technik.

Unumstritten ist, dass die Natur ein hohes Potenzial für innovative Lösungen besitzt, das es zu erschließen gilt. Dies ist insbesondere für das rohstoffarme Land Deutschland von enormer Bedeutung, weil dessen Prosperität vor allem auf hoher technologischer Kompetenz basiert. Bemerkenswert ist, dass sich die Verbreitung und Anwendung der Bionik in der industriellen Praxis nur auf wenige Einzelfälle beschränkt. Dies ist u.a. darauf zurückzuführen, dass Entwickler und Konstrukteure meist technisch-physikalisch geprägt sind und kaum das biologische Vorwissen besitzen, welches Grundvoraussetzung für die Analogiebildung (d.h. das Übertragen biologischer Prinzipe auf technische Problemstellungen) ist. Darüber hinaus mangelt es an Hilfsmitteln und Methoden, die ein zielgerichtetes Generieren von Problemlösungen in angemessener Zeit und mit vertretbarem Aufwand mit Hilfe der Bionik ermöglichen.

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, die Erkenntnisse der Wissenschaftsdisziplin Bionik sowie der technischen Biologie verstärkt in den Produktentwicklungsprozess einzubinden, um so Ideen für innovative technische Lösungen zu finden. Hierzu wurde ein methodisches und branchenunabhängiges Vorgehen zum Anwenden bionischer Effekte im Rahmen der Entwicklung technischer Produkte entwickelt. Es wird ein Ablaufplan mit konkret beschriebenen Teilarbeitsschritten vorgeschlagen, und es wird gezeigt, wie klassische Hilfsmittel und Methoden der Konstruktionsmethodik diesen „bionischen“ Prozess unterstützen können und wie die Methodik in den Entwicklungs- und Konstruktionsprozess nach VDI-Richtlinie 2221 (Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte) einzuordnen ist. Darüber hinaus wurde für das systematische und zielgerichtete Auslösen von Assoziationen zur Lösungsfindung eine rechnerunterstützte Lösungssammlung mit bionischen Effekten erstellt, die das effiziente Auffinden biologischer Vorbilder mittels mehrerer Suchfunktionen beschleunigt und somit erheblich erleichtert.