Ingo Rechenberg

PowerPoint-Folien zur 11. Vorlesung „Bionik I“

Die Zukunft der Bionik

Eine bionische Welt im Jahr 2099

Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

Die Zukunft der Bionik

Photobiologische

H2-ProduktionPhotosynthese

Wie lässt sich der „zukünftige Energieträger“ Wasserstoff vor dem Einbau

in das Kohlenhydrat abfangen ?

nicht so . . .

sondern so !

Die photosynthetische Wasserspaltung erfolgt …

Möglichkeit des Abfangens

Heterocysten

Vegetative Zellen Nostoc muscorum

Wasserstoffproduktion in der Natur

Heterocyste

Vegetative Zelle O2

H2O

NH4N2 H2

Vegetative Zelle

Heterocyste

H2OO2

N2

H2

Grundprinzip der

photobiologischen

H2-Produktion

Purpurbakterie

Photo-Bioreaktor in

der Wüste Erg Chebbi

(Südmarokko)

Algen

Purpurbakterien

Solarzelle

Verdunstungskühler

H 2-Gefäß

Lite

r W

ass

ers

toff

Stunden

1. Tag

2. Tag

3. Tag

4. Tag

5. Tag

7. Tag6. Tag

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

00 24 48 72 96 120 144 168

1,4 Liter Rundumreaktor

7 Tage H2-Produktion

in der Sahara

2 2

COCH O

2

2<<

O H

Grünalgen Purpurbakterien

2 2

COCH O

2

2<<

O H

Algen-Analoga Bakterien-Analoga

Bionisches Modell für eine solare H2-Produktion

Grünalgen und Purpurbakterien müssen in Zukunft künstliche

lebende System bilden

„Heliomiten“ in der Sahara

Vision einer 100 kW Bio-Wasserstoff-Farm

5m

620m4,5m

6cm

Heliomit

Mikro Air Vehikel (MAV)

15 cm

MicroBat (Caltech, USA)

Größe 20 cm, Gewicht 11,5 gFlugzeit 6 min 17 s (Weltrekord im Nov. 2001)

Der Nanoflyer (8,5 cm Ø - 2,7 g) von

Petter Muren mit Infrarot-Fernsteuerung

Flug in die Dünen der Sahara

Aug. 2004

Foto

Ingo

Rec

henb

erg

Flug in den Dünen der Sahara

Foto

Ingo

Rec

henb

erg

Mars: gmars = 3,69 m/s2, mars = 0,020 kg/m3, pmars = 8 h Pa

Erde: gerde = 9,81 m/s2, erde = 1,225 kg/m3, perde = 1013 h Pa

8,4mars

erde

erde

mars

erde

mars

gg

vv

s/m 60,125,0225,10,1

81,904,022

erde

erdeerde

Fcgm

va

s/m 7,7mars v

MAV Marsmission

m/s 2)

(

mars

windv

Bionik im Jahre 2099

2099: Die gereiften Automobile werden eingefahren

Spanende Fertigung

Wachsende Fertigung

Das neue Zeitalter der Fertigung

2005

2099

Spanen

versus

Wachsen

Bionik-Bad

Maßstabsänderung durch

skaliertes Wachstum

Skalierer

Von „Makro“

zu „Nano“

Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek

Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek

Dissoziation

Sich selbst reproduzierende Moleküle nach Julius Rebek

Dissoziation . . .

Selbst replizierender Mechanismus nach Lionel S. Penrose

Grundbausteine

Grundbausteine

Samenbaustein !

Oh !

Samenzahnrad

Replikationsbad

universeller Computer universeller KonstrukteurProgramm

universeller Computer universeller KonstrukteurProgramm

universeller Computer universeller KonstrukteurProgramm

Von-Neumann-Architektur für ein

sich selbst replizierendes System

NASA-Studie für eine sich selbst replizierende Mondfabrik

Zusammenbau

Zusammenbau

Teile Fertigung

Chemie-

Tech

nik

Chemie-

Technik

Teile Fertigung

Von-Neumann-Sonden auf dem Weg

Terraleben breitet sich aus

Zwei neue Disziplinen der Bionik im 21sten Jahrhundert

Replionik

Auxonik

Wissenschaft selbst replizierender Strukturen

Wissenschaft wachsender Strukturen

MorphJet 7

MorphJet 7

MorphJet 7

Morphofluid nachfüllen

Morphokeim einsetzen

Produkt anwählen

Phänodukt entnehmenAus der Betriebsanleitung

für den MorphoJet 7

Streichen

Der selbstorganisierende Solaranstrich

ErntenFormieren

Vo lta

Ossit

®

NovoOssit

®

Zwei bionische Werkstoffe im 21sten Jahrhundert

Anisotrope Selbstverfestigung in Richtung der Spannungstrajektorien

Zusätzlich Eigenschaft der Selbstheilung

Selbstausrichtung - Knochenbälkchen

Ossit

®-Brücke am Eröffnungstag 2099

20 Tage später

05t,55t,2 t0

40 Tage später60 Tage später

Selbst-Strukturierung einer Ossit

®-Brücke

unter zunehmender Belastung

Künstliche Marienkäfer

Vorbild für eine „bionische Putzschabe“

Cochloid beim Fensterputzen

Flugmaschinen, die schwerer sind als Luft, sind nicht möglich

L. K. (1895)Lord Kelvin

… An diesen Bienen fiel zunächst die Größe auf. Sie waren zwar nicht so groß wie jene, denen Gulliver in Brodingnag begegnete und gegen die er sich mit dem Degen verteidigte, jedoch bedeutend größer, als eine Biene oder auch eine Hornisse ist. Sie hatten etwa den Umfang einer Walnuss, die noch in der grünen Schale steckt. Die Flügel waren nicht beweglich wie Vogel- oder Insektenflügel, sondern sie waren als starrer Saum um den Körper herumgeführt, also eher Stabilisierungs- und Tragflächen.

… Zapparoni, dieser Teufelskerl, hatte wieder einmal der Natur ins Handwerk gepfuscht… Wahrscheinlich saß er dort behaglich bei seinen Büchern und verfolgte zuweilen auf dem Bildschirm, was ihm der Rauchgraue sendete.

Roman (1957)

Der Traum von der ferngesteuerten künstlichen Libelle

Der Traum vom autonomen Schwarm künstlicher Libellen

Künstliche Libellen inspizieren einen Abwasserkanal

Lokale Kartoffelkäfer-Elimination durch eine künstliche Libelle mit (Z-3-hexen-1-ol)-„Grünblattduft“-Sensor

Das MFI-Projekt

Mikromechanisches Flug Insekt

Universität Berkely

25mm

Federflügler (Ptenidium sp.)

Größe: 0,25 mm

There's plenty of room at the bottomRichard Feynman (1959)

Bionische Herausforderung: Künstliches Bewusstsein (KB)

cogito ergo sum

Ende