BIONIK-INNOVATIONS-CENTRUM (B-I-C)

BIONIK-INNOVATIONS-CENTRUM
(B-I-C)

Bionische Forschung findet in eng verzahnten Kooperationen unterschiedlicher Fachdisziplinen statt. Daher sind die Forschungsteams am B-I-C multidisziplinär besetzt und kooperieren im F&E-Bereich auf nationaler wie internationaler Ebene mit Firmen und Institutionen unterschiedlichster Ausrichtung.  

Die Forschungsaktivitäten zielen auf den zeitnahen Technologietransfer von der Forschung in die Wirtschaft, von der Theorie hin zur Anwendung. Unterstützung findet das B-I-C dabei in einer großen Zahl regionaler, nationaler und internationaler Partner aus Forschung und Industrie.

Forschungsschwerpunkte

Forschungs-schwerpunkte

Aktuell war die Bionik in Bremen  im Rahmen der Ausschreibung „Ideenwettbewerb Biologisierung der Technik“ des BMBFs gleich dreimal erfolgreich. Die Gewinner-Projekte sind:

Während es bei AIRCOAT („AIR Induced friction Reducing ship COATing“) darum geht, Luft-haltende Oberflächen für das Unterwasserschiff zur Reibungsreduktion zu entwicklen, soll im Rahmen des Ideenwettbewerbs nun eroiert werden, inwieweit sich vergleichbare Funktionsoberflächen auf Innenoberflächen von Rohren und Schläuchen ebenfalls zur Reibungsreduktion einsetzen lassen können. Der Effekt ist inspiriert von der Salvinia-Pflanze. 

 

In dem Projekt AM_Reinforce geht es um die Entwicklung einer biologisch inspirierten Methode zur belastungsgerechten Endlosfaserverstärkung additiv gefertigter Tragwerke. Das B-I-C unterstützt hierbei mit der Entwicklung eines Numerik-Tools zur lastgerechten Orientierung von Endlosfasern in additiv gefertigten Strukturen nach biologischem Vorbild.

Beim Tragen persönlicher Schutzausrüstung wie Protektoren, Orthesen und Prothesen führen Körperbewegungen bislang unweigerlich zur Bildung von unerwünschten Falten im Material. Diese Falten führen zu Einschränkung der Bewegungsfreiheit und stark reduziertem Tragekomfort. Bislang setzen Hersteller zur Lösung dieses Problems u. a. auf dünnes, flexibles, mattenartiges Protektorenmaterial. Derartige Ansätze haben das Problem der unkontrollierten Faltenbildung aber nicht gelöst.

Ziel des SUVA-Projekts ist es, unter Verwendung verschiedener Herstellungsverfahren (3-Druck, Tiefziehen, Laminierungstechniken) ein von Anthropoden-Exoskeletten inspiriertes Material zur Minimierung und Kontrolle von Falten für persönliche Schutzausrüstungen zu entwickeln. Dieses Material soll durch sein Verhalten bei Körperbewegungen im Vergleich zu momentan erhältlichen Produkten deutliche Vorteile in Bezug auf Gewicht und Tragekomfort haben und so auch zu einer höheren Akzeptanz beim Anwender beitragen.

Die inhaltlichen Schwerpunkte konzentrieren sich auf zurzeit sieben Bereiche:

Biologische Werkstoffe

Biologische Werkstoffe liefern Informationsquellen mit hohem Innovationspotenzial. Insbesondere Verbundwerkstoffe offerieren hierbei Einsatzmöglichkeiten in vielen Anwendungsbereichen.

Lokomotion der Tiere

Biologische Fortbewegungsmechanismen liefern hohes Innovationspotenzial hinsichtlich eines effizienten Energie- und Ressourceneinsatzes. Untersucht werden u.a. Mechanismen zur Widerstandminimierung und alternative Antriebssysteme.

Funktionsoberflächen

Funktions-oberflächen

Befunde an funktionalen Oberflächen aus der Natur können sich zu Schlüsselinnovationen für technische und nachhaltige Produkte entwickeln. Geforscht wird in den Bereichen Kleben, Haften und Verbinden, vornehmlich an marinen Organismen und Strukturen.

Optimierung, Konstruktion & Leichtbau

Biologische Konstruktionen und Strukturen beeindrucken oft durch enorme Belastbarkeit unter minimalem Materialaufwand und sind perfekte Vorbilder für den Leichtbau. Numerische Simulationsverfahren und Optimierungsalgorithmen ermöglichen hier Anwendungsübertragungen in einem weiten Skalierungsbereich.

Biologische Strukturen & Biomechanik

Die Kutikula von Arthropoden ist ein sehr gutes Beispiel für ein vielseitiges und hochkomplexes biologisches Kompositmaterial. Wir untersuchen in verschiedenen Projekten die Biomechanik und Struktur von Kutikula auf allen Längenskalen – angefangen von der biologischen Funktionalität des Exoskeletts, über mikroskopische Mechanismen, welche die biomechanischen Eigenschaften der Kutikula bestimmen, bis hin zu Methoden der Nanotechnologie, um „Kutikula-inspirierte“ neue Materialen herzustellen.

Fluiddynamik

Umströmte Körper oder sich bewegende Körper – egal ob im Fluid Wasser oder Luft – sind Strömungen ausgesetzt, die als Kraft wirken. Je nachdem wie ein Körper geformt oder auch wie seine Oberfläche aufgebaut ist, ist er strömungsgünstig oder ungünstig ausgelegt. Die Natur liefert eine Vielfalt von Formen und Verfahren, die für verschiedene Problemstellungen optimiert sind. 

Organisation & Logistik

Global verteilte Wertschöpfungsketten zeichnen sich sowohl durch ihre unmittelbare Klima- und Ressourcenrelevanz als auch insbesondere durch ein hohes Maß an Komplexität aus. Viele biologische Prozesse und Systeme bieten hier eine Vielzahl an Orientierungsoptionen hinsichtlich der Logistik von komplexen Waren- wie insbesondere Informationsflüssen.