1
BIONIK
Knabe Verlag Weimar
Leichtbau
Bernd Hill
1. Auflage Juni 2014
©
2014
Knabe Verlag Weimar
Trierer Straße 65 99423
Weimar
Alle Rechte sind dem Verlag
vorbehalten.
Grafische Bearbeitung
Nicole Laka
Satz
und Layout
Nicole Laka
Lektorat
Julia Roßberg
Dieses
Buch folgt den Regeln der neuen deutschen
Rechtschreibung.
ISBN
978-3-944575-06-3
www.knabe-verlag.de
BERND HILL
wurde 1947 geboren. Er studierte an der
PH/Univer-
sität Erfurt im Schwerpunkt Polytechnik. 1987 promovierte
er
über Erfindungsmethodik, 1995 erfolgte seine Habilitation
über
Biostrategien und biologische Organisationsprinzipien an
der
Martin-Luther-Universität Halle.
Von 1998 bis 2012 lehrte
Prof. Hill an der Universität Münster
im
Fachbereich Physik, Institut für Technik und ihre Didaktik.
In verschiedenen Unternehmen führt er Innovationskurse
durch
und bezieht die angewandte
Bionik in systematische Produkt-
entwicklungsprozesse ein.
Seine Forschungstätigkeit bezieht sich
auf Innovationsstrategien, technische Kreativität sowie
systema-
tische und
angewandte Bionik.
BILDNACHWEIS
Coverfoto
cwhiteharp@www.freeimages.com
Illustrationen
Prof. em. Dr. Bernd Hill
Fotos Seite 10: © Victorgrigas; Seite 24: ©
Norbert Potensky; Seite 30: © Peter Mildner;
Seite 31: © Krzysztof
Szkurlatowski@www.freeimages.com;
Seite 56: © Ben Johnson@www.freeimages.com;
Seite 60: © Olivier
Cleynen
Alle hier nicht mit anderer Quelle benannten Fotos stammen
vom Autor.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort .................................................................................................................................... 5
1
Einleitung .............................................................................................................................. 7
2
Leichtbau – was
ist das?.................................................................................................. 12
3
Geheimnissen
des Leichtbaus in
der Natur auf der Spur ..............................
17
4
Das Minimum-Maximum-Prinzip ............................................................................ 27
5
Lebende Natur physikalisch betrachtet
................................................................ 32
6
Tragwerke in Natur und Technik.............................................................................. 61
7
Vom technischen Problem zur
Lösung .................................................................. 71
Arbeitsblatt 1:
Entwicklung,
Bau und Erprobung
von
Brückenmodellen
. . 84
Arbeitsblatt 2:
Ermittlung der Tragfähigkeit von Kuppelkonstruktionen. . 86
Arbeitsblatt 3: Stabilität durch
Leichtbauprofile
..............................................
88
Arbeitsblatt 4: Faltwerke in
Natur und Technik .............................................. 91
Arbeitsblatt 5: Möglichkeiten der
Druckerzeugung
in pneumatischen Tragwerken (Traglufthalle)....................
92
Literatur ............................................................................................................................................ 93
Register
.............................................................................................................................................. 95
1.
Die Natur als Ideenschmiede
2.
Von Flugfrüchten abgeschaut
3.
Leichtbau – Konstruktionsprinzipien der Natur abgeschaut
4.
Riesenseerose und Kristallpalast
5.
Schmetterlingen abgeschaut
6.
Vom Fliegen
7.
Schätze aus dem Tropenwald
8.
Schwimmen und Tauchen
9.
Wärmedämmung
10.
Seil- & Netzkonstruktionen
11.
Klimatisierung und Lüftung
12.
Schönheit der Natur
13.
Tarnen und Täuschen
14.
Das 1 x 1 des Erfindens
15.
Wettrüsten der Sinne
16.
Werkzeuge der Natur
17.
Verpacken
18.
Roboter und Prothesen
19.
Erfinden mit der Natur
20.
Bionik in Wald und Flur
Alle Titel der Buchreihe (nach Erscheinen):
M
it dem dritten Band „Leichtbau“ wird die Buchreihe unter dem
Motto „Frag' die Natur“ fortgesetzt. Diese Reihe wendet sich an eine breite Leser-
schaft. Sie ist sowohl auf aktiven Wissenserwerb, als auch auf das eigenständige
Forschen, Entdecken, Experimentieren und Erfinden ausgerichtet. Comics und
Infoboxen lockern dabei die Wissensaneignung auf. Der Leser erfährt durch
eigenes Handeln an interessanten Sachverhalten die Funktionalität, Vielfalt,
Effizienz und Schönheit der Natur und ihre Nutzung. Die Texte enden nicht mit
der Aufnahme erklärenden Wissens, sondern machen neugierig und fordern
zum Hinterfragen, Beobachten, Forschen, Modellieren, Experimentieren und
Konstruieren auf. Anschaulich werden Methoden des Problemerkennens und
5
Lernen von der Natur
VORWORT
-lösens dargestellt, um eigenes Entdecken und Erfinden zu ermöglichen und so
Freiräume für Kreativität zu schaffen.
