Nachwuchswissenschaftler aus Kleve und Neuss erhalten International Bionic Award der Staufenberg-Stiftung für beste interdisziplinäre Zusammenarbeit

Kleve. Beim diesjährigen Bionik-Kongress in Bremen erhielten der Klever Kai Winands und der Neusser Mario Pothen vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie IPT, gemeinsam mit ihren Partnern der RWTH Aachen und der Johannes Kepler Universität Linz, den »International Bionic Award« für die beste Idee und der vorbildlichen interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Produktionstechnikern und Naturwissenschaftlern. Das vierköpfige Team hat in einem gemeinsamen Projekt Strukturen für den gezielten Flüssigkeitstransport auf Oberflächen aus verschiedensten Werkstoffen entwickelt.

Patente aus der Natur

Im Rahmen des Bionik-Kongresses »Patente aus der Natur« am 21. Oktober 2016 in Bremen, erhielten Kai Winands und Mario Pothen vom Fraunhofer IPT, gemeinsam mit ihren Forschungspartnern Dr. Philipp Comanns von der RWTH Aachen und Gerda Buchberger von der Johannes Kepler Universität Linz, den »International Bionic Award« der Staufenberg-Stiftung für ihre interdisziplinäre Zusammenarbeit in den Forschungsgebieten Produktionstechnik, Informatik, Biologie und Physik. Der Preis, der mit 10 000 Euro dotiert ist, wurde von der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences verliehen und wird von der Staufenberg-Stiftung gestiftet.

Der International Bionic Award wird seit 2008 jährlich zur Auszeichnung und Förderung von Nachwuchswissenschaftlern und deren innovative Forschungsarbeiten mit bionischem Bezug verliehen. Als Kriterien stehen hierbei vor allem Praxisorientiertheit und interdisziplinäres Arbeiten im Vordergrund, da das Forschungsfeld Bionik ein stetiger Ansporn für wissenschaftsübergreifende Kooperationen ist, aus denen vielversprechende Ergebnisse mit einem nachhaltigen Nutzen für Technik, Wirtschaft und Gesellschaft hervorgehen.

Echsenhaut als Ideengeber für Flüssigkeitstransport in der Produktionstechnik

Ansporn für die Kooperation des Fraunhofer IPT mit der RWTH Aachen und der Johannes Kepler Universität Linz ist ein kleiner Vertreter aus der Natur: Die texanische Krötenechse. Mit ihrer Schuppenstruktur kann sie kleinste Wassermengen aus der Umgebung sammeln und ihre Haut damit benetzen, während feine Kapillaren in der Hautoberfläche dann das Wasser zum Maul der Echse transportieren. In dem gemeinsamen dreijährigen Projekt »BioLas.exe«, das im November 2012 startete, setzte sich das Team das Ziel, die Strukturen der Echsenhaut auf komplex geformte Bauteiloberflächen aus Kunststoff und Metall zu übertragen.

Die Herausforderung im Projekt »BioLas.exe« war das Verstehen und Übertragen der besonderen Wirkweise und Geometrie der Kapillarkanäle der Echsenhaut. Daher musste diese im Vorfeld untersucht werden, um geeignete Gestaltungsmuster für den Einsatz in technischen Systemen abzuleiten. Daraufhin wurde eine selbst entwickelte Software eingesetzt, die die Strukturen digital auf die frei geformten Oberflächen für die Herstellung von strukturierten Bauteilen überträgt. Somit konnte das Flüssigkeitstransportverfahren so optimiert werden, dass eine industrielle Fertigung möglich ist, deren Anwendungsbereiche von Hygieneartikeln bis hin zu Schmierstofftransport bei Automotoren reichen. Diese Idee überzeugte die internationale Jury des VDI-Fachbereichs Bionik.

Neue Projekte sind schon angedacht

Bereits im Juli 2015 startete das Nachfolgeprojekt »LiNaBioFluid«, das neben den feuchtigkeitserntenden Echsen nun auch Rinderwanzen zum Vorbild hat. Diese Wanzen sind bei Regen in der Lage, ihren Rücken mit Wasser zu benetzen, wodurch sie nachdunkeln und sich der nassen Umgebung farblich zum Überleben anpassen. Ziel des EU-Projekts ist es, die vielversprechenden Effekte für technische Oberflächen zu optimieren. Mithilfe von Ultrakurzpulslasern werden durch Direktstrukturierung und Selbstorganisation hierarchische Mikro- und Nanostrukturen erzeugt, um die biomimetischen Strukturen für industrielle Anwendungen nutzbar zu machen und dort bei unter anderem Verschleiß und Reibung bei Nutzung von Schmierstoffen zu reduzieren. Das interdisziplinäre Konsortium des Projekts »LiNaBioFluid« besteht aus sieben Partnern aus vier verschiedenen Ländern. Das Projekt wird im Rahmen des EU-Programms Horizon 2020 FET Open gefördert und endet im Juli 2018.